Oksijen döngüsü özellikleri, rezervuarlar, aşamaları ve önemi

oksijen döngüsü Dünyadaki oksijenin dolaşım hareketini ifade eder. Bu bir gaz halindeki biyojeokimyasal döngüdür. Oksijen, nitrojen sonrası atmosferde en bol bulunan ikinci element ve hidrojenden sonra hidrosferde en bol bulunan ikinci elementtir. Bu anlamda, oksijen döngüsü su döngüsüne bağlanır.

Oksijenin dolaşım hareketi, iki atomdan (VEYA) dioksijen veya moleküler oksijen üretimini içerir.₂). Bu, farklı fotosentetik organizmaların gerçekleştirdiği fotosentez sırasında hidroliz nedeniyle olur..

O₂ canlı organizmalar tarafından hücresel solunumda kullanılır, karbondioksit (CO) üretilir.₂) ikincisi, fotosentez işleminde kullanılan hammaddelerden biriydi..

Öte yandan, güneşin ultraviyole ışınımının neden olduğu su buharının fotolizi (güneş enerjisi ile aktive olan hidroliz) üst atmosferde meydana gelir. Su stratosferde kaybolan hidrojeni açığa çıkarır ve oksijen atmosfere entegre edilir.

Bir O molekülü ile etkileşime girdiğinde₂ Bir oksijen atomu ile ozon üretilir (O₃). Ozon, ozon tabakasını oluşturur..

indeks

• 1 özellikleri
  • 1.1 Menşei
  • 1.2 İlkel atmosfer
  • 1.3 Döngüyü süren enerjiler
  • 1.4 Diğer biyojeokimyasal çevrimlerle ilişkisi
• 2 Rezervuarlar
  • 2.1 Jeosfer
  • 2.2 Atmosfer
  • 2.3 Hidrosfer
  • 2.4 Kriyosfer
  • 2.5 Yaşayan organizmalar
• 3 Aşama
  • 3.1 Rezervuarın ve kaynağın çevresel aşaması: atmosfer-hidrosfer-kriyosfer-jeosfer
  • 3.2 Fotosentetik aşama
  • 3.3-Atmosferik dönüş aşaması
  • 3.4 - Solunum aşaması
• 4 Önemi
• 5 Değişiklikler
  • 5.1 Sera etkisi
• 6 Kaynakça

özellikleri

Oksijen metalik olmayan bir kimyasal elementtir. Atom numarası 8'dir, yani doğal haliyle 8 proton ve 8 elektron vardır. Normal sıcaklık ve basınç koşulları altında, dioksijenik, renksiz ve kokusuz bir gaz şeklinde bulunur. Moleküler formülü O₂.

O₂ üç kararlı izotop içerir: ¹⁶Ey, ¹⁷O ve ¹⁸O. Evrendeki baskın biçim ¹⁶O. Yeryüzünde toplam oksijenin% 99,76'sını temsil eder. ¹⁸Veya% 0.2'yi temsil eder. Formu ¹⁷Ya da çok nadir görülür (~% 0.04).

kaynak

Oksijen, evrende bol miktarda bulunan üçüncü elementtir. İzotop üretimi ¹⁶Ya da Büyük Patlama'dan sonraki ilk nesil güneş helyumunda başladı..

Daha sonraki yıldızlar nesillerindeki karbon azot-oksijen nükleosentez döngüsünün kurulması, gezegenlerde baskın oksijen kaynağını sağlamıştır..

Yüksek sıcaklıklar ve basınçlar su üretir (H₂O) Evrendeki hidrojenin oksijenle reaksiyonunu oluşturarak. Su, Dünya'nın çekirdeğinin konformasyonunun bir parçası.

Magma fosilleri, suyu buhar biçiminde serbest bırakır ve su döngüsüne girer. Su, fotosentez yoluyla oksijen ve hidrojende fotoliz, ve atmosferin üst seviyelerinde ultraviyole ışınımı ile ayrışır..

İlkel atmosfer

Siyanobakteriler tarafından fotosentezin evrimi öncesi ilkel atmosfer anaerobikti. O atmosfere adapte olmuş canlı organizmalar için oksijen toksik bir gazdı. Bugün bile saf bir oksijen atmosferi, hücrelere onarılamaz bir zarar verir..

Mevcut siyanobakterilerin evrimsel soylarında fotosentez ortaya çıktı. Bu, yaklaşık 2.300-2.700 milyon yıl önce Dünya atmosferinin kompozisyonunu değiştirmeye başladı..

Fotosentetik organizmaların çoğalması atmosferin bileşimini değiştirdi. Yaşam, aerobik bir ortama adapte olma yolunda gelişti.

Döngüyü süren enerjiler

Magma su buharını dışarı çıkardığında oksijen döngüsünü hareket ettirerek hareket eden kuvvetler ve enerjiler jeotermal olabilir veya güneş enerjisinden gelebilir.

İkincisi, fotosentez işlemi için temel enerjiyi sağlar. Fotosentezden kaynaklanan karbonhidratlar şeklindeki kimyasal enerji, tüm yaşam süreçlerini besin zinciri boyunca yönlendirir. Aynı şekilde, Güneş gezegensel diferansiyel ısıtma üretir ve deniz ve atmosferik akımlara neden olur.

Diğer biyojeokimyasal çevrimlerle ilişkisi

Bolluğu ve yüksek reaktivitesi nedeniyle, oksijen döngüsü CO gibi diğer döngülere bağlanır₂, azot (N₂) ve su döngüsü (H₂O). Bu, çok çevrimsel bir karakter verir.

O rezervleri₂ ve CO₂  organik maddenin oluşumunu (fotosentez) ve yıkımını (solunum ve yanma) içeren işlemlerle bağlanırlar. Kısa vadede, bu oksidasyon-azaltma reaksiyonları O konsantrasyonunun ana değişkenlik kaynağıdır₂ atmosferde.

Denitrifiye edici bakteriler topraktan nitratları soluması için oksijen elde eder ve nitrojeni serbest bırakır..

rezervuarlar

yer kürenin

Oksijen, silikatların ana bileşenlerinden biridir. Bu nedenle, manto ve yer kabuğunun önemli bir bölümünü oluşturur..

• Karasal çekirdek: karasal çekirdeğin sıvı dış mantosunda, demirin yanı sıra, diğer elementlerin yanı sıra oksijen de vardır..
• Kat: Hava, topraktaki parçacıklar veya gözenekler arasındaki boşluklara dağılır. Bu oksijen toprak mikrobiyotası tarafından kullanılır..

atmosfer

Atmosferin% 21'i dioksijen (O) şeklinde olan oksijenden oluşur.₂). Atmosferik oksijen varlığının diğer formları su buharıdır (H₂O), karbondioksit (CO₂) ve ozon (O₃).

• Su buharı: su buharı konsantrasyonu sıcaklığa, atmosferik basınca ve atmosferik dolaşım akımlarına bağlı olarak değişkendir (su döngüsü).
• Karbondioksit: CO₂ hava hacminin yaklaşık% 0,03'ünü temsil eder. Sanayi Devrimi'nin başından beri, CO konsantrasyonu arttı₂ atmosferde% 145.
• Ozon: stratosferde düşük miktarda bulunan bir moleküldür (hacim başına milyonda 0.03 - 0.02 kısım).

hidrosfer

Dünya yüzeyinin% 71'i su ile kaplıdır. Okyanuslarda, dünya yüzeyinde bulunan suyun% 96'dan fazlası konsantredir. Okyanus kütlesinin% 89'u oksijendir. CO₂ Aynı zamanda suda çözülür ve atmosferle değiş tokuş işlemine tabi tutulur..

krayosfer

Kriyosfer Dünya'nın belli bölgelerini kapsayan donmuş su kütlesini ifade eder. Bu buz kütleleri, yer kabuğunda suyun yaklaşık% 1.74'ünü içerir. Öte yandan, buz tuzağa farklı miktarlarda moleküler oksijen içerir.

Eycanlı organizmalar

Canlıların yapısını oluşturan moleküllerin çoğu oksijen içerir. Öte yandan, yüksek oranda yaşayan varlık sudur. Bu nedenle, karasal biyokütle aynı zamanda bir oksijen rezervidir..

aşamaları

Genel anlamda, bir kimyasal madde olarak oksijenin izlediği çevrimi, biyojeokimyasal karakterini oluşturan iki geniş alandan oluşur. Bu alanlar dört aşamada temsil edilir.

Jeo-çevre alanı atmosfer, hidrosfer, kriyosfer ve oksijen jeosferindeki yer değiştirmeleri ve çevrelemeyi içerir. Bu, rezervuarın ve kaynağın çevresel aşamasını ve çevreye geri dönüş aşamasını içerir.

Biyolojik alana iki aşama da dahildir. Fotosentez ve solunumla ilişkilendirilirler.

-Rezervuarın ve kaynağın çevresel aşaması: atmosfer-hidrosfer-kriyosfer-jeosfer

atmosfer

Atmosferik oksijenin ana kaynağı fotosentezdir. Ancak atmosfere oksijenin dahil edilebileceği başka kaynaklar da var..

Bunlardan biri Dünya'nın çekirdeğinin sıvı dış mantosu. Oksijen, volkanik patlamalarla atmosfere su buharı biçiminde ulaşır. Su buharı, güneşten gelen yüksek enerjili radyasyon sonucu fotolize maruz kaldığı stratosfere yükselir ve serbest oksijen üretilir.

Öte yandan, solunum CO şeklinde oksijen yayar₂.  Yanma işlemleri, özellikle endüstriyel işlemler, ayrıca moleküler oksijen tüketir ve CO sağlar.₂ atmosfere.

Atmosfer ve hidrosfer arasındaki değişimde, su kütlelerinde çözünmüş oksijen atmosfere geçer. Öte yandan, CO₂ Atmosferik su içinde karbonik asit olarak çözülür. Suda çözünen oksijen esas olarak alglerin ve siyanobakterilerin fotosentezinden gelir..

stratosfer

Atmosferin daha yüksek seviyelerinde, yüksek enerjili radyasyonlar su buharını hidrolize eder. Kısa dalga ışınımı O moleküllerini aktive eder₂. Bunlar oksijensiz atomlara ayrılır (O).

Bu O serbest atomları, O molekülleri ile reaksiyona girer₂ ve ozon üretmek (O₃). Bu reaksiyon geri dönüşümlüdür. Ultraviyole ışınımı nedeniyle O₃ tekrar oksijensiz atomlara ayrışır.

Atmosferik havanın bir bileşeni olarak oksijen, çeşitli karasal bileşiklere katılarak çeşitli oksidasyon reaksiyonlarının bir parçasını oluşturur. Önemli bir oksijen havuzu, gazların volkanik patlamalardan oksitlenmesidir..

hidrosfer

Dünyadaki en büyük su konsantrasyonu, tek tip bir oksijen izotop konsantrasyonunun bulunduğu okyanuslardır. Bunun nedeni, bu elementin hidrotermal dolaşım süreçleri vasıtasıyla yer kabuğuyla sürekli değişmesidir..

Tektonik plakaların ve okyanus sırtlarının sınırlarında, sabit bir gaz değişim süreci ortaya çıkar..

krayosfer

Kutupsal buz kütleleri, buzullar ve permafrost kütleleri dahil olmak üzere karasal buz kütleleri, katı halde su şeklinde önemli bir oksijen havuzu oluşturur..

yer kürenin

Aynı şekilde, oksijen, toprak ile gaz alışverişine katılır. Toprak mikroorganizmalarının solunum süreçleri için hayati bir unsur var..

Topraktaki önemli bir lavabo mineral oksidasyon süreçleri ve fosil yakıtın yanmasıdır.

Su molekülünün bir parçası olan oksijen (H₂O) buharlaşma-terleme ve yoğuşma-çöktürme işlemlerinde su döngüsünü izler..

-Fotosentetik aşama

Kloroplastlarda fotosentez yapılır. Fotosentezin ışık fazı sırasında, bir elektron kaynağı olan bir indirgeyici madde gereklidir. Bu durumda söz konusu ajan sudur (H₂O).

Hidrojeni (H) sudan alarak, oksijen serbest kalır (O₂) bir atık ürün olarak. Su toprağa topraktan köklerden girer. Yosun ve siyanobakteriler söz konusu olduğunda, su ortamından geliyor..

Tüm moleküler oksijen (O₂fotosentez sırasında üretilen süreçte kullanılan sulardan gelir. Fotosentezde CO tüketilir₂, güneş enerjisi ve su (H₂O), ve oksijen serbest bırakılır (O₂).

-Atmosferik dönüş aşaması

O₂ Fotosentezde üretilen, bitkilerde stoma yoluyla atmosfere atılır. Algler ve siyanobakteriler onu membran difüzyonu ile çevreye geri döndürür. Benzer şekilde, solunum süreçleri çevreye karbondioksit (CO) şeklinde oksijen verir.₂).

-Solunum aşaması

Yaşamsal işlevlerini yerine getirmek için, canlı organizmaların fotosentez tarafından üretilen kimyasal enerjiyi etkili hale getirmeleri gerekir. Bu enerji, bitkiler durumunda kompleks karbonhidrat molekülleri (şekerler) halinde depolanır. Diğer organizmalar diyetten alıyor

Canlıların, gerekli enerjiyi açığa çıkarmak için kimyasal bileşiklerin açıldığı sürece solunum adı verilir. Bu işlem hücrelerde yapılır ve iki faza sahiptir; bir aerobik ve bir başka anaerobik.

Aerobik solunum bitkilerde ve hayvanlarda mitokondride gerçekleşir. Bakterilerde mitokondri olmadığından sitoplazmada gerçekleştirilir..

Solunum için temel element oksitleyici bir ajan olarak oksijendir. Nefesde oksijen tüketilir (O₂) ve CO yayınlandı₂ ve su (H₂O), faydalı enerji üreterek.

CO₂ ve su (su buharı) bitkilerde stoma yoluyla salınır. Hayvanlarda CO₂ burun delikleri ve / veya ağızdan ve ter ile sudan salınır. Yosun ve bakterilerde CO₂ membran difüzyonu ile serbest bırakılır.

fotorespirasyon

Işığın var olduğu bitkilerde, fotorespirasyon adı verilen oksijen ve enerji tüketen bir süreç geliştirilir. Fotorespirasyon, CO konsantrasyonundaki artıştan dolayı sıcaklıktaki artışla artar.₂ O konsantrasyonuyla ilgili₂.

Fotorespirasyon, tesis için negatif bir enerji dengesi kurar. O tüketmek₂ ve kimyasal enerji (fotosentez tarafından üretilen) ve CO salınımları₂. Bu nedenle buna karşı koyacak evrimsel mekanizmalar geliştirdiler (C4 ve CAN metabolizmaları).

önem

Şu anda yaşamın büyük çoğunluğu aerobiktir. O dolaşımı olmadan₂ gezegen sisteminde, bugün bildiğimiz hayat imkansız olurdu.

Ek olarak, oksijen karasal hava kütlelerinin önemli bir bölümünü oluşturur. Bu nedenle, kendisiyle bağlantılı atmosferik olaylara ve sonuçlarına katkıda bulunur: aşındırıcı etkiler, iklim düzenlemesi, diğerleri arasında.

Doğrudan toprakta oksidasyon prosesleri, volkanik gazlar ve metalik yapay yapılar oluşturur..

Oksijen, oksidatif kapasitesi yüksek bir elementtir. Her ne kadar oksijen molekülleri çift bağ oluşturdukları için çok kararlı olsalar da, oksijenin elektronegatifliği yüksek (elektronları çekme kabiliyeti) yüksek reaktif kapasiteye sahiptir. Bu yüksek elektronegativite nedeniyle oksijen birçok oksidasyon reaksiyonuna müdahale eder.

değişiklikler

Doğada oluşan yanma işlemlerinin büyük çoğunluğu oksijenin katılımını gerektirir. Ayrıca insan tarafından üretilenlerde. Bu süreçler hem olumlu hem de olumsuz işlevleri antropik anlamda yerine getirir.

Fosil yakıtların (kömür, petrol, gaz) yanması ekonomik kalkınmaya katkıda bulunur, ancak aynı zamanda küresel ısınmaya katkısı nedeniyle ciddi bir sorunu temsil eder..

Büyük orman yangınları biyolojik çeşitliliği etkiler, ancak bazı durumlarda belirli ekosistemlerdeki doğal süreçlerin bir parçası olsalar da.

Sera etkisi

Ozon tabakası (O₃stratosferde, atmosferin aşırı ultraviyole radyasyonun girişine karşı koruyucu kalkanıdır. Bu oldukça enerjik radyasyon Dünya'nın ısınmasını artırır.

Diğer yandan, mutajeniktir ve canlı dokulara zararlıdır. İnsanlarda ve diğer hayvanlarda kanserojendir.

Çeşitli gazların emisyonu ozon tabakasının tahrip olmasına neden olur ve bu nedenle ultraviyole radyasyonun girişini kolaylaştırır. Bu gazların bazıları kloroflorokarbonlar, hidrokloroflorokarbonlar, etil bromür, gübrelerden ve halojenlerden gelen azot oksitlerdir..

referanslar

1. Anbar AD ve Duan, TW Lyons, GL Arnold, B Kendall, RA Katlayıcısı, AJ Kaufman, WG Gordon, S Clinton, J Garvin ve R Buick (2007) Büyük Oksidasyon Olayından Önce Oksijen Kokusu mu? Science 317: 1903-1906.
2. Bekker A, HD Hollanda, PL Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee ve NJ Beukes. (2004) Atmosferik oksijenin yükselişine dayanmak. Doğa 427: 117-120.
3. Farquhar J ve DT Johnston. (2008) Karasal Gezegenlerin Oksijen Döngüsü: Yüzey Ortamlarında Oksijen İşlemesi ve Tarihçesi ile İlgili Görüşler. Mineraloji ve Jeokimyada İncelemeler 68: 463-492.
4. Keeling RF (1995) Atmosferik oksijen döngüsü: Atmosferik CO'nun oksijen izotopları₂ ve O₂ ve O₂/ N₂ Jeofizik bölümleri, ekler. ABD: Uluslararası Jeodezi ve Jeofizik Birliği Ulusal Raporu 1991-1994. s. 1253-1262.
5. Purlar WK, D Sadava, GH Orians ve HC Heller (2003) Hayat. Biyoloji Bilimi. 6. Edt. Sinauer Associates, Inc. ve WH Freeman ve Şirketi. 1044 p.