Karakteristik siklus oksigen, reservoir dan tahapan

Dia siklus oksigen Itu mengacu pada gerakan sirkulasi oksigen di bumi. Ini adalah siklus biogeokimia gas. Oksigen adalah elemen paling melimpah kedua di atmosfer setelah nitrogen, dan yang kedua paling berlimpah di hidrosfer setelah hidrogen. Dalam hal ini, siklus oksigen terhubung ke siklus air.

Gerakan peredaran darah oksigen meliputi produksi dioksigen atau oksigen molekuler dari dua atom (atau₂). Ini terjadi untuk hidrolisis selama fotosintesis yang dilakukan oleh organisme fotosintesis yang berbeda.

O₂ Ini digunakan oleh organisme hidup dalam respirasi seluler, menghasilkan produksi karbon dioksida (CO₂), Yang terakhir menjadi salah satu bahan baku untuk proses fotosintesis.

Di sisi lain, di atmosfer atas, fotolisis (hidrolisis diaktifkan oleh energi matahari) uap air yang disebabkan oleh radiasi ultraviolet dari matahari terjadi. Air pecah melepaskan hidrogen yang hilang di stratosfer dan oksigen diintegrasikan ke dalam atmosfer.

Saat berinteraksi molekul O₂ Dengan atom oksigen, ozon terjadi (atau₃). Ozon membentuk lapisan ozon yang disebut SO.

Karakteristik

Oksigen adalah elemen kimia non -metalik. Jumlah atomnya adalah 8, yaitu, memiliki 8 proton dan 8 elektron dalam keadaan alami. Di bawah kondisi suhu dan tekanan normal, ia hadir dalam bentuk dioksigen, tidak berwarna dan gas toilet. Formula molekulnya adalah atau₂.

O₂ Termasuk tiga isotop stabil: ¹⁶SALAH SATU, ¹⁷Atau dan ¹⁸SALAH SATU. Cara utama di alam semesta adalah ¹⁶SALAH SATU. Di Bumi itu mewakili 99,76% dari total oksigen. Dia ¹⁸Atau mewakili 0,2%. Bentuk ¹⁷O Sangat jarang (~ 0,04%).

Asal

Oksigen adalah elemen ketiga dalam kelimpahan di alam semesta. Produksi isotop ¹⁶Atau dimulai pada generasi pertama pembakaran matahari helio yang terjadi setelah Big Bang.

Pembentukan siklus inti karbon-nitrogen-oksigen pada generasi bintang berikutnya telah menyediakan sumber dominan oksigen di planet-planet ini.

Suhu dan tekanan tinggi menghasilkan air (h₂O) Di alam semesta saat menghasilkan reaksi hidrogen dengan oksigen. Air adalah bagian dari konformasi inti bumi.

Singkapan magma mengeluarkan air dalam bentuk uap dan ini memasuki siklus air. Air didekomposisi oleh fotolisis oksigen dan hidrogen melalui fotosintesis, dan radiasi ultraviolet di tingkat atas atmosfer.

Suasana primitif

Suasana primitif sebelum evolusi fotosintesis oleh cyanobacteria adalah anaerobik. Untuk organisme hidup yang disesuaikan dengan atmosfer itu, oksigen adalah gas beracun. Bahkan hari ini suasana oksigen murni menghasilkan kerusakan sel yang tidak dapat diperbaiki.

Dalam garis keturunan evolusioner cyanobacteria saat ini, fotosintesis berasal. Ini mulai mengubah komposisi atmosfer bumi sekitar 2.300-2.700 juta tahun.

Proliferasi organisme fotosintesis mengubah komposisi atmosfer. Kehidupan berevolusi menuju adaptasi ke atmosfer aerobik.

Energi yang mendorong siklus

Kekuatan dan energi yang bertindak dengan mempromosikan siklus oksigen bisa menjadi panas bumi, ketika magma mengeluarkan uap air, atau bisa berasal dari energi matahari.

Yang terakhir menyediakan energi mendasar untuk proses fotosintesis. Energi kimia dalam bentuk karbohidrat yang dihasilkan dari fotosintesis, pada gilirannya mendorong semua proses hidup melalui rantai makanan. Demikian pula, matahari menghasilkan pemanasan diferensial planet dan menyebabkan arus laut dan atmosfer.

Itu dapat melayani Anda: 10 konsekuensi dari polusi udara

Hubungan dengan siklus biogeokimia lainnya

Karena kelimpahannya dan reaktivitas yang tinggi, siklus oksigen terhubung ke siklus lain seperti CO₂, Nitrogen (n₂) dan siklus air (h₂SALAH SATU). Ini memberikan karakter multycyclic.

Reservoir o₂ dan co₂  Mereka dihubungkan oleh proses yang melibatkan pembuatan (fotosintesis) dan penghancuran (pernapasan dan pembakaran) bahan organik. Dalam jangka pendek, reaksi reduksi oksida ini adalah sumber variabilitas konsentrasi OR terbesar₂ di atmosfer.

Dia mendenitrifikasi bakteri mendapatkan oksigen untuk bernafas dari nitrat tanah, melepaskan nitrogen.

Waduk

Geosphere

Oksigen adalah salah satu komponen utama silikat. Oleh karena itu, itu merupakan sebagian kecil dari mantel dan kerak bumi.

• Inti bumi: Di mantel cairan luar inti bumi ada, selain besi, elemen lain, termasuk oksigen.
• Tanah: Di ruang antara partikel atau pori -pori tanah, udara menyebar. Oksigen ini digunakan oleh mikrobiota tanah.

Suasana

21% atmosfer terdiri dari oksigen dalam bentuk dioksigen (atau₂). Bentuk lain dari keberadaan atmosfer oksigen adalah uap air (h₂O), karbon dioksida (CO₂) dan ozon (atau₃).

• Uap air: Konsentrasi uap air bervariasi, tergantung pada suhu, tekanan atmosfer dan arus sirkulasi atmosfer (siklus air).
• Karbon dioksida: Co₂ mewakili sekitar 0,03% dari volume udara. Sejak awal revolusi industri, konsentrasi CO telah meningkat₂ Di atmosfer di 145%.
• Ozon: Ini adalah molekul yang ada di stratosfer dalam jumlah rendah (0.03 - 0.02 bagian per juta per volume).

Hydrosphere

71% permukaan bumi ditutupi oleh air. Di lautan lebih dari 96% air yang ada di permukaan bumi terkonsentrasi. 89% dari massa laut adalah oksigen. CO₂ Ini juga larut dalam air dan tunduk pada proses pertukaran dengan atmosfer.

Criosphere

Criosphere mengacu pada massa air beku yang menutupi area bumi tertentu. Massa es ini mengandung sekitar 1,74% dari air korteks tanah. Di sisi lain, ICE mengandung jumlah variabel oksigen molekuler yang terperangkap.

SALAH SATUorganisme hidup

Sebagian besar molekul yang membentuk struktur makhluk hidup mengandung oksigen. Di sisi lain, sebagian besar makhluk hidup adalah air. Oleh karena itu, biomassa terestrial juga merupakan cadangan oksigen.

Tahapan

Secara umum, siklus yang mengikuti oksigen sebagai agen kimia mencakup dua area besar yang membentuk karakter siklus biogeokimia. Area ini diwakili dalam empat tahap.

Area geo -environmental mencakup perpindahan dan penahanan di atmosfer, hidrosfer, criosfer dan oksigen geosfer. Ini termasuk reservoir lingkungan dan tahap sumber, dan tahap kembali ke lingkungan.

Di area biologis, dua tahap juga disertakan. Mereka dikaitkan dengan fotosintesis dan pernapasan.

-Reservoir dan Sumber Lingkungan Tahap: Atmosfer-Hydrosphere-Chóosphere-Geosphere

Suasana

Sumber utama oksigen atmosfer adalah fotosintesis. Tetapi ada sumber lain dari mana oksigen dapat dimasukkan ke dalam atmosfer.

Salah satunya adalah mantel luar cair dari inti bumi. Oksigen mencapai atmosfer dalam bentuk uap air melalui letusan gunung berapi. Uap air naik ke stratosfer di mana fotolisis menderita akibat radiasi energi yang tinggi dari matahari dan oksigen bebas terjadi.

Dapat melayani Anda: prinsip -prinsip keberlanjutan lingkungan

Di sisi lain, pernapasan memancarkan oksigen dalam bentuk co₂.  Proses pembakaran, terutama proses industri, juga mengonsumsi oksigen molekuler dan memberikan CO₂ ke atmosfer.

Dalam pertukaran antara atmosfer dan hidrosfer, oksigen terlarut dalam massa air masuk ke atmosfer. Untuk bagiannya, co₂ Atmosfer dilarutkan dalam air sebagai asam karbonat. Oksigen yang dilarutkan dalam air terutama berasal dari fotosintesis alga dan cyanobacteria.

Stratosfir

Di tingkat atas atmosfer, radiasi energi tinggi menghidrolisis uap. Radiasi gelombang pendek mengaktifkan molekul atau₂. Ini dibuka dalam atom bebas oksigen (o).

Atom bebas ini atau bereaksi dengan molekul atau₂ dan menghasilkan ozon (atau₃). Reaksi ini dapat dibalikkan. Karena radiasi ultraviolet o₃ Itu terurai dalam atom bebas oksigen lagi.

Oksigen sebagai komponen udara atmosfer adalah bagian dari berbagai reaksi oksidasi untuk mengintegrasikan berbagai senyawa terestrial. Wastafel oksigen yang penting adalah oksidasi gas dari letusan gunung berapi.

Hydrosphere

Konsentrasi air terbesar di bumi adalah lautan, di mana ada konsentrasi seragam isotop oksigen. Ini karena pertukaran konstan elemen ini dengan korteks bumi melalui proses sirkulasi hidrotermal.

Dalam batas pelat tektonik dan dorsal samudera, proses pertukaran gas yang konstan dihasilkan.

Criosphere

Massa es terestrial, termasuk massa es kutub, gletser dan permafrost, merupakan wastafel oksigen penting dalam bentuk air solid state.

Geosphere

Juga oksigen berpartisipasi dalam pertukaran gas dengan tanah. Di sana merupakan elemen vital untuk proses pernapasan mikroorganisme tanah.

Wastafel penting di tanah adalah proses oksidasi mineral dan pembakaran bahan bakar fosil.

Oksigen yang merupakan bagian dari molekul air (h₂O) Ikuti siklus air dalam proses penguapan dan proses kondensasi harga.

-Tahap fotosintesis

Fotosintesis dilakukan dalam kloroplas. Selama fase cahaya fotosintesis diperlukan agen pereduksi, yaitu sumber elektron. Agen ini dalam kasus ini adalah air (h₂SALAH SATU).

Saat mengambil air (h) dari air, oksigen dilepaskan (atau₂) sebagai produk limbah. Air memasuki tanaman melalui akar. Dalam kasus alga dan cyanobacteria berasal dari lingkungan air.

Semua oksigen molekuler (atau₂) diproduksi selama fotosintesis berasal dari air yang digunakan dalam proses. Dalam fotosintesis dikonsumsi₂, Energi matahari dan air (h₂O), dan oksigen dilepaskan (atau₂).

-Tahap pengembalian atmosfer

O₂ dihasilkan dalam fotosintesis dikeluarkan ke atmosfer melalui stomata dalam kasus tanaman. Alga dan cyanobacteria mengembalikannya ke lingkungan karena difusi membran. Demikian pula, proses pernapasan mengembalikan oksigen ke lingkungan dalam bentuk karbon dioksida (CO₂).

-Tahap pernapasan

Untuk melakukan fungsi vital mereka, organisme hidup perlu membuat energi kimia yang efektif yang dihasilkan oleh fotosintesis. Energi ini disimpan dalam bentuk molekul karbohidrat kompleks (gula) dalam kasus tanaman. Sisa organisme mendapatkannya dari makanan

Dapat melayani Anda: erosi air: faktor, jenis, konsekuensi, solusi

Proses dimana makhluk hidup membuka senyawa kimia untuk melepaskan energi yang dibutuhkan, disebut pernapasan. Proses ini dilakukan dalam sel dan memiliki dua fase; aerobik dan anaerob lainnya.

Napas aerobik dilakukan dalam mitokondria pada tanaman dan hewan. Dalam bakteri itu dilakukan di sitoplasma, karena mereka kekurangan mitokondria.

Elemen mendasar untuk pernapasan adalah oksigen sebagai zat pengoksidasi. Dalam respirasi oksigen dikonsumsi (atau₂) Dan dirilis₂ dan air (h₂O), menghasilkan energi yang bermanfaat.

CO₂ dan air (uap air) dilepaskan melalui stomata pada tanaman. Pada hewan CO₂ Itu dilepaskan oleh lubang hidung dan/atau mulut, dan air dengan keringat. Dalam ganggang dan bakteri CO₂ dilepaskan oleh difusi membran.

Photorerspiration

Pada tanaman di hadapan cahaya proses dikembangkan yang mengkonsumsi oksigen dan energi yang disebut photorerspiration. Fotorerspirasi meningkat dengan peningkatan suhu, karena peningkatan konsentrasi ko -konsentrasi₂ Mengenai konsentrasi O₂.

Photorerspirasi menetapkan keseimbangan energi negatif untuk tanaman. Mengkonsumsi atau₂ dan Energi Kimia (diproduksi oleh fotosintesis) dan Rilis CO₂. Itulah sebabnya mereka mengembangkan mekanisme evolusi untuk menangkalnya (C4 dan dapat metabolisme).

Pentingnya

Saat ini sebagian besar kehidupan adalah aerobik. Tanpa sirkulasi O₂ Dalam sistem planet, kehidupan seperti yang kita ketahui hari ini tidak mungkin.

Selain itu, oksigen merupakan proporsi penting dari massa udara darat. Oleh karena itu, ia berkontribusi pada fenomena atmosfer yang terkait dengannya dan konsekuensinya: efek erosif, regulasi iklim, antara lain.

Secara langsung, menghasilkan proses oksidasi di tanah, gas vulkanik dan pada struktur buatan logam.

Oksigen adalah elemen dengan kapasitas oksidatif tinggi. Meskipun molekul oksigen sangat stabil karena membentuk ikatan rangkap, memiliki oksigen elektronegativitas tinggi (kemampuan untuk menarik elektron), memiliki kapasitas reaktif yang tinggi. Karena elektronegativitas yang tinggi ini, oksigen mengintervensi banyak reaksi oksidasi.

Perubahan

Sebagian besar proses pembakaran yang terjadi di alam membutuhkan partisipasi oksigen. Juga pada yang dihasilkan oleh manusia. Proses ini memenuhi fungsi positif dan negatif dalam istilah antropik.

Pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas) berkontribusi pada pembangunan ekonomi, tetapi pada saat yang sama itu merupakan masalah serius untuk kontribusinya terhadap pemanasan global.

Kebakaran hutan besar mempengaruhi keanekaragaman hayati, meskipun dalam beberapa kasus mereka adalah bagian dari proses alami di ekosistem tertentu.

Efek rumah kaca

Lapisan ozon (atau₃) Di stratosfer, itu adalah perisai pelindung atmosfer terhadap kelebihan radiasi ultraviolet. Radiasi yang sangat energik ini meningkatkan pemanasan lahan.

Di sisi lain, sangat mutagenik dan berbahaya bagi jaringan hidup. Pada manusia dan hewan lainnya adalah karsinogenik.

Emisi berbagai gas menyebabkan penghancuran lapisan ozon dan karenanya memfasilitasi masuknya radiasi ultraviolet. Beberapa gas ini adalah klorofluorokarbon, hidroklorofluorokarbon, etil bromida, nitrogen oksida pupuk dan halon.

Referensi

1. Bekker A, HD Holland, Pl Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee dan NJ Beukes. (2004) Berkencan dengan kebangkitan oksigen atmosfer. Alam 427: 117-120.
2. Purves WK, D Sadava, GH Orians dan HC Heller (2003) Kehidupan. Ilmu Biologi. Edt ke -6. Sinauer Associates, Inc. dan WH Freeman and Company. 1044 hal.