Kyslík je nejčastěji spojován s atmosférou. Atmosféra je skafandr planety Země. Pokud srovnáme, co je pro člověka důležitější pro život na Zemi, tak se můžeme pokusit srovnat bez čeho a jak dlouho člověk nemůže žít. Takže člověk může žít bez jídla asi měsíc; člověk může žít bez vody týden; ale bez vzduchu člověk nevydrží ani hodinu. V tomto ohledu bychom se však neměli mýlit, protože všechny součásti našeho kláštera jsou pro nás životně důležité a bez nich je nemožný nejen náš rozvoj, ale i život samotný.
Odkud čerpáme kyslík?
Samotné slovo atmosféra je řeckého původu a skládá se z „atmos“ – páry a „sphaira“ – koule, je to skafandr pro planetu a je zásobníkem kyslíku. Tento chemický prvek je nezbytnou složkou pro to, aby v těle probíhaly redoxní reakce a navíc plní řadu ochranných funkcí.
Atmosféra sahá přes tisíc kilometrů; ano, i v takové výšce jsou detekovány stopy plynů vstupujících do atmosféry. To není překvapivé, protože působení gravitačního pole Země zasahuje do 10 poloměrů Země, což je asi 60 000 km.
Připomeňme, že atmosféra se skládá z pěti hlavních sfér:
- Troposféra (0-10 km).
- Stratosféra (10-50 km).
- Mezosféra (50-100 km).
- Termosféra (100-800 km).
- Exosféra (800-1100 km).
Toto rozdělení atmosféry však přesně neodráží její obsah. Například název ionosféra je dán vrstvě atmosféry, která je ozářena ve výšce přibližně 80 km a vykazuje velké množství iontů a volných elektronů.
Po celé své délce je atmosféra víceméně stabilní, protože se skládá z plynných produktů, které za normálních podmínek nereagují. Tato směs se nazývá vzduch. Vzduch se skládá hlavně z dusíku (78 %), kyslíku (21 %) a argonu (1 %). Vědci také odhadli, že hmotnost atmosféry naší planety je 5 x 1015 tun a samozřejmě, že její hlavní část je „na dně“ vzdušného pátého oceánu.
Atmosféra však není jediným zdrojem vzduchu a kyslíku zvláště. Například obrovské zásoby vody, které každou vteřinu produkují velké množství výparů, způsobují výkyvy ve složení vzduchu a v důsledku toho i kyslíku. Lesy, které jsou často nazývány „plícemi“ planety, poskytují významný masivní nárůst kyslíkové složky atmosféry. Lidská činnost hraje důležitou roli při utváření složení vzduchu a obsahu kyslíku v něm. Skutečnost, že kyslík je přítomen v řadě látek v pevném i kapalném skupenství, nemá velký vliv na obsah kyslíku v atmosféře.
Důležitým faktem je také to, že kyslík nebyl v zemské atmosféře vždy přítomen – objevil se tam přibližně před 2 miliardami let s výskytem prvních chlorofylových organismů. Ale teprve za posledních 20 milionů let se koncentrace kyslíku v atmosféře stala přibližně stejnou jako nyní.
Mohl by nám dojít kyslík?
Existuje reálná možnost úplného vyčerpání kyslíku na Zemi? Teoreticky taková možnost existuje, ale není důvod k panice.
Hlavní „spotřebitelé“ kyslíku jsou nyní široce známí:
- Auto jedoucí na vzdálenost 500 km „sežere“ roční dechovou frekvenci člověka;
- Letadlo letící 10 tisíc km spálí 30–50 tun kyslíku, což je denní produkční norma lesní plochy o rozloze 15–20 tisíc hektarů
Úroveň spotřeby kyslíku na Zemi je obrovská, ale experimentální měření ukazují, že množství atmosférického kyslíku se za posledních 100 let nesnížilo. Úbytek kyslíku v atmosféře je kompenzován vegetací pevniny a oceánů, které jsou zatím schopny vyprodukovat asi 320 miliard tun volného kyslíku. Je však třeba mít na paměti, že spotřeba kyslíku lidmi roste a populace rostlin na Zemi rychle klesá. Tyto procesy zatím nikdo neřídí.
Nárůst spotřeby kyslíku přesto nepředstavuje tak významnou hrozbu, jako roční emise do atmosféry asi miliardy tun chemických sloučenin a také několik miliard tun pevných částic a různých aerosolů. Jinými slovy, není to nedostatek kyslíku, ale přebytek dalších látek neustále vypouštěných do atmosféry, co představuje hlavní hrozbu pro prodyšnost atmosférického vzduchu.
Co je ozón
Jak již bylo zmíněno, složení plynu se mění z jedné vrstvy atmosféry do druhé. Kyslík v blízkosti zemského povrchu existuje ve formě dvouatomových molekul, ale ve zřídcených vrstvách atmosféry podléhá pod vlivem slunečního záření disociaci na atomy. Někde ve výšce 40 km je tedy již obsah atomárního kyslíku významný a ve výškách 120-150 km prakticky žádné molekuly O2 nejsou.
V relativně krátké vzdálenosti od zemského povrchu - asi 20-35 km, atomový kyslík, který je poměrně aktivní, tvoří s molekulárním kyslíkem tříatomové molekuly ozonu O3. Toto je výška ozónové vrstvy Země. Jeho význam spočívá v tom, že chrání povrch Země blokováním ultrafialových paprsků. Samotné molekuly ozonu jsou pro ultrafialové záření ze Slunce neprůhledné a téměř úplně ho pohlcují. Na druhou stranu ozonová vrstva zadržuje asi pětinu infračerveného tepelného záření ze zemského povrchu a zajišťuje tak stabilní tepelný režim všemu živému.
Pozoruhodné je, že ozonová vrstva se objevila přibližně před 500-400 miliony let a od té doby se díky ní udržuje přirozená rovnováha života na Zemi. Ozon tvoří části na milion veškerého vzduchu na planetě, ale stačí k udržení podmínek vhodných pro život.
Hlavními „nepřáteli“ neboli ničiteli ozonové vrstvy jsou freony, plynné škodliviny z chladírenského průmyslu, výroby parfémů a řady dalších odvětví lidské činnosti. Hlavními producenty freonů jsou:
- Evropa – 40 %.
- USA – 35 %
- Japonsko – 10 %
- SNS – 12 %.
Vliv freonu v blízkosti povrchu prakticky chybí, zde se jedná o inertní plyn. Když se odpaří a dostane se do ozonové vrstvy, stane se vlivem slunečního záření ve formě ultrafialového záření atomárním plynem a následně reaguje s ozonem. Oxid chloričitý a molekulární kyslík získané při této reakci nepůsobí jako absorbéry ultrafialového záření a dostávají se na Zemi.
O existenci „ozonových děr“ lidé vědí již dlouho a stále je těžké říci něco určitého o jejich původu; spolehlivě se však ví, že například v Antarktidě je nejen o polovinu méně ozónu v atmosféře, ale koncentrace oxidu chloričitého je tam stokrát vyšší než normálně.
co se dělá
Debata o kyslíku a zejména ozonu pokračuje. Mezi dosavadní úspěchy lidstva patří podpis řady protokolů: od Vídeňské úmluvy z roku 1985 o ochraně ozonové vrstvy zeměmi produkujícími freon až po nedávnou Kjótskou dohodu z roku 2009. Tuto nejnovější mezinárodní dohodu podepsalo 181 zemí, které mají na svědomí více než 61 % všech globálních emisí.
S ohledem na kroky k zachování atmosféry a zejména její ozonové vrstvy lze konstatovat, že se poměrně aktivně pracuje na snižování emisí freonů do atmosféry (recyklace použitého freonu, nahrazování freonu stlačeným vzduchem v aerosolových obalech atd.). .). Na druhou stranu jsou vedeny četné kampaně na záchranu lesů a zabránění znečištění světových oceánů, které již získaly mezinárodní status.
Jen před 2,3 miliardami let neobsahoval vzduch obklopující Zemi absolutně žádný kyslík. Pro primitivní formy života té doby byla tato okolnost skutečným darem.
Jednobuněčné bakterie, které žily v prvotním oceánu, nepotřebovaly k udržení svých životních funkcí kyslík. Pak se něco stalo.
Jak se na Zemi objevil kyslík?
Vědci se domnívají, že během vývoje se některé bakterie „naučily“ extrahovat vodík z vody. Je známo, že voda je sloučenina vodíku a kyslíku, takže vedlejším produktem reakce extrakce vodíku byla tvorba kyslíku, jeho uvolňování do vody a následně do atmosféry.
Postupem času se některé organismy přizpůsobily životu v atmosféře s novým plynem. Tělo našlo způsob, jak využít destruktivní energii kyslíku a využít ji pro řízené odbourávání živin, čímž se uvolňuje energie, kterou tělo využívá k udržení svých životních funkcí.
Související materiály:
Střed Země a plášť
Tento způsob využití kyslíku se nazývá dýchání, které používáme každý den, i dnes. Dýchání je způsob, jak odvrátit hrozbu kyslíku: umožnilo to na Zemi vývoj větších organismů - mnohobuněčných, které již mají složitou strukturu. Koneckonců, právě příchodem dýchání evoluce zrodila člověka.
Odkud se na Zemi vzal kyslík?
Během milionů let, které uplynuly, se množství kyslíku na Zemi zvýšilo z 0,2 procenta na současných 21 procent atmosféry. Oceánské bakterie ale nejsou jediné, kdo může za nárůst kyslíku v atmosféře. Vědci se domnívají, že dalším zdrojem kyslíku byly srážející se kontinenty. Podle jejich názoru se při srážce a následně při následné divergenci kontinentů uvolnilo do atmosféry velké množství kyslíku.
Související materiály:
Tajemství Země
Jak? V důsledku kolizí a divergenci kontinentů klesly k mořskému dnu obrovské sedimentární horniny, které s sebou nesly velké množství organické hmoty. Pokud by se tak nestalo, pak by bylo vynaloženo více kyslíku na trávení a oxidaci těchto organických látek. Vzhledem k tomu, že se staly nepřístupnými pro oxidaci, došlo k jakési ekonomice kyslíku a jeho objem v atmosféře se zvětšil.
Uniknout před kyslíkem
Některé organismy se dokázaly přizpůsobit a dokonce těžit z přítomnosti kyslíku v atmosféře. Většina organismů však nevydržela změny životních podmínek a vymřela. Některé druhy živých bytostí se zachránily tím, že se skryly před kyslíkem v hlubokých štěrbinách a na jiných odlehlých místech. Mnozí dnes žijí spokojeně v kořenech luštěnin, zachycují plynný dusík z atmosféry a využívají jej k syntéze aminokyselin (stavebních kamenů bílkovin) v rostlinách.
Související materiály:
Mohla by se Země zpomalit nebo přestat točit?
Bakterie botulismu je dalším prchajícím kyslíkem. Nachází se v mase, rybách a rostlinách. Pokud při jejich přípravě nedojde ke zničení bacilu botulismu vysokou teplotou při vaření, pak se může intenzivně množit v konzervách, které jsou připraveny z uvedených produktů.
To se děje proto, že k plechovkám není přístup vzduchu. Pokud sníte jídlo kontaminované botulistickými bacily, můžete nebezpečně onemocnět.
Pokud najdete chybu, zvýrazněte část textu a klikněte Ctrl+Enter.
- Nejstarší tvorové na Zemi...
Nazvat však tempo děsivým by bylo přehnané.
Po studiu vzduchových bublin uvězněných v ledovcích Granlandu po statisíce let vědci zjistili, že během této doby bylo v zemské atmosféře méně kyslíku. Skupina specialistů vedená Danielem Stolperem z Princetonské univerzity přitom zatím nedokáže s jistotou pojmenovat důvod, proč za 800 tisíc let atmosféra ztratila více kyslíku, než získala.
Vědci zdůrazňují, že koncentrace kyslíku ve vzduchu klesá velmi mírným tempem – za stovky tisíciletí od pleistocénu se snížila pouze o 0,7 procenta. Sami podle odborníků prováděli měření především ze zvědavosti a nedokázali předem odhadnout, zda se za tuto dobu změnil obsah kyslíku ve vzduchu a pokud ano, jakým směrem. Měření ukázalo ne nejjasnější, ale naprosto jasný trend k jeho poklesu, poznamenávají vědci.
Jak odborníci připomínají, v dávné minulosti byly výkyvy hladiny kyslíku na naší planetě velmi výrazné. Před několika miliardami let se předpokládá, že tento materiál nebyl v atmosféře vůbec přítomen, ale pak jej začaly uvolňovat sinice, čímž navždy určily směr evoluce na planetě. Následně kyslík začala produkovat široká škála rostlin a ještě později se ukázalo, že je nezbytné podporovat život složitých živočichů. Kyslík nejenže spotřebovávají živé bytosti, ale také se „plýtvá“ při zvětrávání silikátových hornin. Také podle vědců se přibližně každé tisíciletí podaří všem atomům O v atmosféře být v molekulách vody a stát se opět kyslíkem.
Vědci ujistili, že bez ohledu na skutečné příčiny jevu, který objevili, kyslík na Zemi ve velmi blízké budoucnosti rozhodně nedojde. Přesto mají odborníci tendenci považovat získané výsledky za další důvod k zamyšlení nad tím, jak přesně je planeta ovlivněna lidským jednáním – dnes lidé spotřebovávají tisíckrát více kyslíku než dříve, čímž urychlují proces snižování jeho množství již pozorovaného v přírodě.
Vědci minulého století rozšířili své názory na problém spojený s kyslíkem. Podle propočtů se ukázalo, že pokud nesnížíme míru znečištění našeho prostředí, kyslík, který dýcháme, dojde zhruba za tři století a lidé i zvířata se prostě udusí. Tento konec světa se může ukázat jako pravdivý, protože tento problém je docela dobře podložen jak matematickými výpočty, tak logikou. Ke spálení jedné tuny paliva jsou potřeba tři tuny kyslíku. Na jeden čtvereční palec připadá 6,75 kilogramu vzduchu, celkem pozemský kyslík váží 1 020 000 000 000 tun. Stačí spálit palivo o hmotnosti 340 000 000 000 tun. Lidstvo ročně spálí přibližně 600 000 000 tun uhlí, vypalují se lesy, využívají a spalují ropné produkty a další hořlavé nerosty. Když to všechno sečtete, vyjde to asi na 1 000 000 000 tun. I pouhým okem lze odhadnout, že kyslík tímto tempem dojde poměrně brzy, asi za 340 let. Lord Kelvin, slavný Američan a vědec, předpověděl, že člověk přestane být nezávislý na vzduchu. Přijde doba, kdy bude kyslík uchováván pro budoucí použití přečerpáváním do velkých rezervoárů a každé rodině bude přidělen příděl vzduchu tak akorát, aby tělo mohlo podporovat pouze životní funkce. Rybáři perel – tak by se dala charakterizovat taková společnost. Nadechněte se vzduchu – a nedýchejte, dokud buňky vašich orgánů nevypotřebují poslední kapku, znovu se nadechněte – a znovu se ponořte pod vodu. V márnicích při pitvě dojdou v budoucí společnosti k závěru: smrt nastala hladověním kyslíkem. Pokud nejsou peníze, pak pro vás není vzduch. Je to smutný konec světa. Ale stojí za zmínku, že na začátku minulého století byly znalosti vědců omezené, ještě nevěděli, že Země samotná má také zásoby kyslíku, takže problém byl poněkud přehnaný. Naše technologie dosáhla bodu, kdy v případě potřeby může začít generovat kyslík.z vody pomocí elektrolýzy. Naléhavá potřeba toho nebude dlouho, ale za jedné podmínky, pokud naše řasy, rostliny, lesy produkují plyn, který potřebujeme v hojnosti. Dospělý člověk, pokud nevykonává těžkou fyzickou práci, spotřebuje během let přibližně 300 kilogramů kyslíku. I když použijeme staré výpočty a vezmeme za základ součet hmotnosti vzduchu oněch vědců, ukáže se, že dostupný kyslík bez jeho tvorby bude stačit k životu 3 400 000 000 000 lidí, zatímco v současnosti existuje asi 6 miliard z nás.
Není žádným tajemstvím, jak prospěšný je fytoplankton pro životní prostředí. Také hraje důležitou roli v atmosféře. Vždyť právě jemu vděčíme za uvolňování kyslíku do vzduchu. Kromě toho je na základně potravinové pyramidy a ve skutečnosti živí celé moře.
Vědci spočítali, že za 80 let kyslík úplně zmizí. Pracovníci univerzity v Michiganu vypočítali, že v roce 2100 fytoplankton, hlavní zdroj kyslíku, konečně přestane existovat. Důvodem je globální oteplování.
V důsledku četných rozborů 130 druhů fytoplanktonu bylo zjištěno, že ve vodách polární oblasti a mořích mírných pásem se fytoplankton lépe množí. Vzhledem k tomu, že teplota je zde vyšší než roční průměr, což je typické pro jeho stanoviště.
Tropický plankton se naopak dobře množí při průměrných ročních teplotách nebo i nižších. Ukazuje se, že právě tropický fytoplankton bude citlivější na globální oteplování.
Až dosud si vědci z celého světa plně neuvědomují, jak je fytoplankton distribuován ve světových vodách a jak se bude chovat během globálního oteplování.
V důsledku toho bude za zhruba 80 let podle odborníků tropický fytoplankton, který tvoří významnou část světového oceánu, vytlačen k pólům nebo zcela vymře. V obou případech by smrt fytoplanktonu byla velkou ranou pro mořské ekosystémy. Stále však existuje naděje, že se fytoplankton nějak zvládne adaptovat na nové podmínky.
Pro vědce je obtížné říci, proč některé druhy planktonu neměly způsoby, jak se přizpůsobit novému teplotnímu režimu, zvláště když severní druhy fytoplanktonu by se měly dobře přizpůsobit drsným podmínkám. Vědci navíc nevylučují možnost, že mořské řasy mohly mít takovou příležitost, ale časem byla vyčerpána. To nám stále umožňuje doufat, že plankton bude stále schopen se přizpůsobit měnícím se klimatickým podmínkám. Úkolem pro nejbližší dobu je právě zjistit, jakou rychlostí se bude fytoplankton přizpůsobovat změnám v přírodě.
Atmosféra Země nemá jasná omezení. Vnější vrstvy dosahují až několika tisíc kilometrů. ale 90 % jeho hmoty je soustředěno v 16kilometrové povrchové vrstvě.
Ačkoli neexistuje žádná přesná geometrická hranice mezi atmosférou a prostorem, lze ji definovat fyzikálními pojmy. Fyzická hranice atmosféry je výška, ve které je vzduch ještě docela hustý. registrovat pořadí fyzikálních jevů souvisejících se zemí a jejím prostorem.
Fyzikální vlastnosti atmosféry jsou heterogenní – nejen vertikální; ale i horizontální. S rostoucí nadmořskou výškou se mění složení a množství jeho dalších vlastností a parametrů. V atmosféře existuje několik rozdělení, jako je teplota separace.
Jako základ je zvykem brát průměrnou změnu teploty vzduchu s nadmořskou výškou ve stoupání (r = - dT 1 dg). Podle jejich různých znaků (teplotní změny s nadmořskou výškou, složení atmosféry a přítomnost nabitých částic) je atmosféra rozdělena do pěti hlavních vrstev nazývaných pole. Mezi každým přechodem je tenká vrstva nazývaná zlomy. Jejich jména jsou založena na jejich umístění; jak je na tom troposféra nad tropopauzou atd.
Vzduch, který tvoří zemskou atmosféru, je směsí různých plynů. Plyny, které mezi sebou chemicky nereagují, se nazývají mechanická směs. Složení vzduchu na povrchu Země je stanoveno s větší přesností. Kromě hlavních plynů – směsí dusíku, kyslíku a argonu, se zde vyskytují i mechanické a jiné plynné nečistoty s mnohem nižšími koncentracemi. Složení vzduchu není v různých nadmořských výškách stejné.
Až do výšky asi 800 km v atmosféře převládá dusík a kyslík. O více než 400 km začal narůstat obsah lehkých plynů – zpočátku hélia: a poté vodíku. 800 km nad hlavním obsahem atmosféry je hlavně vodík.
Čistý plán lze předpokládat do přibližně 200 km vzduchu; okolí je tenký a jednotný povlak jejich fyzikálních vlastností. S rostoucí povrchovou hustotou se nerovnoměrnost hustoty snižuje, což vede k nerovnoměrnému rozložení atmosférické hmoty. Asi polovina stolu je ve vrstvách do 5 km nad povrchem Země; ve výšce 30 km je obsaženo asi 99 procent. Nad 35 km je hmotnost atmosféry menší než 1 % l. Nicméně; Procesů a jevů je celá řada. které vznikají v důsledku přímého vystavení slunečnímu záření. Ve skutečnosti je to meziprodukt 1°/l, který reaguje na sluneční záření a přenáší ho do spodní atmosféry.
