Waar komt atmosferische zuurstof vandaan?

De atmosfeer van de aarde bestaat uit ongeveer 78% stikstof en 21% zuurstof, met sporenhoeveelheden andere gassen. Zuurstof is essentieel voor al het dierenleven en voor vele andere organismen. Aangezien het gas wordt opgebruikt door levenslange vorm van zuurstofverdeling en ook de neiging heeft om met veel rotsen en mineralen te reageren, moet het constant worden aangevuld. Ongeveer 98% van de atmosferische zuurstof komt van fotosynthese, het proces waarmee planten suikers produceren uit kooldioxide en water. De rest is het gevolg van het uiteenvallen van water door ultraviolette straling.

fotosynthese

planten en sommige bacteriën gebruiken fotosynthese om voedsel te produceren in de vorm van suikers en andere energierijke stoffen. Water en koolstofdioxide worden opgenomen door het organisme en zonlicht biedt energie die het proces aandrijft. Zuurstof is toevallig een zeer nuttig bijproduct. Voor zover wetenschappers kunnen zien, zijn de zuurstofniveaus op de aarde honderden miljoenen jaren redelijk stabiel gebleven. Dit geeft aanDie zuurstofproductie door fotosynthese is min of meer in evenwicht geweest door zijn consumptie door andere processen, zoals zuurstof ademhaling of aerobe, levensvormen en chemische reacties.

De bronnen van atmosferische zuurstof door fotosynthese zijn fytoplankton, zoals cyanobacteriën in de oceaan, en bomen en andere groene planten op het land. Het bedrag dat elke bron bijdraagt, wordt gedebatteerd: sommige wetenschappers suggereren dat meer dan de helft van oceanen komt, terwijl anderen het aantal dichter bij een derde plaatsen. Wat duidelijk is, is dat de cijfers gedurende de geologische tijd zijn fluctueren, afhankelijk van de balans van het leven op aarde. Toen de atmosfeer bijvoorbeeld voor het eerst ontwikkelde, droeg cyanobacteriën het grootste deel van de zuurstof bij.

De stijging van de zuurstofniveaus

Er wordt gedacht dat, in eerste instantie, zuurstof geproduceerd door cyanobacteriën werd opgebruikt en reageerde met ijzer in bodem, rotsen en de oceaan,het vormen van ijzeroxideverbindingen en mineralen. Geologen kunnen in de oudheid de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer schatten door te kijken naar het soort ijzeren verbindingen in rotsen. Bij afwezigheid van zuurstof heeft ijzer de neiging om te combineren met zwavel, waardoor sulfiden zoals pyrieten worden gevormd. Wanneer het aanwezig is, breken deze verbindingen echter af en combineert het ijzer met zuurstof, waardoor oxiden worden gevormd. Dientengevolge duidt pyrieten in oude rotsen aan lage zuurstofniveaus, terwijl oxiden de aanwezigheid van significante hoeveelheden van het gas aangeven.

Eens had het meeste beschikbare ijzer gecombineerd met zuurstof, het gas kon zich ophopen in de atmosfeer. Er wordt gedacht dat de niveaus tegen ongeveer 2,3 miljard jaar geleden waren gestegen van een klein spoor tot ongeveer 1% van de atmosfeer. Dingen leken toen voor een lange periode te balanceren, omdat andere organismen evolueerden om zuurstof te gebruiken om energie te leveren door de oxidatie van koolstof, waardoor koolstofdioxide produceerde (CO ₂ ). Ze hebben dit bereikt door koolstofrijk organisch plantmateriaal te eten, EIThaar leven of dood. Dit creëerde een balans, met zuurstofproductie door fotosynthese geëvenaard door het verbruik door zuurstofverdrijvend organismen.

Het lijkt erop dat, vanwege dit evenwicht, alleen fotosynthese de initiële stijging van de zuurstof niet kan verklaren. Een verklaring is dat sommige dode organische stof begraven werd in modder of ander sediment en niet beschikbaar was voor aerobe organismen. Deze materie kon niet combineren met atmosferische zuurstof, dus niet al het geproduceerde element werd op deze manier opgebruikt, waardoor niveaus konden stijgen.

Op een bepaald moment later in de geschiedenis van de aarde steeg de zuurstofniveaus dramatisch tot rond hun huidige niveau. Sommige wetenschappers geloven dat dit misschien ongeveer 600 miljoen jaar geleden is gebeurd. Rond deze tijd verschenen veel relatief grote, complexe, meercellige organismen die veel hogere zuurstofniveaus zouden vereisen. Het is echter niet duidelijk wat deze verandering heeft veroorzaakt. Interessant is dat het plaatsvond toen de aarde leek te ontstaan ​​uit een enorm ijs aGE, waarin het grootste deel van de planeet bedekt was met ijs.

Eén theorie is dat de werking van gletsjers, bij het opzetten en zich terugtrekken, rots op de grond van fosfor en enorme hoeveelheden van het in de oceanen hebben vrijgegeven. Fosfor is een essentiële voedingsstof voor fytoplankton, dus dit kan een explosie van deze vorm van leven hebben veroorzaakt. Dit zou op zijn beurt leiden tot een verhoogde productie van zuurstof, met waarschijnlijk heel weinig leven op het land om het te gebruiken. Niet alle wetenschappers zijn het echter eens met deze theorie en vanaf 2012 blijft de kwestie niet opgelost.

bedreigingen voor atmosferische zuurstofniveaus

Een onderzoek heeft aangetoond dat de zuurstofniveaus tussen 1990 en 2008 gestaag daalden met ongeveer 0,0317% in het algemeen. Dit wordt meestal toegeschreven aan het verbranden van fossiele brandstoffen, die zuurstof in verbranding gebruiken. De achteruitgang is echter minder dan verwacht, gezien de hoeveelheid fossiele brandstoffen die in die periode zijn verbrand. Een mogelijkheid is dat verhoogde niveaus van koolstofdioxide, mogelijk gecombineerd met het gebruik van FeRTilizers hebben snellere plantengroei en meer fotosynthese aangemoedigd en compenseerden het verlies gedeeltelijk. Geschat wordt dat zelfs als alle fossiele brandstofreserves ter wereld zouden worden verbrand, dit slechts een zeer kleine directe impact zou hebben op het zuurstofniveau.

Ontbossing is een andere populaire zorg. Hoewel de vernietiging van grote gebieden van het regenwoud veel andere ernstige milieueffecten heeft, wordt het onwaarschijnlijk geacht de zuurstofniveaus aanzienlijk te verminderen. Naast bomen en andere groene planten ondersteunen regenwouden een hele reeks zuurstofverspreidingsleven. Het lijkt erop dat deze bossen zeer weinig bijdragen aan atmosferische zuurstofniveaus in het algemeen, omdat ze bijna net zoveel zuurstof consumeren als ze produceren.

Een serieuzere bedreiging kan de impact zijn van menselijke activiteiten op fytoplankton, die volgens sommige bronnen de grootste bijdrage leveren aan de wereldwijde zuurstofniveaus. Er is bezorgdheid dat verhoogd koolstofdioxide in de atmosfeer door het verbranden van fossiele brandstoffen zou kunnen makene De oceanen warmer en zuurder, wat de hoeveelheid fytoplankton zou kunnen verminderen. Vanaf 2012 is het bewijs onduidelijk, omdat verschillende soorten fytoplankton anders worden beïnvloed. Sommigen kunnen in cijfers afnemen, terwijl anderen kunnen groeien en sneller fotosynthetiseren.