Існує думка, що " легкими планетиє ліси, оскільки вважається, що саме вони - основні постачальники кисню в атмосферу. Однак насправді це не так. Головні виробники кисню живуть в океані. Цих малюків неможливо побачити без допомоги мікроскопа. Але всі живі організми Землі залежать від їх життєдіяльності.
Ніхто не сперечається, що ліси, звичайно ж, треба зберігати та оберігати. Однак зовсім не через те, що вони є цими горезвісними "легкими". Тому що насправді їхній внесок у збагачення нашої атмосфери киснем практично дорівнює нулю.
Ніхто не заперечуватиме того факту, що кисневу атмосферуЗемлі створили та продовжують підтримувати саме рослини. Це сталося тому, що вони навчилися створювати органічні речовини з неорганічних, використовуючи при цьому енергію сонячного світла(як ми пам'ятаємо з шкільного курсубіології, подібний процес називається фотосинтез). Внаслідок цього процесу листя рослин виділяють вільний кисень як побічний продукт виробництва. Цей газ нам піднімається в атмосферу і потім рівномірно розподіляється по ній.
За даними різних інститутів, таким чином, на нашій планеті щороку викидається в атмосферу близько 145 млрд. тонн кисню. При цьому більша частинайого витрачається, як це не дивно, зовсім не на дихання мешканців нашої планети, а на розкладання загиблих організмів або, попросту кажучи, на гниття (приблизно 60 відсотків від живих істот, що використовується). Так що, як бачите, кисень не тільки дає нам можливість дихати на повні груди, але і виступає в ролі своєрідної пічки для спалювання сміття.
Читайте також: На Землі зламався кондиціонер "зима-літо"Як ми знаємо, будь-яке дерево не вічне, тому коли настає час, воно вмирає. Коли стовбур лісового гіганта падає на землю, його організм розкладають тисячі грибів та бактерій протягом тривалого часу. Всі вони використовують при цьому кисень, який виробляється рослинами, що залишилися в живих. Згідно з підрахунками дослідників, на подібне "прибирання території" йде близько вісімдесяти відсотків "лісового" кисню.
Але 20 відсотків кисню, що залишилися, зовсім не надходять у "загальний атмосферний фонд", а також використовуються лісовими жителями "на місцях" у своїх цілях. Адже тваринам, рослинам, грибам та мікроорганізмам теж потрібно дихати (без участі кисню, як ми пам'ятаємо, багато живих істот не змогли б отримувати з їжі енергію). Оскільки всі ліси, як правило, є дуже густонаселеними зонами, цього залишку вистачає тільки для того, щоб задовольнити кисневі потреби лише своїх мешканців. Для сусідів (наприклад, мешканців міст, де власної рослинності мало) вже нічого не залишається.
Хто ж є на нашій планеті основним постачальником цього необхідного для дихання газу? На суші це, хоч як дивно… торф'яні болота. Всім відомо, коли на болоті гинуть рослини, їх організми не розкладаються, оскільки бактерії та гриби, які роблять цю роботу, не можуть жити в болотяній воді — там багато природних антисептиків, що виділяються мохами.
Проте внесок боліт до загального " благодійний фондкисню" не дуже і великий, адже їх на Землі не так багато. Куди активніше беруть участь у "кисневій благодійності" мікроскопічні океанічні водорості, сукупність яких вчені називають фітопланктоном. Ці істоти настільки малі, що простим оком їх розглянути практично неможливо. Однак їх загальна кількість дуже велика, рахунок йде на мільйони мільярдів.Отже, відмерлі частини рослин, не розкладаючись, опускаються на дно, утворюючи поклади торфу. А якщо немає розкладання, то й кисень не витрачається. Тому болота віддають у загальний фондблизько 50 відсотків виробленого ними кисню (іншу половину використовують самі мешканці цих непривітних, але дуже корисних місць).
Весь світовий фітопланктон виробляє у 10 разів більше кисню, ніж потрібно йому самому для дихання. Вистачає для того, щоб забезпечити корисним газом і всіх інших водників, і в атмосферу потрапляє чимало. Щодо витрат кисню на розкладання трупів, то в океані вони дуже низькі — приблизно 20 відсотків від загального виробітку.
Відбувається це через те, що мертві організми відразу ж поїдають падальщиками, яких у морській воді живе безліч. Тих, у свою чергу, після смерті з'їдять інші падальники і так далі, тобто трупи у воді практично ніколи не залежуються. Ті ж останки, на які вже ні для кого не уявляють особливого інтересу, падають на дно, де мало хто живе, і розкладати їх просто нема кому (так утворюється всім відомий мул), тобто і в даному випадкукисень не витрачається.
Отже, океан постачає в атмосферу близько 40 відсотків кисню, який виробив фітопланктон. Саме цей запас і витрачається у тих галузях, де кисню виробляється дуже мало. До останніх, крім міст та сіл належать пустелі, степи та луки, а також гори.
Так що, як це не дивно, рід людський живе і живе на Землі саме за рахунок мікроскопічних "кисневих фабрик", що плавають поверхнею океану. Саме їх і слід називати "легкими планети". І всіляко оберігати від нафтових забруднень, отруєнь важкими металами тощо, оскільки, якщо вони раптом припинять свою діяльність, нам з вами просто не буде чим дихати.
Все у світі складається з хімічних елементів. Вони ж підтримують життя Землі. Одну з найважливіших ролейу цій справі грає кисень. З ним пов'язано безліч цікавих фактів, А кругообіг кисню в природі дивовижний. Бажаєте знати більше? Читайте далі.
Отже, що цікавого пов'язано з киснем:
1. Виробляють як рослини.
Багатьом зі шкільної лави відомо, що оксиген утворюється внаслідок фотосинтезу рослин. Так, саме перетворення Вуглекислий газрослинністю – основне джерело кисню на Землі. Однак він не єдиний.
Частина газу утворюється у верхніх шарах атмосфери під дією сонячних променів. Нагріваючись, молекули води розпадаються на складові, утворюючи водень і кисень.
Крім того, близько половини всього вільного кисню на планеті виготовляє фітопланктон. Вуглекислий газ, який вони споживають, потрапляє в атмосферу внаслідок дихання тварин та людей, а також під час окиснення, тобто згоряння.
Просто кругообіг кисню в біосфері можна описати так:
- Під дією сонячного тепла вода зі світового океану випаровується. Її частина, потрапляючи в верхній шаратмосфери, розпадається на H2 та O2.
- Кисень у свою чергу переробляється живими істотами, які виділяють вуглекислий газ. Також чадний газпотрапляє в атмосферу внаслідок згоряння матерії.
- У процесі фотосинтезу вуглекислий газ перетворюється знову на кисень.
Примітка:також оксиген виділяється з вапняку шляхом вивітрювання породи.
2. Кисень використовували алхіміки.
Про цей елемент було відомо ще у VIII столітті. Перші згадки зустрічаються у рукописах китайського вченого-алхіміка Мао Хоа. Звичайно, тоді кисень мав зовсім іншу назву, та й про її властивості мало що було відомо.
Легендарний художник, інженер, біолог та хімік Леонардо да Вінчі вивчав кисень, але навіть не здогадувався, що кисень – це окремий елемент.
Проте офіційне відкриття кисню відбулося 1774 року. Статус першовідкривача дістався Джозефу Прістлі, якому вдалося виділити кисень із оксиду ртуті. Вчений довго не міг зрозуміти, чому під час нагрівання матеріалу свічка, яка служила джерелом світла, горіла набагато яскравіше. Згодом Прістлі назвав це явище «Друге повітря». Але, як часто буває в науковому світі, тут не обійшлося без скандалу
Пізніше стало відомо, що шведський дослідник природи Карл Шееле зміг виділити кисень з оксиду азоту в 1771 році. Дані про експеримент він записав у свою книгу, яку, на жаль, видали лише через шість років.
3. Кисень потрібен скрізь.
Застосування кисню не обмежується простим подихом. Його широко використовують як окислювач у металургії. Без нього було б неможливе виробництво якісної сталі. Також газ використовується в ацетиленових та водневих пальниках для різання та зварювання металу.
Кисень забезпечує роботу теплових електростанцій. Двигуна внутрішнього згорянняніколи не було б, оскільки наявність оксигену - головна умова детонації паливної суміші.
Космонавти, військові льотчики та аквалангісти використовують для дихання балони, наповнені киснем у зв'язці з гелієм або іншими інертними газами. Таким чином, кисень сприяє дослідженню океанів та космосу.
4. Кисень - джерело краси та здоров'я.
Кисень широко застосовується в медицині та при виготовленні косметичних засобів. З його допомогою рятують від задухи, гіпоксії, нападів астми та людей із хворобами серцево-судинної системи.
Безалкогольні коктейлі з високим змістомоксиген корисні для вагітних жінок. Кисневий напій сприяє нормальному розвиткуплоду. Також подібні склади покращують психоемоційний станлюдину, і надають бадьорості.
Оксиген додають у косметичні креми та маски. Ці засоби покращують стан шкіри, омолоджують та надають еластичності.
5. Три трильйони тонн кисню на рік.
Приблизно стільки кисню виробляє вся зелена рослинність Землі. Найбільшими природними фабриками цього газу вважаються ліси Амазонки та сибірська тайга. Ці місця називають "легкими планети".
Примітка:одне велике деревовиробляє достатньо кисню, щоб забезпечити двох осіб – приблизно 125 кг газу на рік.
6. Концентрація кисню знижується.
Незважаючи на значний обсяг вироблення, вміст кисню в атмосфері становить найкращому випадку 21%. У великих містахце значення знижується до 18%. До речі, лише кілька мільйонів років тому цей показник був удвічі вищим.
Причина зниження концентрації кисню у збільшенні кількості автомобільного транспорту, виробничих викидівта неконтрольовану вирубку лісів.
7. Що буде, якщо кисень зникне на секунду?
Якщо це станеться, світ, який ми знаємо, перестане існувати. Ні, рослини не зав'януть, а тварини не задихнуться. Все буде значно гіршим. Оксиген входить до складу практично всього та всіх.
Бетонні будівлі тут же обваляться, моря і океани випаруються, живі істоти висохнуть і перетворяться на пил. Як доповнення до апокаліптичної картини уявіть, що земна кора розверзлася, а небо стало чорним, як ніч.
Збільшення кількості кисню в 10 разів також не обіцяє нічого хорошого, хоча наслідки не будуть настільки драматичними. Цей сценарій загрожує масовим вимираннямчерез гіпервентиляцію легень. Однак швидше за все життя не зникне, а відродиться в іншій формі.
8. У землі кисню більше, ніж у повітрі.
Мало хто знає, але основний запас кисню зосереджений над атмосфері. Вільного кисню на планеті всього 0,36%, причому близько 99,5% газу входить до складу гірських порід, силікатів, мантії та земної кори.
9. Ера гігантів стала можливою завдяки кисню.
До початку панування динозаврів, 300 мільйонів років тому, концентрація кисню була в десятки разів більшою. Вчені вважають, що багато в чому завдяки цьому на Землі довгий часправили гіганти.
У ті далекі часи на планеті можна було зустріти сороконіжку завдовжки 2,5 метри. Серед ящерів найбільшим був Дредноут. Його довжина сягала 26–30 м, а вага – 60 тонн.
Нещодавно завдяки оксигену по планеті ходив шестиметровий лінивець. А як щодо двометрового кабана, який харчувався переважно м'ясом? Деякі ссавці, наприклад індрикотерій, зростання яких досягало 8 м, а вага 15 тонн, не поступалися в розмірах динозаврам.
Первісні люди встигли полювати на мамонта, який майже вдвічі перевершував за розмірами сучасного слона. В останній Льодовиковий періодпліч-о-пліч з людиною розумною жили ведмеді під три метри в загривку і двометрові олені.
10. Ком в горлі і очі, що пересихають.
При сильному стресіу людини інстинктивно частішає подих. Нерідко збільшується і обсяг кисню, що вдихається, за раз. Через це голосова щілина розширюється, викликаючи відчуття кома у горлі.
Примітка: нерідко ком у горлі – це симптом серйозних захворюваньТому, якщо згодом подібне відчуття не проходить, зверніться до лікаря.
Ті, хто піднімався високо в гори, стикався із синдромом сухого ока. Це неприємне відчуттяпояснюється низьким вмістом кисню на великій висоті. Справа в тому, що рогівка не містить судин, а поживні речовинита оксиген доставляються до неї через слізні залози зовнішнім способом.
Кругообіг кисню - разючий процес. Уявити складно, як на нашій планеті все взаємопов'язане і наскільки тендітний цей зв'язок. Тому ми, як розумні істоти, маємо взяти на себе відповідальність за збереження балансу у природі.
Існує думка, що "легкими планети" є ліси, оскільки вважається, що саме вони є основними постачальниками кисню в атмосферу. Однак, насправді це не так. Головні виробники кисню живуть у океані. Цих малюків неможливо побачити без допомоги мікроскопа. Але всі живі організми Землі залежать від їхньої життєдіяльності.
Ніхто не сперечається, що ліси, звичайно ж, треба зберігати та оберігати. Однак зовсім не через те, що вони є цими горезвісними "легкими". Тому що насправді їхній внесок у збагачення нашої атмосфери киснем практично дорівнює нулю.
Ніхто не заперечуватиме того факту, що кисневу атмосферу Землі створили і продовжують підтримувати саме рослини. Це сталося тому, що вони навчилися створювати органічні речовини з неорганічних, використовуючи при цьому енергію сонячного світла (як ми пам'ятаємо зі шкільного курсу біології, такий процес називається фотосинтез). Внаслідок цього процесу листя рослин виділяють вільний кисень як побічний продукт виробництва. Цей газ нам піднімається в атмосферу і потім рівномірно розподіляється по ній.
За даними різних інститутів, таким чином, на нашій планеті щороку викидається в атмосферу близько 145 млрд. тонн кисню. При цьому більшість його витрачається, як це не дивно, зовсім не на подих жителів нашої планети, а на розкладання загиблих організмів або, попросту кажучи, на гниття (приблизно 60 відсотків від живих істот, що використовується). Так що, як бачите, кисень не тільки дає нам можливість дихати на повні груди, але і виступає в ролі своєрідної пічки для спалювання сміття.
Як ми знаємо, будь-яке дерево не вічне, тому коли настає час, воно вмирає. Коли стовбур лісового гіганта падає на землю, його організм розкладають тисячі грибів та бактерій протягом тривалого часу. Всі вони використовують при цьому кисень, який виробляється рослинами, що залишилися в живих. Згідно з підрахунками дослідників, на подібне "прибирання території" йде близько вісімдесяти відсотків "лісового" кисню.
Але 20 відсотків кисню, що залишилися, зовсім не надходять у "загальний атмосферний фонд", а також використовуються лісовими жителями "на місцях" у своїх цілях. Адже тваринам, рослинам, грибам та мікроорганізмам теж потрібно дихати (без участі кисню, як ми пам'ятаємо, багато живих істот не змогли б отримувати з їжі енергію). Оскільки всі ліси, як правило, є дуже густонаселеними зонами, цього залишку вистачає тільки для того, щоб задовольнити кисневі потреби лише своїх мешканців. Для сусідів (наприклад, мешканців міст, де власної рослинності мало) вже нічого не лишається.
Хто ж є на нашій планеті основним постачальником цього необхідного для дихання газу? На суші це, хоч як дивно… торф'яні болота. Всім відомо, коли на болоті гинуть рослини, їх організми не розкладаються, оскільки бактерії та гриби, які роблять цю роботу, не можуть жити в болотяній воді — там багато природних антисептиків, що виділяються мохами.
Отже, відмерлі частини рослин, не розкладаючись, опускаються на дно, утворюючи поклади торфу. А якщо немає розкладання, то й кисень не витрачається. Тому болота віддають до загального фонду близько 50 відсотків виробленого ними кисню (іншу половину використовують самі мешканці цих непривітних, але дуже корисних місць).
Проте внесок боліт до загального "благодійного фонду кисню" не дуже великий, адже їх на Землі не так багато. Набагато активніше беруть участь у "кисневій благодійності" мікроскопічні океанічні водорості, сукупність яких вчені називають фітопланктоном. Ці істоти настільки малі, що простим оком розглянути їх практично неможливо. Проте їхня загальна кількість дуже велика, рахунок йде на мільйони мільярдів.
Весь світовий фітопланктон виробляє у 10 разів більше кисню, ніж потрібно йому самому для дихання. Вистачає для того, щоб забезпечити корисним газом і всіх інших водників, і в атмосферу потрапляє чимало. Щодо витрат кисню на розкладання трупів, то в океані вони дуже низькі — приблизно 20 відсотків від загального виробітку.
Відбувається це через те, що мертві організми відразу ж поїдають падальщиками, яких у морській воді живе безліч. Тих, у свою чергу, після смерті з'їдять інші падальники і так далі, тобто трупи у воді практично ніколи не залежуються. Ті ж останки, на які вже ні для кого не становлять особливого інтересу, падають на дно, де мало хто живе, і розкладати їх просто нікому (так утворюється всім відомий мул), тобто і в цьому випадку кисень не витрачається.
Отже, океан постачає в атмосферу близько 40 відсотків кисню, який виробив фітопланктон. Саме цей запас і витрачається у тих галузях, де кисню виробляється дуже мало. До останніх, крім міст та сіл належать пустелі, степи та луки, а також гори.
Так що, як це не дивно, рід людський живе і живе на Землі саме за рахунок мікроскопічних "кисневих фабрик", що плавають поверхнею океану. Саме їх і слід називати "легкими планети". І всіляко оберігати від нафтових забруднень, отруєнь важкими металами тощо, оскільки, якщо вони раптом припинять свою діяльність, нам з вами просто не буде чим дихати.
На Землі знаходиться 49,4% кисню, який зустрічається або у вільному вигляді у повітрі, або у зв'язаному (вода, сполуки та мінерали).
Характеристика кисню
На нашій планеті газ кисень поширений найбільше інших хімічних елементів. І це не дивно, адже він входить до складу:
- гірських порід,
- води,
- атмосфери,
- живих організмів,
- білків, вуглеводів та жирів.
Кисень активний газ та підтримує горіння.
Фізичні властивості
В атмосфері кисень міститься у безбарвному газоподібному вигляді. Він не має запаху, малорозчинний у воді та інших розчинниках. У кисню міцні молекулярні зв'язки, Через які він хімічно малоактивний.
Якщо кисень нагрівати, він починає окислювати та реагувати з більшістю неметалів та металів. Наприклад, залізо, цей газ повільно окислює та викликає його іржавіння.
При зниженні температури (-182,9 ° С), і нормальному тиску газоподібний кисень переходить в інший стан (рідкий) і набуває блідо- синій колір. Якщо температуру ще знижувати (до -218,7 ° С), газ затвердіє і зміниться до стану синіх кристалів.
У рідкому і твердому станах кисень набуває синій колір і має магнітні властивості.
Деревне вугілля є активним поглиначем кисню.
Хімічні властивості
Майже під час усіх реакцій кисню з іншими речовинами утворюється та виділяється енергія, сила якої може залежати від температури. Наприклад, при нормальних температурах цей газ повільно реагує з воднем, а при температурі вище 550°С виникає реакція з вибухом.
Кисень - активний газ, який входить у реакцію з більшістю металів, крім платинових та золота. Сила та динаміка взаємодії, під час якої утворюються оксиди, залежить від присутності в металі домішок, стану його поверхні та подрібнення. Деякі метали, під час зв'язку з киснем, крім основних оксидівутворюють амфотерні та кислотні оксиди. Оксиди золота та платинових металів виникають під час їх розкладання.
Кисень крім металів, так само активно взаємодіє практично з усіма хімічними елементами(крім галогенів).
У молекулярному стані кисень активніший і цю особливість використовують при відбілюванні різних матеріалів.
Роль та значення кисню в природі
Зелені рослини виробляють найбільше кисню Землі, причому основна маса виробляється водними рослинами. Якщо кисню у воді виробилося більше, то надлишок піде у повітря. А якщо менше, то навпаки, кількість, що бракує, буде доповнена з повітря.
Морська та прісна водамістить 88,8% кисню (за масою), а атмосфері його 20,95% за обсягом. У земної корибільше 1500 з'єднань мають у складі кисень.
З усіх газів, що входять до складу атмосфери, найбільш важливий для природи та людини кисень. Він є в кожній живій клітині і необхідний для всіх живих організмів для дихання. Недолік кисню повітря відразу відбивається на життєдіяльності. Без кисню неможливо дихати, отже жити. Людина під час дихання за 1 хв. у середньому його споживає 0,5 дм3. Якщо в повітрі його поменшає до 1/3 його частини, то він знепритомніє, до 1/4 частини — він помре.
Дріжджі та деякі бактерії можуть жити без кисню, але теплокровні тварини помирають при його нестачі через кілька хвилин.
Кругообіг кисню в природі
Кругообігом кисню в природі називається обмін ним між атмосферою і океанами, між тваринами та рослинами під час дихання, а також у процесі хімічного горіння.
На нашій планеті важливе джерело кисню - рослини, в яких відбувається унікальний процес фотосинтезу. Під час нього відбувається виділення кисню.
У верхній частині атмосфери теж утворюється кисень внаслідок поділу води під дією Сонця.
Як відбувається кругообіг кисню в природі?
Під час дихання тварин, людей і рослин, а також горіння будь-якого палива витрачається кисень і утворюється вуглекислий газ. Потім вуглекислим газом живляться рослини, які у процесі фотосинтезу знову виробляють кисень.
Таким чином, його вміст у повітрі атмосфери підтримується та не закінчується.
Області застосування кисню
У медицині під час операцій та небезпечних для життя захворювань хворим дають дихати чистим киснем, щоб полегшити їхній стан та прискорити одужання.
Без балонів із киснем альпіністи не піднімаються в гори, а аквалангісти не занурюються на глибину морів та океанів.
Кисень широко застосовується в різних видахпромисловості та виробництва:
- для обрізання та зварювання різних металів
- для отримання дуже високих температурна заводах
- для одержання різноманітних хімічних сполук. для прискорення плавлення металів
Так само широко кисень застосовується в космічній промисловості та авіації.
Вже мільярд років атмосфера Землі складається переважно з азоту (20–78%) і кисню (5–21%). Сучасна атмосфера Землі в об'ємних відсотках містить: азоту – 78%, кисню – 21, вуглекислого газу – 0,03, аргону – 0,93, інші 0,04% займають гелій, метан, криптон, закис азоту, водень, ксенон. Порівняно високий відсотоквмісту в атмосфері аргону - 40 пояснюється тим, що в надрах Землі на нього перетворюється велика кількість радіоактивного калію - 40. Сучасні фізичні параметриатмосфери такі: товщина атмосферного шару до 1000 кілометрів, маса 5 10 18 кг, тиск на поверхні планети 1 атмосфера.
У таблиці показано еволюційні змінихімічного складу атмосфери у минулому та у перспективі на 2 мільярди років уперед (у %). Розглянемо причини цих змін у хімічному складіатмосфери Землі
1 . Вуглекислий газ CO2 з'явився завдяки рясним вулканічним виверженням. Ні єдиної думкипро його відсотковий склад в атмосфері 4 – 5 мільярдів років тому. Газовий складсучасних вулканічних вивержень містить 40% ваги вуглекислого газу, а азоту N 2 - 2%. Однак можна припустити, що в минулому вуглекислий газ мав можливість накопичуватись в атмосфері до 90%. Це тим, що CO 2 і N 2 є найбільш інертними хімічними сполукамиатмосфери і вони майже не вступають в реакції з іншими елементами. Інші вулканічні гази (HCl, CN, HF, SO 2 , NH 3 та інші) відносяться до вкрай агресивних компонентів, тому швидко «знищувалися», вступаючи у сполуки з металами гірських порід, речовинами вулканічної лави, розчиненими у водах солями. Отже, процентний зміствуглекислого газу та азоту постійно зростало, а інших газів - поступово зменшувалося.
Стає зрозумілим, як вміст вуглекислого газу атмосфері молодий Землі міг підвищитися до 90%, а вміст азоту нашого часу досягло 78%. Основними споживачами вуглекислого газу рослини. Джерелами вуглекислого газу є вулкани, промисловість та процес дихання тварин. Основними резервуарами зберігання є атмосфера та океан.
А) Основні «резервуари зберігання» вуглекислого газу Землі.
1) Зараз в атмосфері міститься 0,03% вуглекислого газу, що становить 2 · 1015 кілограм. Одночасно з цим на Землі росте 10 16 кг рослин (за А. Виноградовим), які за рік поглинають понад 10 14 кг вуглекислого газу. Тоді вуглекислого газу вистачить лише на 20 років.
2) Великим «резервуаром» вуглекислого газу є океани і моря, тому що в їх водах розчинено 5 10 16 кг вуглекислого газу. Тоді лише протягом 500 років рослинний світЗемлі міг би витрачати розчинений у гідросфері вуглекислий газ. Вуглекислий газ із атмосфери і сьогодні у великій кількості розчиняється у водах океанів та морів. Викликає тривогу те, що в майбутньому продовжиться зниження відсоткового вмісту вуглекислого газу в атмосфері, а отже, він зменшить свою концентрацію і в океані.
Б) Основні джерела вуглекислого газу Землі.
1) Вулканічні виверження у минулому були найголовнішим джерелом вуглекислого газу для атмосфери, а рослини - єдиними споживачами вуглекислого газу. В даний час всі вулкани за рік виділяють в атмосферу 109 кг вуглекислого газу, а цивілізація спалює органічні палива, і тим самим також поповнює атмосферу вуглекислим газом ще на 3 · 1012 кг на рік (тобто в 3000 разів більше, ніж вулкани). Вулканічні процеси планети поступово згасають у міру її «старіння». Через 1 мільйон років вулканізм Землі повністю припиниться.
2) Близько 150 років ще діятиме додаткове джереловуглекислого газу - цивілізація, яка в велику кількістьспалює викопні органічні речовини (вугілля, нафта, дрова, горючі сланці – сайт). Але потім ці корисні копалини будуть вичерпані. Поклади корисних копалин типу вугілля, нафти, природного газуцивілізація вичерпає через 150 років, і цивілізація припинить поповнювати атмосферу вуглекислим газом, що утворюється при згорянні органічних палив. Тому одні вчені вважають, що, незважаючи на спалювання палива протягом 150 років, відсотковий вміст вуглекислого газу в атмосфері знижуватиметься. Кількість CO 2 залишиться незмінною (0,03%), оскільки він поглинеться рослинами і відбудеться компенсаційне збільшення біомаси у рослин Землі. Інші вчені говорять про підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері до 0,04 – 0,05% з подальшим незначним потеплінням клімату на планеті до 2150 року. Так чи інакше, але після 2150 цивілізація залишиться без органічного палива і процес глобального зниження кількості вуглекислого газу в атмосфері продовжиться.
3) Вуглекислий газ також виділяється в атмосферу в кількості 10 10 кг на рік при розкладанні померлих тварин та загиблих рослин в океанах, морях та на суші. Так само вуглекислий газ виділяється при диханні тварин і людини з легенів.
В) "Швидкість" зникнення вуглекислого газу з атмосфери Землі.
Звернімо увагу на те, що хоч протягом останніх десятків мільйонів років «працювали» всі природні джерелавуглекислого газу (вулканізм, океани, гниття), проте вміст вуглекислого газу в атмосфері знижувався і, наприклад, за час кайнозойської ери(за 70 мільйонів років) впало з 12% (перед початком кайнозойської ери) до 0,03%, тобто у 400 разів. Через 10 мільйонів років кількість вуглекислого газу в атмосфері зменшиться у 1000 разів, процентний склад буде 0,000003%. Таке зменшення вмісту вуглекислого газу впливає згубно для всіх рослин, що підтверджується на дослідах із приміщенням рослин під скляний ковпак і одночасним зменшенням вмісту СО 2 . Рослини з'їли весь вуглекислий газ атмосфери. Газове джерелоїжі для рослин майже вичерпався. У відповідь на це рослини змушені будуть спочатку (через 100 тисяч років) зменшувати власну біомасу в сотні разів, а зрештою всі рослини загинуть від відсутності вуглекислого газу в атмосфері.
Вуглекислий газ повністю трансформується рослинами в кисень приблизно через 30 мільйонів років. Вчені вважають, що завдяки природному кругообігу речовин вуглекислий газ не зникне зі складу земної атмосферимайже 30 мільйонів років. Тому можна стверджувати, що після 30 мільйонів років через відсутність вуглекислого газу в атмосфері відбудеться повне вимирання рослинного світу. Зрозуміло, що одночасно із зникненням рослин станеться загибель травоїдних тварин. Після цього вимруть хижаки, і станеться повне зникнення тваринного світу. Земля втратить всі види життя з двох геокосмічних причин: зникнення вуглекислого газу з атмосфери та сильного похолодання на поверхні планети.
2 . Кисень O 2 . Нині можна сформулювати один із головних законів біологічної еволюції: першим видом живої матерії у Всесвіті є рослини, які перетворюють неорганічну матерію (CO 2 ) на органічну (деревину, листя, плоди, квіти). Другим видом живої матерії у Всесвіті є тваринний світ, який з'являється на планеті після насичення океанів та атмосфери киснем (O 2 ) у процесі життєдіяльності рослин, а їжею для тварин служать рослини та інші тварини.
А) Основним джерелом кисню Землі є рослини.
Після 3,5 мільярдів років, як у океані з'явилися перші рослини (водорості), Землі відбувався процес насичення киснем атмосфери і вод океану. В обмін на поглинання вуглекислого газу рослини виділяють в атмосферу кисень. Кисень в атмосфері з'явився 3 мільярди років тому у кількості 0,1 – 1%. Він відноситься до дуже активних хімічним речовинам. Тому минулого близько 10 20 кг кисню з атмосфери було витрачено на окислення атмосферних газів, розчинених в океанах і морях речовин, а також на окислення речовин гірських порід на суші і на дні океанів. Весь сучасний рослинний світ планети на рік споживає 10 14 кг вуглекислого газу та виділяє 3 · 10 13 кг кисню, що у 3,3 рази менше маси безповоротно поглиненого вуглекислого газу.
Тому можна дійти невтішного висновку, що у час кількість кисню у атмосфері збільшується, а кількість вуглекислого газу зменшується. Якщо цей процес не сповільниться, то через 1500 років в атмосфері буде 26% кисню, через 3000 років – 42% (вдвічі більше, ніж зараз). Але такого великого збільшення відсоткового складу кисню в атмосфері не відбудеться, тому що для цього недостатньо вуглекислого газу планети. На поверхні Землі (в атмосфері та океанах - сайт) знаходиться приблизно 10 17 кг вуглекислого газу, з якого рослини можуть отримати 3 · 10 16 кг кисню (3% від атмосфери, що знаходиться). Отже, максимальна кількістькисню в атмосфері може збільшитись до 24% (21% + 3%). За нинішніх темпів виділення кисню рослинами, в атмосфері його утримуватиметься 24% за кілька мільйонів років.
Б) Основні «резервуари та сховищами» кисню на Землі є атмосфера та океан.
Наразі кількість кисню в атмосфері 21%, що становить за вагою 10 18 кг. Приблизно в 3 рази більша його маса розчинена у водах океанів, морів, озер та річок. Риби дихають саме цим, розчиненим у воді, киснем.
В) Основні споживачі кисню Землі є мантія Землі, промисловість і тварини.
1) Витрати кисню на глобальне окиснення. Вода з розчиненим у ній киснем проникає глибоко в надра Землі, де кисень вступає в реакцію з ще не окисленими речовинами кори та мантії. Нагріта в надрах Землі вода у вигляді пари піднімається на поверхню планети, щоб охолонути і просочитись новою порцією кисню, а потім знову опускається в надра. Роблячи незлічені кругообіги, підземна водаза рік забирає в надра Землі близько 10 11 кг кисню. Процес окислення речовин у надрах планети розчиненим у воді киснем є достатньо потужним джереломйого глобальне споживання. Річна потреба у кисні для цього геохімічного процесу становить 10 11 кг.
Вся маса вільного кисню в атмосфері та океані дорівнює приблизно 3 10 18 кг. Отже, кисень атмосфери і океану буде витрачений на окислення гірських порід, що остигають, мантії і речовини ядра Землі через 30 мільйонів років після загибелі всіх рослин на Землі (тобто через 60 мільйонів років, рахуючи від сьогоднішнього дня). Після втрати кисню атмосфера складатиметься виключно із азоту. Тому через 60 мільйонів років на атмосферу Землі чекає азотна стадія еволюційного розвитку.
2) Витрати кисню спалювання палива. Щорічно витрачається 5·10 12 кг кисню атмосфери на спалювання цивілізацією органічного палива та в пожежах (лісові, на нафтових свердловинах тощо). Кінцевим продуктом спалювання є вуглекислий газ та вода.
Органічне паливо + 3О 2 = СО 2 + 4Н2О.
Рослини майже відразу трансформують вуглекислий газ (від спалювання палив та пожеж) знову на кисень. Безповоротно втрачається лише кисень при синтезі води під час горіння органічних речовинщо становить 2·10 12 кг на рік.
3) Кисень атмосфери споживається у момент дихання тварин і людей у кількості близько 109 кг на рік. Видихається з легких тварин і людини вуглекислий газ, який швидко трансформується рослинами знову на кисень.
4) Висновок про темпи глобального поглинання кисню. Якщо підсумовувати масу поглиненого кисню з атмосфери та масу розчиненого кисню в океанах, то вийде величина близько 6 10 12 кг на рік. При цьому необхідно враховувати, що незворотно (безповоротно) маса кисню поглинається в кількості 310 12 кг на рік, а решта його маса утворює вуглекислий газ і вступає в кругообіг.
3 . Азот N2, якого зараз в атмосфері 78% (або близько 4 10 18 кг), утворився з двох причин. Азот виділяється в атмосферу протягом 5 мільярдів років завдяки вулканічним процесам. Вулканічні гази містять від 01 до 2% азоту. Газоподібний азот має низьку хімічною активністюТому він постійно накопичується в атмосфері Землі. У водах океанів і морів розчинено азоту в 5 разів більше, ніж у атмосфері – 20·10 18 кг. Усього поверхні Землі міститься 24·10 18 кг вільного азоту. Крім вулканічного походження, існують інші механізми надходження азоту в атмосферу. Азот надходив в атмосферу під час окислення аміаку. Академік А.Виноградов відстоює саме цю гіпотезу виникнення азоту в атмосфері Землі. За приблизними розрахунками, з 5 до 2 мільярдів років тому атмосфері Землі містилося від 5 до 20% аміаку. Починаючи з того моменту, коли рослини почали виділяти в атмосферу кисень, виник глобальний процес окислення аміаку з утворенням азоту.
2NH 4 + 2O 2 = N 2 + 4H 2 O.
Азот, на відміну вуглекислого газу і кисню, не бере участь у глобальних біохімічних процесах. Його засвоюють у незначних кількостях на рік деякі види азотобактерій у ґрунті та мулистому дні водойм. Азот усередині бактеріальних клітин перетворюється на аміак, ціаністі сполуки, окис та закис азоту. Біологами підраховано, що протягом року атмосфера безповоротно втрачає на мікробіологічні процеси 10 11 кг азоту. Тоді весь вільний азот Землі буде засвоєно бактеріями через 240 мільйонів років.