Кислород

Кислород – наиболее распространенный химический элемент на Земле и в биосфере. По массе он составляет 30 % земного шара, 47% земной коры, 85,7% гидросферы и 70 % живого вещества.

В течение веков растения, главным образом, производят свободный кислород, а животные являются его потребителями путем дыхания.

Господствующей формулой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. В ничтожных количествах присутствует озон О3. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он выступает в виде множества химических соединений минерального и органического мира (рис.2.8).

Кислородный цикл является биогеохимическим движением. Посредством него O2 проходит через биотическую сумму всех экосистем (биосфера или зона жизни на Земле) и абиотические (литосфера, атмосфера и гидросфера) среды.

Круговорот кислорода описывает его движение в гидросфере (масса воды, находящаяся под землей и над ее поверхностью), атмосфере (воздух), в биосфере (глобальная сумма всех экосистем) и литосфере (земная кора). Нарушения этого цикла в гидросфере может привести к развитию гипоксических (с низким содержанием O2) зон в крупных озерах и океане.

Основным движущим фактором является фотосинтез. Экологические системы (экосистемы), имеют много биогеохимических циклов, работающих в их составе. Например, круговорот воды, круговорот кислорода, круговорот азота, углерода и т.д.

Живые организмы наполняют оболочку Земли, называемую биосферой. Все питательные вещества, такие как углерод, азот, кислород, фосфор и сера, используются ими и являются частью замкнутой системы, поэтому они перерабатываются, а не теряются и не пополняются постоянно, как, например, в открытой системе.

Крупнейшим резервуаром O2 (99,5%) является кора и мантия Земли, где он содержится в силикатных и оксидных минералах. Круговорот кислорода обеспечил попадание лишь небольшой части в виде свободного O2 в биосферу (0,01%) и в атмосферу (0,36%). Основным источником атмосферного свободного O2 является фотосинтез.

Его продуктами являются органические вещества и свободный кислород, образующиеся из углекислого газа и воды:

6CO2 + 6H2O + энергия → C6H12O6 + 6O2

За круговорот кислорода в биосфере отвечают наземные растения, а также фитопланктон океанов.

Потребляется свободный кислород атмосферы живыми организмами в процессах дыхания и распада. Литосфера использует свободный O2 в результате химического выветривания и поверхностных реакциях.

Например, он расходуется на образование оксидов железа (ржавчины): 4FeO + O2 → 2Fe2O3 или оксидов других металлов и неметаллов. Круговорот кислорода также включает цикл между биосферой и литосферой. Морские организмы в биосфере служат источниками карбоната кальция (CaCO3), который богат O2.

Когда организм умирает, его оболочка выносится на мелководье морского дна, где находится в течение долгого времени и образует известняк (осадочная порода земной коры). Процессы выветривания, инициированные биосферой, могут также извлекать свободный кислород из литосферы.

Растения и животные извлекают питательные вещества из осадочных пород и выделяют кислород. Таким образом, содержание кислорода в воздухе атмосферы поддерживается и не заканчивается.