Skąd pochodzi tlen atmosferyczny?
Atmosfera Ziemi składa się z około 78% azotu i 21% tlenu, ze śladowymi ilościami innych gazów. Tlen jest niezbędny dla całego życia zwierząt i wielu innych organizmów. Ponieważ gaz jest używany przez formy życia, a także ma tendencję do reagowania z wieloma skałami i minerałami, należy go stale uzupełniać. Około 98% tlenu atmosferycznego pochodzi z fotosyntezy, procesu, w którym rośliny wytwarzają cukry z dwutlenku węgla i wody. Pozostała część wynika z rozpadu wody przez promieniowanie ultrafioletowe.
fotosynteza
Rośliny i niektóre bakterie wykorzystują fotosyntezę do produkcji żywności w postaci cukrów i innych substancji bogatych w energię. Woda i dwutlenek węgla są pobierane przez organizm, a światło słoneczne zapewnia energię zasilającą ten proces. Tlen jest bardzo przydatnym produktem ubocznym. Jeśli chodzi o naukowców, poziomy tlenu na Ziemi pozostają dość stabilne przez kilkaset milionów lat. To wskazujeże wytwarzanie tlenu przez fotosyntezę było mniej lub bardziej zrównoważone przez jego zużycie przez inne procesy, takie jak oddychanie tlenem lub aerobowe, formy życia i reakcje chemiczne.
Źródła tlenu atmosferycznego poprzez fotosyntezę są fitoplankton, takie jak cyjanobakterie w oceanie oraz drzewa i inne zielone rośliny na lądzie. Kwota, którą przyczynia się każde źródło, jest przedmiotem dyskusji: niektórzy naukowcy sugerują, że ponad połowa pochodzi na przykład z oceanów, podczas gdy inni stawiają tę liczbę bliżej jednej trzeciej. Oczywiste jest, że liczby wahały się w czasie geologicznym, w zależności od równowagi życia na Ziemi. Kiedy atmosfera po raz pierwszy się rozwijała, na przykład cyjanobakterie przyczyniły się do większości tlenu.
Wzrost poziomu tlenu
Uważa się, że początkowo tlen wytwarzany przez sinicę reagował z żelazem w glebach, skałach i oceanie,tworzenie związków i minerałów z tlenku żelaza. Geolodzy mogą oszacować ilość tlenu w atmosferze w czasach starożytnych, patrząc na rodzaje związków żelaza w skałach. W przypadku braku tlenu żelazo ma tendencję do łączenia się z siarką, tworząc siarczki, takie jak piryty. Jednak gdy jest obecny, związki te rozpadają się, a żelazo łączy się z tlenem, tworząc tlenki. W rezultacie piryty w starożytnych skałach wskazują na niski poziom tlenu, podczas gdy tlenki wskazują na obecność znacznych ilości gazu.
Gdy większość dostępnych żelaza połączyła się z tlenem, gaz był w stanie gromadzić się w atmosferze. Uważa się, że około 2,3 miliarda lat temu poziomy wzrosły z niewielkiego śladu do około 1% atmosfery. Wydawało się, że sytuacja równoważą się przez długi czas, gdy inne organizmy ewoluowały w celu wykorzystywania tlenu w celu zapewnienia energii przez utlenianie węgla, wytwarzając dwutlenek węgla (Co 2 ). Osiągnęli to, jedząc bogaty w węgiel materiał roślinny, EITjej życie lub martwe. Stworzyło to równowagę, z produkcją tlenu poprzez fotosyntezę dopasowaną przez jej zużycie przez organizmy oddychające tlenem.
Wydaje się, że z powodu tej równowagi sama fotosynteza nie może uwzględniać początkowego wzrostu tlenu. Jednym z wyjaśnień jest to, że pewna martwa materia organiczna została pochowana w błocie lub innym osadach i nie była dostępna dla organizmów aerobowych. Ta materia nie mogła połączyć się z tlenem atmosferycznym, więc nie wszystkie wytwarzane elementy zostały w ten sposób wykorzystane, umożliwiając wzrost poziomów.
W pewnym momencie historii Ziemi poziomy tlenu dramatycznie wzrosły do swojego obecnego poziomu. Niektórzy naukowcy uważają, że mogło to zdarzyć się około 600 milionów lat temu. Mniej więcej w tym czasie pojawiło się wiele stosunkowo dużych, złożonych, wielokomórkowych organizmów, które wymagałyby znacznie wyższego poziomu tlenu. Nie jest jednak jasne, co spowodowało tę zmianę. Co ciekawe, zdarzyło się to, gdy ziemia wydawała się wyłania się z masywnego lodu age, podczas którego większość planety była pokryta lodem.
Jedną z teorii jest to, że działanie lodowców, gdy się rozwijają i wycofują, uziemiając rocki bogate w fosfor i uwolniła ogromne ilości do oceanów. Fosfor jest niezbędnym składnikiem odżywczym dla fitoplanktonu, więc mogło to spowodować eksplozję tej formy życia. To z kolei doprowadziłoby do zwiększonej produkcji tlenu, z prawdopodobnie bardzo niewielkim życiem lądowym, aby go wykorzystać. Jednak nie wszyscy naukowcy zgadzają się z tą teorią, a od 2012 r. Problem pozostaje nierozwiązany.
Zagrożenia dla poziomu tlenu w atmosferze
Badanie wykazało, że poziomy tlenu stale spadały w latach 1990–2008 o około 0,0317% ogółem. Jest to głównie przypisywane spalaniu paliw kopalnych, które zużywają tlen w spalaniu. Spadek jest jednak mniejszy niż oczekiwano, biorąc pod uwagę ilość paliw kopalnych spalonych w tym okresie. Jedną z możliwości jest podwyższony poziom dwutlenku węgla, prawdopodobnie w połączeniu z zastosowaniem FeRtilizery zachęcały do szybszego wzrostu roślin i więcej fotosyntezy, częściowo kompensując straty. Szacuje się, że nawet gdyby wszystkie światowe rezerwy paliw kopalnych miały zostać spalone, miałoby to tylko bardzo mały bezpośredni wpływ na poziomy tlenu.
wylesianie to kolejna popularna troska. Chociaż niszczenie dużych obszarów lasu deszczowego ma wiele innych poważnych skutków środowiskowych, uważa się, że mało prawdopodobne jest znacznie zmniejszenie poziomu tlenu. Oprócz drzew i innych zielonych roślin, lasy deszczowe wspierają cały zakres życia oddychającego tlenem. Wydaje się, że lasy te bardzo niewiele przyczyniają się do poziomu tlenu w atmosferze, ponieważ spożywają prawie tyle samo tlenu, jak one wytwarzają.
poważniejszym zagrożeniem może być wpływ działalności człowieka na fitoplankton, który według niektórych źródeł wnosi największy wkład w globalny poziom tlenu. Istnieje obawa, że zwiększony dwutlenek węgla w atmosferze z spalania paliw kopalnych może byćE Oceany cieplejsze i bardziej kwaśne, co może zmniejszyć ilość fitoplanktonu. Od 2012 r. Dowody są niejasne, ponieważ różne rodzaje fitoplanktonu wpływają inaczej. Niektóre mogą spadać liczby, podczas gdy inne mogą szybciej rosnąć i fotosyntezy.