Odkud pochází atmosférický kyslík?

Atmosféra Země se skládá z přibližně 78% dusíku a 21% kyslíku se stopovým množstvím dalších plynů. Kyslík je nezbytný pro celý život zvířat a pro mnoho dalších organismů. Protože plyn je používán na životnosti dýchajících kyslík a také má tendenci reagovat s mnoha horninami a minerály, musí být neustále doplňován. Asi 98% atmosférického kyslíku pochází z fotosyntézy, což je proces, kterým rostliny produkují cukry z oxidu uhličitého a vody. Zbytek je výsledkem rozpadu vody ultrafialovým zářením.

fotosyntéza

Rostliny a některé bakterie používají fotosyntézu k výrobě potravin ve formě cukrů a jiných látek bohatých na energii. Voda a oxid uhličitý jsou zabíráni organismem a sluneční světlo poskytuje energii, která tento proces pohání. Kyslík se stává velmi užitečným vedlejším produktem. Pokud jde o vědci, hladiny kyslíku na Zemi zůstaly poměrně stabilní po několik set milionů let. To naznačujeTato produkce kyslíku fotosyntézou byla víceméně vyvážena jeho spotřebou jinými procesy, jako je dýchání kyslíku nebo aerobní, formy života a chemické reakce.

Zdroje atmosférického kyslíku prostřednictvím fotosyntézy jsou fytoplankton, jako jsou cyanobakterie v oceánu, stromy a další zelené rostliny na zemi. Částka, kterou každý zdroj přispívá, se diskutuje: Někteří vědci naznačují, že více než polovina pochází z oceánů, například, zatímco jiní kladou číslo blíže jedné třetině. Je jasné, že čísla kolísala v geologickém čase, v závislosti na rovnováze života na Zemi. Když se například atmosféra poprvé vyvíjela, kyanobakterie přispěly většinou kyslíku.

Zvýšení hladin kyslíku

Předpokládá se, že zpočátku byl kyslík produkovaný kyanobakterií používán reagovat se železem v půdách, horninách a oceánu,Vytváření sloučenin oxidu železa a minerálů. Geologové mohou odhadnout množství kyslíku v atmosféře ve starověku tím, že se podívají na druhy železných sloučenin ve skalách. V nepřítomnosti kyslíku má železo tendenci se kombinovat se sírou a vytvářet sulfidy, jako jsou pyrity. Když je však přítomen, tyto sloučeniny se rozpadají a železo se kombinuje s kyslíkem a tvoří oxidy. Výsledkem je, že pyrit ve starověkých horninách naznačuje nízké hladiny kyslíku, zatímco oxidy naznačují přítomnost významného množství plynu.

Jakmile se většina dostupného železa kombinovala s kyslíkem, byl plyn schopen v atmosféře akumulovat. Předpokládá se, že před asi 2,3 miliardami let se úrovně zvýšily z malé stopy na asi 1% atmosféry. Zdálo se, že se věci po dlouhou dobu vyrovnávají, protože jiné organismy se vyvinuly tak, aby používaly kyslík k poskytnutí energie oxidací uhlíku a produkovaly oxid uhličitý (CO _{2 ). Toho dosáhli tím, že jedli organický rostlinný materiál bohatý na uhlík, EITjejí život nebo mrtvý. To vytvořilo rovnováhu, s produkcí kyslíku prostřednictvím fotosyntézy odpovídající jeho spotřebě organismy dýchajícími kyslík.}

Zdá se, že kvůli této rovnováze nemůže samotná fotosyntéza odpovídat za počáteční nárůst kyslíku. Jedním vysvětlením je, že některá mrtvá organická hmota byla pohřbena v bahně nebo jiném sedimentu a nebyla k dispozici pro aerobní organismy. Tato záležitost se nemohla kombinovat s atmosférickým kyslíkem, takže ne všechny produkované prvky byly použity tímto způsobem, což umožnilo stoupat úrovně.

V určitém okamžiku později v historii Země se hladiny kyslíku dramaticky zvýšily na jejich současnou úroveň. Někteří vědci se domnívají, že k tomu mohlo dojít asi před 600 miliony let. Kolem této doby se objevilo mnoho relativně velkých, komplexních, mnohobuněčných organismů, které by vyžadovaly mnohem vyšší hladinu kyslíku. Není však jasné, co tuto změnu způsobilo. Je zajímavé, že se to stalo, když se zdálo, že Země se objevuje z masivního ledu aGe, během kterého byla většina planety pokryta ledem.

Jednou teorií je, že akce ledovců, když postupuje a ustupuje, rozebírá horninu bohatá na fosfor a uvolnila jeho obrovské množství do oceánů. Fosfor je pro fytoplankton nezbytnou živinou, takže to mohlo způsobit explozi této formy života. To by zase vedlo ke zvýšené produkci kyslíku, s pravděpodobně velmi malým životem založeným na pozemku. Ne všichni vědci však s touto teorií souhlasí a od roku 2012 zůstává problém nevyřešen.

Hrozby pro hladiny atmosférického kyslíku

Studie ukázala, že hladiny kyslíku v letech 1990 až 2008 neustále klesaly celkově o 0,0317%. To je většinou připisováno pálení fosilních paliv, která využívají kyslík při spalování. Pokles je však méně, než se očekávalo, vzhledem k množství fosilních paliv spálených během tohoto období. Jednou z možností je, že zvýšené hladiny oxidu uhličitého, možná kombinované s použitím FeRtilizátory, podporovaly rychlejší růst rostlin a více fotosyntézy, částečně kompenzovaly ztrátu. Odhaduje se, že i když by měly být spáleny všechny světové rezervy na fosilní palivo, mělo by to jen velmi malý přímý dopad na hladinu kyslíku.

odlesňování je dalším populárním problémem. Ačkoli zničení velkých oblastí deštného pralesa má mnoho dalších závažných environmentálních účinků, je považováno za nepravděpodobné, že by významně snížilo hladinu kyslíku. Kromě stromů a jiných zelených rostlin podporují deštný pralesy celou řadu života dýchající kyslík. Zdá se, že tyto lesy přispívají celkově velmi málo k hladinám atmosférického kyslíku, protože konzumují téměř tolik kyslíku, jak produkují.

Vážnější hrozbou může být dopad lidských činností na fytoplankton, který podle některých zdrojů největší přispívá k globálním hladinám kyslíku. Existují obavy, že zvýšený oxid uhličitý v atmosféře z spalování fosilních paliv by mohl udělatE oceány teplejší a kyselejší, což by mohlo snížit množství fytoplanktonu. Od roku 2012 jsou důkazy nejasné, protože různé typy fytoplanktonu jsou ovlivněny odlišně. Někteří mohou pokles v číslech, zatímco jiní mohou růst a fotosyntetizovat rychleji.