De belangrijkste producenten van zuurstof. Wat was de zuurstofbron op aarde?

29.09.2019

Wetenschappers debatteren al eeuwenlang over de echte bron van zuurstof op aarde. Volgens voorlopige gegevens was planeet Aarde gedurende de eerste helft van zijn leven volledig zonder zuurstof. De meeste wetenschappers brachten de theorie naar voren dat er 2,4 miljard jaar geleden weinig zuurstof op aarde was. Onze atmosfeer werd geleidelijk gevuld met zuurstof.

Hoe verscheen zuurstof op aarde? Er wordt aangenomen dat de belangrijkste zuurstofbron op aarde cyanobacteriën zijn. Het is een fotosynthetische microbe die zuurstof produceert. En dankzij cyanobacteriën was er een scherpe sprong in het zuurstofgehalte in de atmosfeer. Maar wanneer en waarom deze microben verschenen, is nog niet volledig bekend. Het is ook nog niet helemaal duidelijk hoe het proces van het vullen van de atmosfeer van de aarde met zuurstof precies plaatsvond. Het is bekend dat dit een combinatie van scherp was mondiale afkoeling, de opkomst van nieuwe soorten en het verschijnen van nieuwe minerale gesteenten. Zoals Dominic Papine (een specialist aan het Carnegie Institute, Washington) stelt, is de doctrine nog niet in staat om duidelijk vast te stellen wat de oorzaak en wat het gevolg was.

Er gebeurde veel bijna gelijktijdig en om deze reden zijn er zoveel verschillende inconsistenties en tegenstrijdigheden. Om de geologische kant van deze kwestie verder te verduidelijken, bestudeert Dominique Papinet in detail het proces van ijzervorming, evenals sedimentair gesteente dat zich op de bodem van oude zeeën vormt. Zijn onderzoek richt zich op specifieke mineralen. Deze mineralen zitten precies in ijzerformaties en kunnen heel goed in verband worden gebracht met de opkomst van het leven van oude microben en hun dood. IJzermineralen, die redelijk op de bodem van de zee voorkomen, zijn de grootste bron van ijzererts. En dit is niet alleen een materiaal voor het maken van staal. Volgens geologen zit het erin dat de rijke geschiedenis

de oorsprong van het leven op planeet Aarde. En de oorsprong van deze bron blijft nog steeds een groot mysterie. Wetenschappers hebben ontdekt dat de vorming ervan de hulp van speciale micro-elementen vereist, maar het is nog niet bekend welke. Deze eenvoudige eencellige organismen, maar die lieten helaas geen informatie achter. En onderzoekers kunnen er nu niet precies achter komen hoe ze waren en hoe ze waren.

Er wordt aangenomen dat de bouwer van dergelijke ijzermineralen een cyanobacterie was. De zuurstof die eruit kwam, oxideerde ijzer in de zeeën en oceanen lang voordat de grote zuurstofexplosie plaatsvond. Maar één ding blijft onduidelijk. Cyanobacteriën verschenen lang vóór de accumulatie van zuurstof op planeet Aarde. Het blijkt dat er honderden miljoenen jaren zijn verstreken voordat onze atmosfeer gevuld was met zuurstof?

Misschien ligt het antwoord in de complexe verwevenheid van biologie en geologie. De zuurstof die de cyanobacterie uitademde, zou door methaan kunnen worden vernietigd. En wanneer deze twee gassen op elkaar inwerken, worden water en koolstofdioxide gevormd. Wetenschappers merkten op dat zuurstof zich niet kan ophopen in een omgeving die rijk is aan methaan. Methanogenen produceerden methaan en blokkeerden alle wegen naar de ophoping van zuurstof op de planeet, en verwarmden ook de aarde als gevolg van het broeikaseffect. En nadat planeet Aarde gevuld was met zuurstof, nam het aantal van deze organismen af.

Er is een mening dat " longen van de planeet"zijn bossen, omdat men gelooft dat ze de belangrijkste leveranciers van zuurstof aan de atmosfeer zijn. In werkelijkheid is dit echter niet zo. De belangrijkste producenten van zuurstof leven in de oceaan. Deze baby's kunnen niet worden gezien zonder de hulp van een microscoop Maar alle levende organismen op aarde zijn afhankelijk van hun vitale activiteit.

Niemand beweert dat bossen uiteraard behouden en beschermd moeten worden. Maar helemaal niet vanwege het feit dat het deze beruchte ‘longen’ zijn. Omdat hun bijdrage aan de verrijking van onze atmosfeer met zuurstof vrijwel nul is.

Niemand zal ontkennen dat de zuurstofatmosfeer van de aarde door planten is gecreëerd en nog steeds in stand wordt gehouden. Dit gebeurde omdat ze leerden creëren organische stof van anorganische, waarbij gebruik wordt gemaakt van de energie van zonlicht (zoals we ons herinneren van de cursus biologie op school, wordt een soortgelijk proces fotosynthese genoemd). Als gevolg van dit proces geven plantenbladeren vrije zuurstof af als bijproduct van de productie. Dit gas, dat we nodig hebben, stijgt op in de atmosfeer en wordt daar vervolgens gelijkmatig verdeeld.

Volgens verschillende instituten komt er jaarlijks zo’n 145 miljard ton zuurstof in de atmosfeer van onze planeet terecht. Bovendien wordt het grootste deel ervan, niet verrassend, niet besteed aan de ademhaling van de bewoners van onze planeet, maar aan de afbraak van dode organismen of, simpel gezegd, aan verval (ongeveer 60 procent van wat door levende wezens wordt gebruikt). Zoals je kunt zien, geeft zuurstof ons dus niet alleen de mogelijkheid om diep te ademen, maar fungeert het ook als een soort kachel voor het verbranden van afval.

Zoals we weten, is geen enkele boom eeuwig, dus als de tijd daar is, sterft hij. Wanneer de stam van een bosreus op de grond valt, wordt zijn lichaam gedurende een zeer lange periode afgebroken door duizenden schimmels en bacteriën. Ze gebruiken allemaal zuurstof, die wordt geproduceerd door overlevende planten. Volgens berekeningen van onderzoekers kost zo'n "opruiming" ongeveer tachtig procent van de zuurstof uit het "bos".

Maar de resterende 20 procent van de zuurstof komt helemaal niet in het ‘algemene atmosferische fonds’ terecht en wordt ook door bosbewoners ‘op de grond’ voor hun eigen doeleinden gebruikt. Dieren, planten, schimmels en micro-organismen moeten immers ook ademen (zonder zuurstof zouden veel levende wezens, zoals we ons herinneren, geen energie uit voedsel kunnen halen). Omdat alle bossen doorgaans zeer dichtbevolkte gebieden zijn, is dit residu alleen voldoende om aan de zuurstofbehoefte van alleen de eigen bewoners te voldoen. Er blijft niets over voor buren (bijvoorbeeld inwoners van steden waar weinig inheemse vegetatie is).

Wie is dan de belangrijkste leverancier van dit gas dat nodig is om op onze planeet te kunnen ademen? Op het land zijn dit, vreemd genoeg... veenmoerassen. Iedereen weet dat wanneer planten in een moeras afsterven, hun organismen niet ontbinden, omdat de bacteriën en schimmels die dit werk doen niet in moeraswater kunnen leven - er zijn veel natuurlijke antiseptica die worden afgescheiden door mossen.

Dode delen van planten zinken dus, zonder te ontbinden, naar de bodem en vormen turfafzettingen. En als er geen ontbinding plaatsvindt, wordt er geen zuurstof verspild. Daarom dragen moerassen ongeveer 50 procent van de zuurstof die ze produceren bij aan de algemene middelen (de andere helft wordt gebruikt door de bewoners van deze onherbergzame, maar zeer nuttige plaatsen).

Het fytoplankton in de hele wereld produceert tien keer meer zuurstof dan het nodig heeft om te ademen. Genoeg om alle andere bewoners van de wateren van bruikbaar gas te voorzien, en er komt nogal wat in de atmosfeer. Wat het zuurstofverbruik voor de ontbinding van lijken betreft, deze is in de oceaan erg laag: ongeveer 20 procent van de totale productie.

Dit komt doordat dode organismen onmiddellijk worden opgegeten door aaseters, waarvan er een groot aantal in zeewater leven. Die zullen op hun beurt na de dood door andere aaseters worden opgegeten, enzovoort, dat wil zeggen dat lijken bijna nooit in het water liggen. Dezelfde overblijfselen, die voor niemand meer van bijzonder belang zijn, vallen naar de bodem, waar maar weinig mensen wonen, en er is simpelweg niemand om ze te ontbinden (zo wordt het bekende slib gevormd), dat wil zeggen in In dit geval wordt er geen zuurstof verbruikt.

De oceaan voorziet de atmosfeer dus van ongeveer 40 procent van de zuurstof die fytoplankton produceerde. Het is deze reserve die wordt verbruikt in die gebieden waar heel weinig zuurstof wordt geproduceerd. Deze laatste omvatten, naast steden en dorpen, woestijnen, steppen en weilanden, evenals bergen.

Vreemd genoeg leeft en bloeit het menselijk ras op aarde, juist dankzij de microscopisch kleine ‘zuurstoffabrieken’ die op het oppervlak van de oceaan drijven. Zij zijn het die ‘de longen van de planeet’ zouden moeten worden genoemd. En bescherm ons op alle mogelijke manieren tegen olievervuiling, vergiftiging door zware metalen, enz., want als ze plotseling hun activiteiten stopzetten, hebben jij en ik simpelweg niets meer te ademen.

Vandaag zullen we meer in detail praten over waar zuurstof vandaan komt.

Fotosynthese

Zoals je weet, wordt zuurstof geproduceerd door groene planten tijdens het fotosyntheseproces. Fotosynthese vindt juist plaats in de groene delen van de plant, waar het chlorofylpigment het meest voorkomt. Om fotosynthese te laten plaatsvinden, moeten er twee elementen aanwezig zijn: zonne-energie en water. Met behulp van de energie van de zon neemt de plant kooldioxide uit de lucht op, en onder invloed van de energie van de zon reageert dit gas met water, dat de plant met zijn wortels uit de grond opneemt. De producten van fotosynthese zijn koolhydraten, die de planten zelf voeden, en de zuurstof die we zo hard nodig hebben. Er is vastgesteld dat planten ongeveer 6 ton zuurstof afgeven per ton stof die voor de ademhaling wordt gebruikt.

Je kunt de volgende formule voor fotosynthese maken: water + koolstofdioxide + zonne-energie= koolhydraten + zuurstof.

Het is echter verkeerd om te denken dat alleen terrestrische planten zuurstof produceren. In feite wordt het leeuwendeel van de zuurstof (meer dan 80%) geproduceerd door algen in de zeeën en oceanen. Deze blauwgroene algen, of fytoplankton, leveren via de waterkolom zuurstof aan de atmosfeer van de aarde. Daarom is het juister om de oceanen en zeeën ‘de longen van onze planeet’ te noemen.

De aarde bevat 49,4% zuurstof, die zowel vrij in de lucht als gebonden (water, verbindingen en mineralen) voorkomt.

Kenmerken van zuurstof

Op onze planeet komt zuurstofgas vaker voor dan enig ander chemisch element. En dat is niet verrassend, want het maakt deel uit van:

rotsen,
water,
sfeer,
levende organismen,
eiwitten, koolhydraten en vetten.

Zuurstof is een actief gas en ondersteunt de verbranding.

Fysieke eigenschappen

Zuurstof wordt in een kleurloze gasvorm in de atmosfeer aangetroffen. Het is geurloos en slecht oplosbaar in water en andere oplosmiddelen. Zuurstof heeft sterke moleculaire bindingen, waardoor het chemisch inactief is.

Als zuurstof wordt verwarmd, begint het te oxideren en te reageren met de meeste niet-metalen en metalen. IJzer bijvoorbeeld, dit gas oxideert langzaam en zorgt ervoor dat het gaat roesten.

Wanneer de temperatuur daalt (-182,9°C), en normale druk gasvormige zuurstof verandert in een andere toestand (vloeistof) en wordt bleek blauw. Als de temperatuur verder wordt verlaagd (tot -218,7°C), zal het gas stollen en veranderen in de toestand van blauwe kristallen.

In vloeibare en vaste toestand wordt zuurstof blauw en heeft het magnetische eigenschappen.

Houtskool absorbeert actief zuurstof.

Chemische eigenschappen

Bijna alle reacties van zuurstof met andere stoffen produceren en geven energie vrij, waarvan de sterkte afhankelijk kan zijn van de temperatuur. Bij normale temperaturen reageert dit gas bijvoorbeeld langzaam met waterstof en bij temperaturen boven de 550°C ontstaat er een explosieve reactie.

Zuurstof is een actief gas dat reageert met de meeste metalen behalve platina en goud. De sterkte en dynamiek van de interactie waarbij oxiden worden gevormd, hangt af van de aanwezigheid van onzuiverheden in het metaal, de toestand van het oppervlak en het slijpen. Sommige metalen vormen, wanneer ze worden gecombineerd met zuurstof, naast basische oxiden, amfoteer en zure oxiden. Oxiden van goud- en platinametalen ontstaan tijdens hun ontbinding.

Zuurstof heeft, naast metalen, ook een actieve interactie met bijna alles chemische elementen(behalve halogenen).

In moleculaire toestand is zuurstof actiever en deze functie wordt gebruikt bij het bleken van verschillende materialen.

De rol en het belang van zuurstof in de natuur

Groene planten produceren de meeste zuurstof op aarde, waarbij het grootste deel wordt geproduceerd door waterplanten. Als er meer zuurstof in het water wordt geproduceerd, gaat het teveel aan zuurstof de lucht in. En als het minder is, wordt de ontbrekende hoeveelheid juist aangevuld vanuit de lucht.

Zee- en zoetwater bevatten 88,8% zuurstof (in massa) en in de atmosfeer is dit 20,95% in volume. IN aardkorst meer dan 1500 verbindingen bevatten zuurstof.

Van alle gassen waaruit de atmosfeer bestaat, is zuurstof het belangrijkste voor de natuur en de mens. Het is aanwezig in elke levende cel en is noodzakelijk voor alle levende organismen om te ademen. Het gebrek aan zuurstof in de lucht heeft onmiddellijk invloed op het leven. Zonder zuurstof is het onmogelijk om te ademen en dus niet te leven. Een persoon die 1 minuut ademt. gemiddeld verbruikt het 0,5 dm3. Als er voor 1/3 minder van in de lucht zit, zal hij het bewustzijn verliezen, voor 1/4 zal hij sterven.

Gisten en sommige bacteriën kunnen zonder zuurstof leven, maar warmbloedige dieren sterven binnen enkele minuten als er zuurstofgebrek is.

Zuurstofcyclus in de natuur

De zuurstofcyclus in de natuur is de uitwisseling van zuurstof tussen de atmosfeer en de oceanen, tussen dieren en planten tijdens de ademhaling, maar ook tijdens chemische verbranding.

Op onze planeet zijn planten een belangrijke zuurstofbron, die een uniek proces van fotosynthese ondergaan. Daarbij komt zuurstof vrij.

In het bovenste deel van de atmosfeer wordt ook zuurstof gevormd door de verdeling van water onder invloed van de zon.

Hoe verloopt de zuurstofcyclus in de natuur?

Tijdens de ademhaling van dieren, mensen en planten, evenals de verbranding van welke brandstof dan ook, wordt zuurstof verbruikt en wordt kooldioxide gevormd. Vervolgens voedt het koolstofdioxide de planten, die opnieuw zuurstof produceren via het proces van fotosynthese.

De inhoud ervan in de atmosferische lucht blijft dus behouden en eindigt niet.

Toepassingen van zuurstof

In de geneeskunde krijgen patiënten tijdens operaties en levensbedreigende ziekten zuivere zuurstof om te ademen om hun toestand te verlichten en het herstel te versnellen.

Zonder zuurstofcilinders kunnen klimmers geen bergen beklimmen, en kunnen duikers niet naar de diepten van zeeën en oceanen duiken.

Zuurstof wordt veel gebruikt verschillende soorten industrie en productie:

voor het snijden en lassen van diverse metalen
heel krijgen hoge temperaturen in fabrieken
om een variëteit te verkrijgen chemische verbindingen. om het smelten van metalen te versnellen.

Zuurstof wordt ook veel gebruikt in de ruimtevaartindustrie en de luchtvaart.

Er is een mening dat de ‘longen van de planeet’ bossen zijn, omdat men gelooft dat ze de belangrijkste leveranciers van zuurstof aan de atmosfeer zijn. In werkelijkheid is dit echter niet het geval. De belangrijkste producenten van zuurstof leven in de oceaan. Deze baby's kunnen niet worden gezien zonder de hulp van een microscoop. Maar alle levende organismen op aarde zijn afhankelijk van hun levensonderhoud.

Niemand zal ontkennen dat de zuurstofatmosfeer van de aarde door planten is gecreëerd en nog steeds in stand wordt gehouden. Dit gebeurde omdat ze leerden organische stoffen te maken uit anorganische stoffen, met behulp van de energie van zonlicht (zoals we ons herinneren van de cursus biologie op school, wordt een soortgelijk proces fotosynthese genoemd). Als gevolg van dit proces geven plantenbladeren vrije zuurstof af als bijproduct van de productie. Dit gas, dat we nodig hebben, stijgt op in de atmosfeer en wordt daar vervolgens gelijkmatig verdeeld.

Lees ook: De winter-zomer-airconditioner op aarde is kapotZoals we weten, is geen enkele boom eeuwig, dus als de tijd daar is, sterft hij. Wanneer de stam van een bosreus op de grond valt, wordt zijn lichaam gedurende een zeer lange periode afgebroken door duizenden schimmels en bacteriën. Ze gebruiken allemaal zuurstof, die wordt geproduceerd door overlevende planten. Volgens berekeningen van onderzoekers kost zo'n "opruiming" ongeveer tachtig procent van de zuurstof uit het "bos".

Niettemin is de bijdrage van moerassen aan het algemene ‘liefdadigheidszuurstoffonds’ niet erg groot, omdat er niet zo veel op aarde zijn. Microscopische oceaanalgen, waarvan wetenschappers het geheel fytoplankton noemen, zijn veel actiever betrokken bij ‘zuurstofliefdadigheid’. Deze wezens zijn zo klein dat het bijna onmogelijk is om ze met het blote oog te zien. Hun totale aantal is echter zeer groot en bedraagt miljoenen miljarden.Dode delen van planten zinken dus, zonder te ontbinden, naar de bodem en vormen turfafzettingen. En als er geen ontbinding plaatsvindt, wordt er geen zuurstof verspild. Daarom dragen moerassen ongeveer 50 procent van de zuurstof die ze produceren bij aan de algemene middelen (de andere helft wordt gebruikt door de bewoners van deze onherbergzame, maar zeer nuttige plaatsen).

Dit gebeurt vanwege het feit dat dode organismen onmiddellijk worden opgegeten door aaseters, waarvan er een groot aantal in zeewater leven. Die zullen op hun beurt na de dood door andere aaseters worden opgegeten, enzovoort, dat wil zeggen dat lijken bijna nooit in het water liggen. Dezelfde overblijfselen, die voor niemand meer van bijzonder belang zijn, vallen naar de bodem, waar maar weinig mensen wonen, en er is simpelweg niemand om ze te ontbinden (zo wordt het bekende slib gevormd), dat wil zeggen in In dit geval wordt er geen zuurstof verbruikt.

bekeken

VKontakte opslaan