Spre deosebire de planetele calde și reci ale sistemului nostru solar, planeta Pământ are condiții care permit viața într-o anumită formă. Una dintre condițiile principale este compoziția atmosferei, care permite tuturor viețuitoarelor să respire liber și protejează de radiațiile mortale care domnesc în spațiu.
Din ce este alcătuită atmosfera
Atmosfera Pământului este formată din multe gaze. Este în principal azot, care ocupă 77%. Gazul, fără de care viața pe Pământ este de neconceput, ocupă un volum mult mai mic, conținutul de oxigen din aer este de 21% din volumul total al atmosferei. Ultimele 2% sunt un amestec de diferite gaze, inclusiv argon, dioxid de carbon, heliu, neon, cripton și altele.
Atmosfera Pământului se ridică la o înălțime de 8 mii de km. Aerul respirabil se găsește doar în stratul inferior al atmosferei.troposfera, ajungând la poli - 8 km, în sus, iar deasupra ecuatorului - 16 km. Pe măsură ce altitudinea crește, aerul devine mai subțire și cu atât mai mult oxigen este epuizat. Pentru a lua în considerare conținutul de oxigen din aer la diferite înălțimi, vom da un exemplu. În vârful Everestului (altitudinea 8848 m), aerul reține acest gaz de 3 ori mai puțin decât deasupra nivelului mării. Prin urmare, cuceritorii vârfurilor muntoase în alte - alpiniștii - pot urca în vârful ei doar cu măști de oxigen.
Oxigenul este principala condiție pentru supraviețuirea pe planetă
La începutul existenței Pământului, aerul care îl înconjura nu avea acest gaz în compoziția sa. Acest lucru a fost destul de potrivit pentru viața celor mai simple - molecule unicelulare care pluteau în ocean. Nu aveau nevoie de oxigen. Procesul a început în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani, când primele organisme vii, ca urmare a reacției de fotosinteză, au început să elibereze mici doze din acest gaz obținut în urma reacțiilor chimice, mai întâi în ocean, apoi în atmosferă. Viața a evoluat pe planetă și a luat o varietate de forme, dintre care majoritatea nu au supraviețuit până în vremurile noastre. Unele organisme s-au adaptat în cele din urmă la viață cu noul gaz.
Au învățat cum să-și folosească puterea în siguranță în interiorul celulei, unde a acționat ca o centrală electrică, pentru a extrage energie din alimente. Acest mod de a folosi oxigenul se numește respirație și o facem în fiecare secundă. A fost respirația care a făcut posibil pentru mai multorganisme și oameni complexe. De-a lungul a milioane de ani, conținutul de oxigen din aer a crescut vertiginos până la nivelul actual de aproximativ 21%. Acumularea acestui gaz în atmosferă a contribuit la crearea stratului de ozon la o înălțime de 8–30 km de suprafața pământului. În același timp, planeta a primit protecție împotriva efectelor nocive ale razelor ultraviolete. Evoluția ulterioară a formelor de viață pe apă și pe uscat a crescut rapid ca urmare a creșterii fotosintezei.
Viața anaerobă
Deși unele organisme s-au adaptat la nivelurile în creștere ale gazului eliberat, multe dintre cele mai simple forme de viață care au existat pe Pământ au dispărut. Alte organisme au supraviețuit ascunzându-se de oxigen. Unii dintre ei trăiesc astăzi în rădăcinile leguminoaselor, folosind azotul din aer pentru a construi aminoacizi pentru plante. Botulismul organismului mortal este un alt „refugiat” de la oxigen. El supraviețuiește în liniște în ambalaje vid cu conserve.
Care este nivelul optim de oxigen pentru viață
Copiii născuți prematur, ai căror plămâni nu sunt încă deschiși complet pentru a respira, cad în incubatoare speciale. În ele, conținutul de oxigen din aer este mai mare în volum și, în loc de 21% obișnuit, aici este stabilit nivelul său de 30-40%. Copiii mici cu probleme severe de respirație sunt înconjurați de aer cu niveluri de oxigen 100% pentru a preveni deteriorarea creierului copilului. Aflarea în astfel de circumstanțe îmbunătățește regimul de oxigen al țesuturilor aflate în stare de hipoxie și normalizează funcțiile lor vitale. Darprea mult în aer este la fel de periculos ca și prea puțin. Prea mult oxigen în sângele unui copil poate deteriora vasele de sânge din ochi și poate provoca pierderea vederii. Aceasta arată dualitatea proprietăților gazului. Trebuie să o respirăm pentru a trăi, dar excesul său poate deveni uneori o otravă pentru organism.
Proces de oxidare
Când oxigenul se combină cu hidrogenul sau carbonul, are loc o reacție numită oxidare. Acest proces face ca moleculele organice care stau la baza vieții să se descompună. În corpul uman, oxidarea se desfășoară după cum urmează. Celulele roșii colectează oxigenul din plămâni și îl transportă în tot corpul. Există un proces de distrugere a moleculelor alimentelor pe care le consumăm. Acest proces eliberează energie, apă și dioxid de carbon. Acesta din urmă este excretat de către celulele sanguine înapoi în plămâni și îl expirăm în aer. O persoană se poate sufoca dacă este împiedicată să respire mai mult de 5 minute.
Respirație
Luați în considerare conținutul de oxigen din aerul inhalat. Aerul atmosferic care intră în plămâni din exterior când este inhalat se numește inhalat, iar aerul care iese prin sistemul respirator când este expirat se numește expirat.
Este un amestec de aer care umplea alveolele cu ceea ce se află în căile respiratorii. Compoziția chimică a aerului pe care o persoană sănătoasă o inspiră și expiră în condiții naturale este practicvariază și este exprimată în numere ca acesta.
Conținut de gaz (în %)
| - | Oxigen | Dioxid de carbon | Azot și alte gaze |
| Aer inhalat | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Aer expirat | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Aer alveolar | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Oxigenul este componenta principală a aerului pe viață. Modificările cantității acestui gaz în atmosferă sunt mici. Dacă marea conține până la 20,99% oxigen în aer, atunci chiar și în aerul foarte poluat al orașelor industriale, nivelul acesteia nu scade sub 20,5%. Astfel de modificări nu dezvăluie efecte asupra corpului uman. Tulburările fiziologice apar atunci când procentul de oxigen din aer scade la 16-17%. În același timp, există o deficiență clară de oxigen, care duce la o scădere bruscă a activității vitale, iar cu un conținut de oxigen de 7-8% în aer, moartea este posibilă.
Atmosferă în diferite epoci
Compoziția atmosferei a influențat întotdeauna evoluția. La diferite momente geologice, din cauza dezastrelor naturale, s-au observat creșteri sau scăderi ale nivelului de oxigen, iar acest lucru a determinat o schimbare a biosistemului. Cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, conținutul său în atmosferăa crescut la 35%, în timp ce planeta era locuită de insecte de dimensiuni gigantice. Cea mai mare extincție a ființelor vii din istoria Pământului a avut loc acum aproximativ 250 de milioane de ani. În timpul acesteia, au murit peste 90% dintre locuitorii oceanului și 75% dintre locuitorii pământului. O versiune a extincției în masă spune că de vină ar fi conținutul scăzut de oxigen din aer. Cantitatea acestui gaz a scăzut la 12% și se află în atmosfera inferioară până la o înălțime de 5300 de metri. În epoca noastră, conținutul de oxigen din aerul atmosferic ajunge la 20,9%, ceea ce este cu 0,7% mai mic decât acum 800 de mii de ani. Aceste cifre sunt confirmate de oamenii de știință de la Universitatea Princeton, care au examinat mostre de gheață din Groenlanda și Atlantic care s-a format în acel moment. Apa înghețată a salvat bulele de aer, iar acest fapt ajută la calcularea nivelului de oxigen din atmosferă.
Ce respectă nivelul său în aer
Absorbția activă a acestuia din atmosferă poate fi cauzată de mișcarea ghețarilor. Pe măsură ce se îndepărtează, dezvăluie zone vaste de straturi organice care consumă oxigen. Un alt motiv poate fi răcirea apelor oceanelor: bacteriile sale absorb oxigenul mai activ la temperaturi scăzute. Cercetătorii susțin că s altul industrial și odată cu el arderea unei cantități uriașe de combustibil nu are un impact deosebit. Oceanele lumii s-au răcit de 15 milioane de ani, iar cantitatea de materie vitală din atmosferă a scăzut indiferent de impactul uman. Este probabil ca pe Pământ să aibă loc unele procese naturale, ceea ce duce la faptul că consumul de oxigendevine mai mare decât producția sa.
Impactul uman asupra compoziției atmosferei
Să vorbim despre impactul uman asupra compoziției aerului. Nivelul pe care îl avem astăzi este ideal pentru ființe vii, conținutul de oxigen din aer este de 21%. Echilibrul dintre acesta și alte gaze este determinat de ciclul de viață din natură: animalele expiră dioxid de carbon, plantele îl folosesc și eliberează oxigen.
Dar nu există nicio garanție că acest nivel va fi întotdeauna constant. Cantitatea de dioxid de carbon eliberată în atmosferă este în creștere. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului de către omenire. Și, după cum știți, sa format din fosile de origine organică și dioxidul de carbon intră în aer. Între timp, cele mai mari plante de pe planeta noastră, copacii, sunt distruse într-un ritm din ce în ce mai mare. Kilometri de pădure dispar într-un minut. Aceasta înseamnă că o parte din oxigenul din aer scade treptat, iar oamenii de știință deja trag un semnal de alarmă. Atmosfera pământului nu este o cămară nelimitată și oxigenul nu intră în ea din exterior. A fost dezvoltat tot timpul odată cu dezvoltarea Pământului. Trebuie amintit constant că acest gaz este produs de vegetație în procesul de fotosinteză din cauza consumului de dioxid de carbon. Și orice reducere semnificativă a vegetației sub formă de defrișare reduce în mod inevitabil pătrunderea oxigenului în atmosferă, perturbând astfel echilibrul acesteia.
