Има мнение, че " белите дробове на планетата"са гори, защото се смята, че те са основните доставчици на кислород за атмосферата. В действителност обаче това не е така. Основните производители на кислород живеят в океана. Тези бебета не могат да се видят без помощта на микроскоп Но всички живи организми на Земята зависят от тяхната жизнена дейност.
Никой не спори, че горите, разбира се, трябва да бъдат запазени и защитени. Но изобщо не поради факта, че те са тези прословути „бели дробове“. Защото всъщност техният принос за обогатяването на нашата атмосфера с кислород е практически нулев.
Никой няма да отрече факта, че кислородна атмосфераЗемята е създадена и продължава да се поддържа от растения. Това се случи, защото те се научиха да създават органични вещества от неорганични, използвайки енергия слънчева светлина(както помним от училищен курсбиология, подобен процес се нарича фотосинтеза). В резултат на този процес листата на растенията отделят свободен кислород като страничен продукт от производството. Този газ, от който се нуждаем, се издига в атмосферата и след това се разпределя равномерно в нея.
Според различни институти по този начин около 145 милиарда тона кислород се отделят в атмосферата на нашата планета всяка година. В същото време повечетоне е изненадващо, че се изразходва не за дишането на жителите на нашата планета, а за разлагането на мъртви организми или, просто казано, за гниене (около 60 процента от това, което се използва от живите същества). Така че, както можете да видите, кислородът не само ни дава възможност да дишаме дълбоко, но и действа като вид печка за изгаряне на боклука.
Прочетете също: Климатикът зима-лято на Земята се развалиКакто знаем, всяко дърво не е вечно, така че когато му дойде времето, то умира. Когато стволът на горски гигант падне на земята, тялото му се разлага от хиляди гъбички и бактерии за много дълъг период от време. Всички те използват кислород, който се произвежда от оцелелите растения. Според изчисленията на изследователите такова "почистване" отнема около осемдесет процента от "горския" кислород.
Но останалите 20 процента от кислорода изобщо не влизат в „общия атмосферен фонд“ и също се използват от горските жители „на земята“ за свои собствени цели. В крайна сметка животните, растенията, гъбите и микроорганизмите също трябва да дишат (без кислород, както си спомняме, много живи същества не биха могли да получат енергия от храната). Тъй като всички гори обикновено са много гъсто населени райони, този остатък е достатъчен само за задоволяване на нуждите от кислород само на собствените си жители. Не остава нищо за съседите (например жителите на градове, където има малко местна растителност).
Кой тогава е основният доставчик на този газ, необходим за дишането на нашата планета? На сушата това са, колкото и да е странно... торфени блата. Всеки знае, че когато растенията умират в блато, техните организми не се разлагат, тъй като бактериите и гъбичките, които вършат тази работа, не могат да живеят в блатото - има много естествени антисептици, секретирани от мъховете.
Въпреки това приносът на блатата към общия " благотворителна фондация"кислород" не е много голям, тъй като няма толкова много от тях на Земята. Микроскопичните океански водорасли, съвкупността от които учените наричат фитопланктон, участват много по-активно в "кислородната благотворителност". почти невъзможно е да ги видите с невъоръжено око, но общият им брой е много голям, броят им достига милиони милиарди.Така мъртвите части на растенията, без да се разлагат, потъват на дъното, образувайки торфени отлагания. И ако няма разлагане, тогава кислородът не се губи. Поради това блатата се дават на общ фондоколо 50 процента от кислорода, който произвеждат (другата половина се използва от жителите на тези негостоприемни, но много полезни места).
Целият световен фитопланктон произвежда 10 пъти повече кислород, отколкото е необходим за дишане. Достатъчно, за да осигури полезен газ за всички останали обитатели на водите и доста количество попада в атмосферата. Що се отнася до консумацията на кислород за разлагане на трупове, в океана те са много ниски - приблизително 20 процента от общото производство.
Това се дължи на факта, че мъртвите организми веднага се изяждат от чистачи, от които има много, живеещи в морската вода. Тези, от своя страна, ще бъдат изядени от други чистачи след смъртта и т.н., тоест труповете почти никога не лежат във водата. Остава същото, което никой вече не може да си представи специален интерес, падат на дъното, където живеят малко хора и просто няма кой да ги разложи (така се образува добре познатата тиня), т.е. в този случайне се изразходва кислород.
И така, океанът доставя около 40 процента от кислорода, произведен от фитопланктона, в атмосферата. Именно този резерв се изразходва в онези райони, където се произвежда много малко кислород. Последните, в допълнение към градовете и селата, включват пустини, степи и ливади, както и планини.
И така, колкото и да е странно, човешката раса живее и процъфтява на Земята именно благодарение на микроскопичните „кислородни фабрики“, плаващи на повърхността на океана. Именно те трябва да бъдат наречени „белите дробове на планетата“. И защитавайте по всякакъв възможен начин от петролно замърсяване, отравяне с тежки метали и т.н., защото ако внезапно спрат дейността си, ние с вас просто няма да можем да дишаме.
Всичко в света се състои от химични елементи. Те поддържат живота на Земята. Един от критични ролиКислородът играе роля в това. Има много неща, свързани с него интересни факти, а цикълът на кислорода в природата е невероятен. Искате ли да знаете повече? Прочетете.
И така, какво е интересното за кислорода:
1. Растенията не са единствените неща, които произвеждат.
Много хора знаят от училище, че кислородът се образува в резултат на фотосинтезата в растенията. Да, точно трансформацията въглероден диоксидрастителността е основният източник на кислород на Земята. Той обаче не е единственият.
Част от газа се образува в горните слоеве на атмосферата под влияние слънчеви лъчи. При нагряване водните молекули се разпадат на съставните си части, образувайки водород и кислород.
Освен това около половината от целия свободен кислород на планетата се произвежда от фитопланктона. Въглеродният диоксид, който консумират, навлиза в атмосферата в резултат на дишането на животни и хора, както и по време на окисляване, т.е. изгаряне.
Просто цикълът на кислород в биосферата може да се опише по следния начин:
- Под въздействието на слънчевата топлина водата от световните океани се изпарява. Нейната част, навлизането горен слойатмосфера, се разлага на H2 и O2.
- Кислородът от своя страна се обработва от живи същества, които отделят въглероден диоксид. Също така въглероден окиснавлиза в атмосферата в резултат на изгарянето на материята.
- По време на фотосинтезата въглеродният диоксид се превръща обратно в кислород.
Забележка:кислородът също се отделя от варовика чрез изветряне на скалата.
2. Кислородът е използван от алхимиците.
Този елемент е известен още през 8 век. Първите споменавания се намират в ръкописите на китайския алхимик Мао Хоа. Разбира се, тогава кислородът имаше съвсем различно име и малко се знаеше за неговите свойства.
Легендарният художник, инженер, биолог и химик Леонардо да Винчи изучава кислорода, но дори не осъзнава, че кислородът е отделен елемент.
Въпреки това, официалното откриване на кислорода се случи през 1774 г. Статутът на откривател отиде при Джоузеф Пристли, който успя да изолира кислород от живачен оксид. Дълго време ученият не можеше да разбере защо при нагряване на материала свещта, която служи като източник на светлина, гори много по-ярко. Впоследствие Пристли нарече това явление „Втори въздух“. Но, както често се случва в научен свят, тук имаше скандал.
По-късно стана известно, че шведският натуралист Карл Шееле е успял да изолира кислорода от азотния оксид през 1771 г. Той записва данните за експеримента в книгата си, която, за съжаление, е публикувана едва шест години по-късно.
3. Кислородът е необходим навсякъде.
Използването на кислород не се ограничава до обикновено дишане. Той се използва широко като окислител в металургията. Без него би било невъзможно производството на висококачествена стомана. Газът се използва и в ацетиленови и водородни горелки за рязане и заваряване на метал.
Кислородът осигурява работата на топлоелектрическите централи. Двигател вътрешно горенеТова никога няма да се случи, тъй като наличието на кислород е основното условие за детонацията на горивната смес.
Космонавтите, военните пилоти и водолазите използват за дишане цилиндри, пълни с кислород, комбиниран с хелий или други газове. инертни газове. Така кислородът допринася за изследването на океаните и космоса.
4. Кислородът е източник на красота и здраве.
Кислородът се използва широко в медицината и в производството на козметика. С негова помощ спасяват от задушаване, хипоксия, астматични пристъпи и хора със заболявания на сърдечно-съдовата система.
Безалкохолни коктейли със високо съдържаниекислородът е полезен за бременни жени. Кислородната напитка насърчава нормално развитиеплода Освен това такива състави се подобряват психо-емоционално състояниечовек и дават сила.
В козметичните кремове и маски се добавя кислород. Тези продукти подобряват състоянието на кожата, подмладяват и придават еластичност.
5. Три трилиона тона кислород годишно.
Това е приблизително количеството кислород, произведено от цялата зелена растителност на Земята. Най-големите природни фабрики за този газ са горите на Амазонка и сибирската тайга. Тези места се наричат „белите дробове на планетата“.
Забележка:един голямо дървопроизвежда достатъчно кислород, за да снабди двама души - приблизително 125 кг газ годишно.
6. Концентрацията на кислород намалява.
Въпреки привидно впечатляващия обем на производството, съдържанието на кислород в атмосферата е най-добрият сценарий 21%. IN големи градоветази стойност пада до 18%. Между другото, само преди няколко милиона години тази цифра е била два пъти по-висока.
Причината за намаляването на концентрацията на кислород е увеличаването на броя на автомобилния транспорт, промишлени емисиии неконтролирано обезлесяване.
7. Какво се случва, ако кислородът изчезне за една секунда?
Ако това се случи, светът, какъвто го познаваме, ще престане да съществува. Не, растенията няма да изсъхнат и животните няма да се задушат. Всичко ще бъде много по-лошо. Кислородът е част от почти всичко и всеки.
Бетонните сгради веднага ще се срутят, моретата и океаните ще се изпарят, живите същества ще изсъхнат и ще се превърнат в прах. За да добавим към апокалиптичната картина, представете си, че земната кора се е отворила и небето е станало черно като нощ.
Увеличаването на количеството кислород с 10 пъти също не предвещава нищо добро, въпреки че последствията няма да са толкова драматични. Този сценарий е пълен масово измиранепоради хипервентилация. Най-вероятно обаче животът няма да изчезне, а ще се прероди в различна форма.
8. В земята има повече кислород, отколкото във въздуха.
Малко хора знаят, но основното снабдяване с кислород не е концентрирано в атмосферата. На планетата има само 0,36% свободен кислород, докато около 99,5% от газа е включен в скали, силикати, мантия и кора.
9. Ерата на гигантите стана възможна благодарение на кислорода.
Преди царуването на динозаврите, преди 300 милиона години, концентрациите на кислород са били десетки пъти по-големи. Учените смятат, че до голяма степен това се дължи на Земята за дълго времеуправлявали великани.
В онези далечни времена на планетата можеше да се намери стоножка с дължина 2,5 метра. Сред гущерите най-големият беше дредноутът. Дължината му достига 26–30 м, а теглото му е 60 тона.
Сравнително наскоро, благодарение на кислорода, шестметров ленивец обиколи планетата. Ами двуметров глиган, който се храни предимно с месо?! Някои бозайници, като Indricotherium, чиято височина достига 8 м и тежи 15 тона, не са по-ниски по размери от динозаврите.
Примитивните хора успяха да уловят мамут, който беше почти два пъти по-голям от съвременния слон. В последния ледников периодМечки, три метра на рамото, и двуметрови елени живееха рамо до рамо с Хомо сапиенс.
10. Буца в гърлото и сухи очи.
При силен стресдишането на човек инстинктивно се ускорява. Обемът на вдишвания кислород наведнъж често се увеличава. Поради това глотисът се разширява, причинявайки усещане за буца в гърлото.
Забележка: често буцата в гърлото е симптом тежки заболявания, така че ако това чувство не изчезне с времето, консултирайте се с лекар.
Тези, които са се изкачили високо в планините, са имали синдром на сухо око. това неприятно усещанепоради ниското съдържание на кислород голяма надморска височина. Факт е, че роговицата не съдържа кръвоносни съдове, но хранителни веществаи кислородът се доставя до него през слъзните жлези отвън.
Цикълът на кислорода е удивителен процес. Трудно е да си представим как всичко на нашата планета е взаимосвързано и колко крехка е тази връзка. Следователно ние като съзнателни същества трябва да поемем отговорност за поддържането на баланса в природата.
Има мнение, че горите са „белите дробове на планетата“, тъй като се смята, че те са основните доставчици на кислород за атмосферата. В действителност обаче това не е така. Основните производители на кислород живеят в океана. Тези бебета не могат да се видят без помощта на микроскоп. Но всички живи организми на Земята зависят от прехраната си.
Никой не спори, че горите, разбира се, трябва да бъдат запазени и защитени. Но изобщо не поради факта, че те са тези прословути „бели дробове“. Защото всъщност техният принос за обогатяването на нашата атмосфера с кислород е практически нулев.
Никой няма да отрече факта, че кислородната атмосфера на Земята е създадена и продължава да се поддържа от растения. Това се случи, защото те се научиха да създават органични вещества от неорганични, използвайки енергията на слънчевата светлина (както си спомняме от училищния курс по биология, подобен процес се нарича фотосинтеза). В резултат на този процес листата на растенията отделят свободен кислород като страничен продукт от производството. Този газ, от който се нуждаем, се издига в атмосферата и след това се разпределя равномерно в нея.
Според различни институти по този начин около 145 милиарда тона кислород се отделят в атмосферата на нашата планета всяка година. Освен това по-голямата част от него се изразходва, не е изненадващо, не за дишането на жителите на нашата планета, а за разлагането на мъртви организми или, просто казано, за гниене (около 60 процента от използваното от живите същества). Така че, както можете да видите, кислородът не само ни дава възможност да дишаме дълбоко, но и действа като вид печка за изгаряне на боклука.
Както знаем, всяко дърво не е вечно, така че когато му дойде времето, то умира. Когато стволът на горски гигант падне на земята, тялото му се разлага от хиляди гъбички и бактерии за много дълъг период от време. Всички те използват кислород, който се произвежда от оцелелите растения. Според изчисленията на изследователите такова "почистване" отнема около осемдесет процента от "горския" кислород.
Но останалите 20 процента от кислорода изобщо не влизат в „общия атмосферен фонд“ и също се използват от горските жители „на земята“ за свои собствени цели. В крайна сметка животните, растенията, гъбите и микроорганизмите също трябва да дишат (без кислород, както си спомняме, много живи същества не биха могли да получат енергия от храната). Тъй като всички гори обикновено са много гъсто населени райони, този остатък е достатъчен само за задоволяване на нуждите от кислород само на собствените си жители. Не остава нищо за съседите (например жителите на градове, където има малко местна растителност).
Кой тогава е основният доставчик на този важен за дишането газ на нашата планета? На сушата това са, колкото и да е странно... торфени блата. Всеки знае, че когато растенията умират в блато, техните организми не се разлагат, тъй като бактериите и гъбичките, които вършат тази работа, не могат да живеят в блатото - има много естествени антисептици, секретирани от мъховете.
Така мъртвите части на растенията, без да се разлагат, потъват на дъното, образувайки торфени отлагания. И ако няма разлагане, тогава кислородът не се губи. Следователно блатата допринасят около 50 процента от кислорода, който произвеждат, в общия фонд (другата половина се използва от жителите на тези негостоприемни, но много полезни места).
Въпреки това приносът на блатата към общия „благотворителен кислороден фонд“ не е много голям, тъй като няма толкова много от тях на Земята. Микроскопичните океански водорасли, чиято съвкупност учените наричат фитопланктон, участват много по-активно в „кислородната благотворителност“. Тези същества са толкова малки, че е почти невъзможно да ги видите с просто око. Общият им брой обаче е много голям, възлизащ на милиони милиарди.
Целият световен фитопланктон произвежда 10 пъти повече кислород, отколкото е необходим за дишане. Достатъчно, за да осигури полезен газ за всички останали обитатели на водите и доста количество попада в атмосферата. Що се отнася до консумацията на кислород за разлагане на трупове, в океана те са много ниски - приблизително 20 процента от общото производство.
Това се дължи на факта, че мъртвите организми веднага се изяждат от чистачи, от които има много, живеещи в морската вода. Тези, от своя страна, ще бъдат изядени от други чистачи след смъртта и т.н., тоест труповете почти никога не лежат във водата. Същите останки, които вече не представляват особен интерес за никого, падат на дъното, където живеят малко хора и просто няма кой да ги разложи (така се образува добре познатата тиня), т.е. в този случай кислородът не се изразходва.
И така, океанът доставя около 40 процента от кислорода, произведен от фитопланктона, в атмосферата. Именно този резерв се изразходва в онези райони, където се произвежда много малко кислород. Последните, в допълнение към градовете и селата, включват пустини, степи и ливади, както и планини.
И така, колкото и да е странно, човешката раса живее и процъфтява на Земята именно благодарение на микроскопичните „кислородни фабрики“, плаващи на повърхността на океана. Именно те трябва да бъдат наречени „белите дробове на планетата“. И предпазвайте по всякакъв възможен начин от петролно замърсяване, отравяне с тежки метали и т.н., защото ако изведнъж спрат дейността си, вие и аз просто няма да имаме какво да дишаме.
Земята съдържа 49,4% кислород, който се среща или свободен във въздуха, или свързан (вода, съединения и минерали).
Характеристики на кислорода
На нашата планета кислородният газ е по-често срещан от всеки друг химичен елемент. И това не е изненадващо, защото е част от:
- скали,
- вода,
- атмосфера,
- живи организми,
- протеини, въглехидрати и мазнини.
Кислородът е активен газ и поддържа горенето.
Физични свойства
Кислородът се намира в атмосферата в безцветна газообразна форма. Той е без мирис и слабо разтворим във вода и други разтворители. Кислородът има силен молекулни връзки, поради което е химически неактивен.
Ако кислородът се нагрее, той започва да се окислява и реагира с повечето неметали и метали. Например желязото, този газ бавно се окислява и го кара да ръждясва.
При понижаване на температурата (-182,9°C) и нормалното налягане газообразният кислород преминава в друго състояние (течност) и става блед синьо. Ако температурата се намали допълнително (до -218,7°C), газът ще се втвърди и ще премине в състояние на сини кристали.
В течно и твърдо състояние кислородът става син и има магнитни свойства.
Въгленът е активен абсорбатор на кислород.
Химични свойства
Почти всички реакции на кислорода с други вещества произвеждат и освобождават енергия, чиято сила може да зависи от температурата. Например при нормални температури този газ реагира бавно с водорода, а при температури над 550°C възниква експлозивна реакция.
Кислородът е активен газ, който реагира с повечето метали, с изключение на платината и златото. Силата и динамиката на взаимодействието, по време на което се образуват оксиди, зависи от наличието на примеси в метала, състоянието на неговата повърхност и смилането. Някои метали, когато са свързани с кислород, с изключение на основни оксидиобразуват амфотерни и киселинни оксиди. Оксидите на златото и платиновите метали възникват при тяхното разлагане.
Кислородът, в допълнение към металите, също активно взаимодейства с почти всички химически елементи(с изключение на халогени).
В своето молекулярно състояние кислородът е по-активен и това свойство се използва при избелването на различни материали.
Ролята и значението на кислорода в природата
Зелените растения произвеждат най-много кислород на Земята, като основното количество се произвежда водни растения. Ако във водата се произвежда повече кислород, излишъкът ще отиде във въздуха. И ако е по-малко, тогава, напротив, липсващата сума ще бъде допълнена от въздуха.
Морски и прясна водасъдържа 88,8% кислород (по маса), а в атмосферата е 20,95% по обем. IN земна кораповече от 1500 съединения съдържат кислород.
От всички газове, които изграждат атмосферата, кислородът е най-важен за природата и хората. Той присъства във всяка жива клетка и е необходим за дишането на всички живи организми. Липсата на кислород във въздуха веднага се отразява на живота. Без кислород е невъзможно да се диша и следователно да се живее. Човек диша за 1 минута. средно изразходва 0,5 dm3. Ако във въздуха има по-малко до 1/3 от него, тогава той ще загуби съзнание, до 1/4 от него ще умре.
Дрождите и някои бактерии могат да живеят без кислород, но топлокръвните животни умират за минути, ако има недостиг на кислород.
Цикъл на кислорода в природата
Кислородният цикъл в природата представлява обмен на кислород между атмосферата и океаните, между животните и растенията по време на дишане, както и по време на химическо горене.
На нашата планета важен източник на кислород са растенията, които преминават през уникален процес на фотосинтеза. По време на това се отделя кислород.
В горната част на атмосферата се образува и кислород поради разделянето на водата под въздействието на Слънцето.
Как протича цикълът на кислорода в природата?
По време на дишането на животни, хора и растения, както и при изгарянето на всяко гориво, се изразходва кислород и се образува въглероден диоксид. След това въглеродният диоксид захранва растенията, които отново произвеждат кислород чрез процеса на фотосинтеза.
Така съдържанието му в атмосферния въздух се поддържа и не свършва.
Приложения на кислород
В медицината по време на операции и животозастрашаващи заболявания на пациентите се дава чист кислород за дишане, за да се облекчи състоянието им и да се ускори възстановяването.
Без кислородни бутилки катерачите не могат да изкачват планини, а водолазите не могат да се гмуркат в дълбините на моретата и океаните.
Кислородът се използва широко в различни видовеиндустрия и производство:
- за рязане и заваряване на различни метали
- да получите много високи температуривъв фабрики
- за получаване на различни химични съединения. за ускоряване на топенето на металите.
Кислородът се използва широко и в космическата индустрия и авиацията.
В продължение на един милиард години атмосферата на Земята се е състояла главно от азот (20–78%) и кислород (5–21%). Съвременната атмосфера на Земята в обемни проценти съдържа: азот - 78%, кислород - 21, въглероден диоксид - 0,03, аргон - 0,93, останалите 0,04% са заети от хелий, метан, криптон, азотен оксид, водород, ксенон. Относително висок процентСъдържанието на аргон в атмосферата е 40 поради факта, че в недрата на Земята голямо количество радиоактивен калий се превръща в него - 40. Съвременни физически параметриАтмосферата е следната: дебелината на атмосферния слой е до 1000 километра, масата е 5·10 18 kg, налягането на повърхността на планетата е 1 атмосфера.
Таблицата показва еволюционни променихимически състав на атмосферата в миналото и в бъдещето 2 милиарда години в бъдещето (в %). Нека да разгледаме причините за тези промени в химически съставЗемна атмосфера.
1 . Въглеродният диоксид CO2 се произвежда от масивни вулканични изригвания. не консенсусза неговия процентен състав в атмосферата преди 4 - 5 милиарда години. Газов съставсъвременните вулканични изригвания съдържат 40% тегловни въглероден диоксид и азот N 2 - 2%. Въпреки това може да се предположи, че в миналото въглеродният диоксид е имал способността да се натрупва до 90% в атмосферата. Това е така, защото CO 2 и N 2 са най-инертни химични съединенияатмосфера и те почти не реагират с други елементи. Останалите вулканични газове (HCl, CN, HF, SO 2, NH 3 и други) са изключително агресивни компоненти и затова бързо се „унищожават“ чрез комбиниране с каменни метали, вещества от вулканична лава и соли, разтворени във вода. следователно процентвъглеродният диоксид и азотът непрекъснато се увеличават, а другите газове постепенно намаляват.
Става ясно как съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата на младата Земя може да се увеличи до 90%, а съдържанието на азот в наше време е достигнало 78%. Основните консуматори на въглероден диоксид са растенията. Източниците на въглероден диоксид включват вулкани, промишленост и дишане на животни. Основните резервоари за съхранение са атмосферата и океанът.
А) Основните „резервоари за съхранение“ на въглероден диоксид на Земята.
1) Сега атмосферата съдържа 0,03% въглероден диоксид, което е 2·10 15 килограма. В същото време на Земята растат 10 16 kg растения (според А. Виноградов), които абсорбират повече от 10 14 kg въглероден диоксид годишно. Тогава ще има достатъчно въглероден диоксид само за 20 години.
2) Голям „резервоар“ на въглероден диоксид са океаните и моретата, тъй като в техните води са разтворени 5·10 16 kg въглероден диоксид. Тогава само за 500 години флораЗемята може да консумира въглероден диоксид, разтворен в хидросферата. Въглеродният диоксид от атмосферата все още се разтваря в големи количества във водите на океаните и моретата. Тревожно е, че процентът на въглеродния диоксид в атмосферата ще продължи да намалява в бъдеще и следователно концентрацията му в океана също ще намалее.
Б) Основните източници на въглероден диоксид на Земята.
1) Вулканичните изригвания в миналото са били най-важният източник на въглероден диоксид за атмосферата, а растенията са били единствените консуматори на въглероден диоксид. В момента всички вулкани отделят 10 9 kg въглероден диоксид в атмосферата годишно, а цивилизацията изгаря органични горива и по този начин допълва атмосферата с въглероден диоксид с още 3 10 12 kg годишно (т.е. 3000 пъти повече от вулканите). Вулканичните процеси на планетата постепенно замират с нейното „остаряване“. След 1 милион години вулканизмът на Земята напълно ще спре.
2) Ще бъде в сила още около 150 години допълнителен източниквъглероден диоксид - цивилизация, която е в големи количестваизгаря изкопаеми органични вещества (въглища, нефт, дърва за огрев, нефтени шисти - уебсайт). Но тогава тези минерали ще бъдат изчерпани. Минерални залежи като въглища, нефт, природен газцивилизацията ще се изчерпи след 150 години и цивилизацията ще спре да допълва атмосферата с въглероден диоксид, произведен от изгарянето на изкопаеми горива. Ето защо някои учени смятат, че въпреки изгарянето на гориво в продължение на 150 години, процентът на въглероден диоксид в атмосферата ще намалее. Количеството CO 2 ще остане същото (0,03%), тъй като ще се абсорбира от растенията и ще има компенсаторно увеличение на биомасата в растенията на Земята. Други учени говорят за увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата до 0,04 - 0,05%, последвано от леко затопляне на климата на планетата до 2150 г. По един или друг начин след 2150 г. цивилизацията ще остане без изкопаеми горива и процесът на глобално намаляване на количеството въглероден диоксид в атмосферата ще продължи.
3) Въглеродният диоксид също се отделя в атмосферата в количество от 10 10 kg годишно по време на разлагането на мъртви животни и мъртви растения в океаните, моретата и на сушата. Въглеродният диоксид също се отделя от белите дробове на животните и хората, когато дишат.
В) „Скоростта“ на изчезване на въглероден диоксид от земната атмосфера.
Нека обърнем внимание на факта, че въпреки че през последните десетки милиони години всички са „работили“ естествени изворивъглероден диоксид (вулканизъм, океани, гниене), но съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата намалява и, например, с течение на времето кайнозойска ера(над 70 милиона години) спадна от 12% (преди началото на кайнозойската ера) до 0,03%, тоест 400 пъти. След 10 милиона години количеството въглероден диоксид в атмосферата ще намалее с 1000 пъти, като процентният състав ще бъде 0,000003%. Такова намаляване на съдържанието на въглероден диоксид има пагубен ефект върху всички растения, което се потвърждава от експерименти с поставяне на растения под стъклена камбана и едновременно с това намаляване на съдържанието на CO 2 там. Растенията „изядоха“ целия въглероден диоксид в атмосферата. Източник на газхраната за растенията е почти изсъхнала. В отговор на това растенията първо (след 100 хиляди години) ще бъдат принудени да намалят собствената си биомаса стотици пъти и в крайна сметка всички растения ще умрат от липсата на въглероден диоксид в атмосферата.
Въглеродният диоксид ще бъде напълно трансформиран от растенията в кислород след около 30 милиона години. Учените смятат, че поради естествения цикъл на веществата въглеродният диоксид няма да изчезне от състава земна атмосферапочти 30 милиона години. Следователно може да се твърди, че след 30 милиона години, поради липсата на въглероден диоксид в атмосферата, ще настъпи пълното изчезване на растителния свят. Ясно е, че едновременно с изчезването на растенията ще настъпи и смъртта на тревопасните. След това хищниците ще изчезнат и животинският свят ще изчезне напълно. Земята ще загуби всички видове живот поради две геокосмически причини: изчезването на въглеродния диоксид от атмосферата и силното охлаждане на повърхността на планетата.
2 . Кислород O2. Сега можем да формулираме един от основните закони биологична еволюция: Първият вид жива материя във Вселената са растенията, които трансформират неорганичната материя (CO 2) в органична материя (дървесина, листа, плодове, цветя). Вторият вид жива материя във Вселената е фауна, който се появява на планетата, след като океаните и атмосферата са наситени с кислород (O 2) по време на живота на растенията, а растенията и другите животни служат като храна за животните.
А) Основният източник на кислород на Земята са растенията.
След 3,5 милиарда години, когато в океана се появяват първите растения (водорасли), на Земята протича процесът на насищане на атмосферата и океанските води с кислород. В замяна на абсорбирането на въглероден диоксид растенията отделят кислород в атмосферата. Кислородът се е появил в атмосферата преди 3 милиарда години в количество от 0,1 - 1%. Той е много активен химикали. Следователно в миналото около 10-20 kg кислород от атмосферата са били изразходвани за окисляване на атмосферни газове, вещества, разтворени в океаните и моретата, както и за окисляване на скални вещества на сушата и на дъното на океани. Целият съвременен растителен свят на планетата консумира 10 14 kg въглероден диоксид годишно и отделя 3·10 13 kg кислород, което е 3,3 пъти по-малко от масата на безвъзвратно абсорбирания въглероден диоксид.
Следователно можем да заключим, че в момента количеството кислород в атмосферата се увеличава, а количеството въглероден диоксид намалява. Ако този процес не се забави, то след 1500 години в атмосферата ще има 26% кислород, след 3000 години - 42% (2 пъти повече от сега). Но такова голямо увеличение на процента на кислород в атмосферата няма да се случи, тъй като на планетата няма достатъчно въглероден диоксид за това. На повърхността на Земята (в атмосферата и океаните – сайт) има приблизително 10 17 kg въглероден диоксид, от който растенията могат да получат 3 10 16 kg кислород (3% от този в атмосферата). следователно максимално количествокислородът в атмосферата може да се увеличи до 24% (21% + 3%). При сегашната скорост на отделяне на кислород от растенията атмосферата ще съдържа 24% от него след няколко милиона години.
B) Основните „резервоари и съоръжения за съхранение“ на кислород на Земята са атмосферата и океанът.
Сега количеството кислород в атмосферата е 21%, което е 10 18 кг тегло. Около 3 пъти масата му е разтворена във водите на океаните, моретата, езерата и реките. Рибите дишат именно този кислород, разтворен във вода.
В) Основните консуматори на кислород на Земята са земната мантия, индустрията и животните.
1) Консумация на кислород за глобално окисление. Водата с разтворен в нея кислород прониква дълбоко в недрата на Земята, където кислородът реагира с все още неокислените вещества на кората и мантията. Водата, загрята в недрата на Земята под формата на пара, се издига до повърхността на планетата, за да се охлади и насити с нова порция кислород, след което потъва обратно в недрата. Правейки безброй кръгове, подземни водигодишно пренася около 10-11 кг кислород в недрата на Земята. Процесът на окисление на веществата в недрата на планетата с кислород, разтворен във вода, е доста мощен източниксветовното му потребление. Годишната нужда от кислород за този геохимичен процес е 10 11 kg.
Цялата маса на свободния кислород в атмосферата и океана е приблизително 3·10 18 kg. Това означава, че кислородът на атмосферата и океана ще бъде изразходван за окисляването на охлаждащите скали на мантията и веществото на земното ядро 30 милиона години след смъртта на всички растения на Земята (т.е. 60 милиона години от днес). След загубата на кислород атмосферата ще се състои изключително от азот. Следователно след 60 милиона години атмосферата на Земята ще преживее азотен етап на еволюционно развитие.
2) Консумация на кислород за изгаряне на гориво. Всяка година 5·10 12 kg атмосферен кислород се изразходва от цивилизацията за изгаряне на органични горива и при пожари (горски, нефтени кладенци и др.). Крайните продукти на горенето са въглероден диоксид и вода.
Органично гориво + 3O 2 = CO 2 + 4H 2 O.
Растенията почти веднага превръщат въглеродния диоксид (от изгаряне на горива и пожари) обратно в кислород. Само кислородът се губи безвъзвратно при синтеза на вода при горене. органична материя, което е 2·10 12 kg годишно.
3) Атмосферният кислород се изразходва по време на дишането на животни и хора в количество около 10 9 kg годишно. Въглеродният диоксид се издишва от белите дробове на животните и хората, който бързо се трансформира от растенията обратно в кислород.
4) Заключение за скоростта на глобалната абсорбция на кислород. Ако сумираме масата на погълнатия кислород от атмосферата и масата на разтворения кислород в океаните, получаваме стойност от около 6·10 12 kg годишно. Необходимо е да се има предвид, че необратимо (безвъзвратно) масата на кислорода се абсорбира в размер на 3·10 12 kg годишно, а останалата част от масата му образува въглероден диоксид и влиза в цикъла.
3 . Азотът N2, от който 78% (или около 4 10 18 kg) сега е в атмосферата, се образува по две причини. Азотът се освобождава в атмосферата в продължение на 5 милиарда години поради вулканични процеси. Вулканичните газове съдържат от 0,1 до 2% азот. Азотният газ е нисък химическа активност, така че постоянно се натрупва в земната атмосфера. Във водите на океаните и моретата има разтворен 5 пъти повече азот, отколкото в атмосферата - 20·10 18 кг. Общо земната повърхност съдържа 24·10 18 kg свободен азот. В допълнение към вулканичния произход има и други механизми за освобождаване на азот в атмосферата. Азотът е навлязъл в атмосферата по време на окисляването на амоняка. Академик А. Виноградов защитава именно тази хипотеза за появата на азот в земната атмосфера. Според груби оценки от преди 5 до 2 милиарда години атмосферата на Земята е съдържала от 5 до 20% амоняк. От момента, в който растенията започнаха да отделят кислород в атмосферата, възникна глобален процес на окисляване на амоняк с образуването на азот.
2NH 4 + 2O 2 = N 2 + 4H 2 O.
Азотът, за разлика от въглеродния диоксид и кислорода, не участва в глобалните биохимични процеси. Усвоява се в малки количества годишно от някои видове азотобактерии в почвата и тинестото дъно на водоеми. Азотът в бактериалните клетки се превръща в амоняк, цианидни съединения, азотен оксид и азотен оксид. Биолозите са изчислили, че годишно атмосферата губи безвъзвратно 10-11 кг азот чрез микробиологични процеси. Тогава целият свободен азот на Земята ще бъде усвоен от бактериите за 240 милиона години.