"Planētas plaušas" atrodas okeānā. Galvenie skābekļa ražotāji

Zeme satur 49,4% skābekļa, kas ir vai nu brīvs gaisā, vai saistīts (ūdens, savienojumi un minerāli).

Skābekļa īpašības

Uz mūsu planētas skābekļa gāze ir biežāk sastopama nekā jebkurš cits ķīmiskais elements. Un tas nav pārsteidzoši, jo tas ir daļa no:

klintis,
ūdens,
atmosfēra,
dzīvie organismi,
olbaltumvielas, ogļhidrāti un tauki.

Skābeklis ir aktīvā gāze un veicina degšanu.

Fizikālās īpašības

Skābeklis atmosfērā atrodas bezkrāsainā gāzveida formā. Tas ir bez smaržas un nedaudz šķīst ūdenī un citos šķīdinātājos. Skābeklim ir spēcīgas molekulārās saites, kas padara to ķīmiski neaktīvu.

Ja skābekli karsē, tas sāk oksidēties un reaģēt ar lielāko daļu nemetālu un metālu. Piemēram, dzelzs, šī gāze lēnām oksidējas un izraisa tās rūsēšanu.

Kad temperatūra pazeminās (-182,9°C), un normāls spiediens gāzveida skābeklis pāriet citā stāvoklī (šķidrumā) un kļūst bāls zils. Ja temperatūra tiek pazemināta vēl vairāk (līdz -218,7 ° C), gāze sacietēs un mainīsies uz zilu kristālu stāvokli.

Šķidrā un cietā stāvoklī skābeklis kļūst zils un tam ir magnētiskas īpašības.

Kokogles ir aktīvs skābekļa absorbētājs.

Ķīmiskās īpašības

Gandrīz visas skābekļa reakcijas ar citām vielām rada un atbrīvo enerģiju, kuras stiprums var būt atkarīgs no temperatūras. Piemēram, normālā temperatūrā šī gāze lēni reaģē ar ūdeņradi, un temperatūrā virs 550°C notiek sprādzienbīstama reakcija.

Skābeklis ir aktīva gāze, kas reaģē ar lielāko daļu metālu, izņemot platīnu un zeltu. Mijiedarbības stiprums un dinamika, kuras laikā veidojas oksīdi, ir atkarīga no piemaisījumu klātbūtnes metālā, tā virsmas stāvokļa un slīpēšanas. Daži metāli, kas saistīti ar skābekli, izņemot bāzes oksīdi veido amfoteriskus un skābus oksīdus. Zelta oksīdi un platīna metāli rodas to sadalīšanās laikā.

Skābeklis, papildus metāliem, arī aktīvi mijiedarbojas ar gandrīz visiem ķīmiskie elementi(izņemot halogēnus).

Savā molekulārajā stāvoklī skābeklis ir aktīvāks, un šī īpašība tiek izmantota dažādu materiālu balināšanā.

Skābekļa nozīme un nozīme dabā

Zaļie augi ražo visvairāk skābekļa uz Zemes, un lielāko daļu ražo ūdensaugi. Ja ūdenī tiek ražots vairāk skābekļa, pārpalikums nonāks gaisā. Un, ja tas ir mazāks, tad tieši otrādi, trūkstošais daudzums tiks papildināts no gaisa.

Jūras un saldūdens satur 88,8% skābekļa (pēc masas), un atmosfērā tas ir 20,95% pēc tilpuma. Zemes garozā vairāk nekā 1500 savienojumu satur skābekli.

No visām gāzēm, kas veido atmosfēru, skābeklis ir vissvarīgākais dabai un cilvēkiem. Tas atrodas katrā dzīvā šūnā un ir nepieciešams, lai visi dzīvie organismi varētu elpot. Skābekļa trūkums gaisā nekavējoties ietekmē dzīvi. Bez skābekļa nav iespējams elpot un līdz ar to arī dzīvot. Cilvēks elpo 1 minūti. vidēji patērē 0,5 dm3. Ja līdz 1/3 no tā gaisā ir mazāk, tad viņš zaudēs samaņu, līdz 1/4 no tā nomirs.

Raugs un dažas baktērijas var dzīvot bez skābekļa, bet siltasiņu dzīvnieki mirst dažu minūšu laikā, ja trūkst skābekļa.

Skābekļa cikls dabā

Skābekļa cikls dabā ir skābekļa apmaiņa starp atmosfēru un okeāniem, starp dzīvniekiem un augiem elpošanas laikā, kā arī ķīmiskās sadegšanas laikā.

Uz mūsu planētas svarīgs avots skābeklis - augi, kuros notiek unikālais fotosintēzes process. Tā laikā izdalās skābeklis.

Atmosfēras augšdaļā skābeklis veidojas arī, pateicoties ūdens dalīšanai Saules ietekmē.

Kā skābekļa cikls notiek dabā?

Dzīvnieku, cilvēku un augu elpošanas, kā arī jebkuras degvielas sadegšanas laikā tiek patērēts skābeklis un veidojas oglekļa dioksīds. Tad oglekļa dioksīds baro augus, kas fotosintēzes procesā atkal ražo skābekli.

Tādējādi tā saturs atmosfēras gaisā tiek saglabāts un nebeidzas.

Skābekļa pielietojumi

Medicīnā operāciju un dzīvībai bīstamu slimību laikā pacientiem tiek dots elpot tīrs skābeklis, lai atvieglotu stāvokli un paātrinātu atveseļošanos.

Bez skābekļa baloniem alpīnisti nevar kāpt kalnos, un nirēji nevar ienirt jūru un okeānu dzīlēs.

Skābekli plaši izmanto dažādi veidi rūpniecība un ražošana:

dažādu metālu griešanai un metināšanai
iegūt ļoti augsta temperatūra rūpnīcās
lai iegūtu dažādus ķīmiskos savienojumus. lai paātrinātu metālu kušanu.

Skābekli plaši izmanto arī kosmosa rūpniecībā un aviācijā.

Kopš bērnības mēs zinām, ka koki ir galvenais skābekļa avots uz planētas. Vēlāk bioloģijas stundās uzzināju, ka skābeklis rodas fotosintēzes rezultātā – process, kas notiek augu lapu zaļajās šūnās gaismā. No vienkāršas vielas- ūdens un oglekļa dioksīds Veidojas sarežģīti ķīmiskie savienojumi – cukuri, kas pēc tam tiek pārvērsti cietē, šķiedrās, olbaltumvielās un taukos, un izdalās skābeklis.

Ar katru gadu uz mūsu planētas paliek arvien mazāk mežu. Kāpēc mēs nejūtam skābekļa trūkumu? Varbūt augi absorbē ogļskābo gāzi un to saražotā skābekļa cilvēkiem pietiek? Es nolēmu veikt eksperimentus un pierādīt, ka zaļie augi absorbē oglekļa dioksīdu no gaisa un izdala skābekli.

Pieredzes apraksts

Aprīkojums: istabas augs ar lielām lapām, divas litru burkas, stikla šķīvji (vai nomaiņa), vazelīns, plašs ūdens trauks, stikla (plastmasas vai cita) tūbiņa 30-40 cm garumā, šķembas, sērkociņi.

Eksperimenta gaita:

Mēs ieliekam 5-6 lielas lapas, noplūktas no istabas augs. Burku ar lapiņām piepildām ar ūdeni, pārklājam ar šķīvi un, apgriežot otrādi, nolaižam plašā ūdens traukā.

Tad mēs izspiežam ūdeni no burkas, izelpojot oglekļa dioksīdu caur cauruli. Cieši piespiežot burkas kakliņu ar šķīvi zem ūdens, izņemiet to no ūdens un apgrieziet. Mēs darām to pašu ar burku bez lapām. Atveram burku un iespraužam iekšā degošu šķembu.

Gaisma uzreiz nodzisa. Līdz ar to gaiss ir piesātināts ar oglekļa dioksīdu. Darīsim to pašu ar otro burku.

Pārklājiet burku kakliņus ar vazelīnu. Noliksim pie loga. Jūs varat atstāt gaismu ieslēgtu uz nakti.

Pēc dienas vai divām uzmanīgi atveram gaismā esošo lapu burciņu un nolaižam tajā degošu šķembu.

Šķemba deg, tas nozīmē, ka ir parādījies skābeklis, jo degšanai ir nepieciešams skābeklis. Mēs darām to pašu ar otro burku. Lāpa nodziest.

* Gaiss burkā ar lapām, stāvot gaismā, mainījās - tajā parādījās skābeklis;

* Otrajā bankā izmaiņas nebija.

Tas nozīmē, ka lapas gaismā ražo skābekli.

Problēma

Tad man radās jautājums: ja uz ziemu lielāka teritorija Zemes koki met lapas, kāpēc mēs nejūtam skābekļa trūkumu? Kāpēc mēs ziemā nesmacam?

Un es ierosināju: varbūt ir kāds cits skābekļa avots?

1. Apkopot informāciju literatūrā, internetā par interesējošo tēmu.

2. Atrodiet atbildes uz problemātiski jautājumi:

> Cik skābekļa viens koks saražo gadā? Cik daudz oglekļa dioksīda tas absorbē?

> Cik daudz skābekļa vidēji cilvēkam gadā nepieciešams, lai elpotu?

> Kāda ir mežu platība uz planētas?

> Cik cilvēku dzīvo uz planētas?

> Kur vēl izmanto skābekli, izņemot cilvēka elpošanu? Kādā daudzumā?

> Vai koki ražo pietiekami daudz skābekļa, lai varētu elpot?

3. Izdarīt secinājumus. Sagatavojiet sava darba prezentāciju.

1. Cik daudz skābekļa viens koks saražo gadā? Cik daudz oglekļa dioksīda tas absorbē?

Vidēji viens koks saražo 2,5 kilogramus skābekļa dienā un 912,5 kilogramus skābekļa gadā. Ir zināms, ka 50 m zaļa meža 1 stundā absorbē tikpat daudz oglekļa dioksīda, cik cilvēks to izdala elpojot 1 stundā, t.i., 40 g.

Aprēķināsim visas cilvēces saražotā oglekļa dioksīda daudzumu (6 miljardi) 1 dienā un oglekļa dioksīda daudzumu, kas spēj absorbēt visu meža platību (4 miljardus hektāru):

50 m x 24 h = 1200 m - D meža, kas nepieciešams, lai absorbētu oglekļa dioksīdu, ko saražo 1 cilvēks dienā.

1200 x 6 miljardi = 720 000 000 hektāru - S meži, kas nepieciešami, lai absorbētu visas cilvēces saražoto oglekļa dioksīdu 1 dienā.

720 000 000 hektāru: 4 000 000 000 hektāru = 0,18 reizes – tik daudz reižu mazāk nekā esošajam mežam S, kas nepieciešams, lai absorbētu visas cilvēces radīto oglekļa dioksīdu.

Vēlos norādīt, ka dažādi avoti sniedz dažādus datus, tāpēc aprēķini ir aptuveni.

2. Cik daudz skābekļa vidēji cilvēkam gadā nepieciešams, lai elpotu?

Vienam cilvēkam dienā nepieciešami 0,83 kg skābekļa, lai elpotu; 302,95 kg skābekļa gadā.

3. Kādu platību uz planētas aizņem meži?

Aplēstā mežu platība uz planētas ir nedaudz vairāk nekā 4 miljardi hektāru jeb 30% no sauszemes platības. Taču ne visas šīs zemes aizņem paši koki – tās ietver arī izcirtumus, ceļus un izcirtumus. Meži aizņem apmēram 3 miljardus hektāru.

4. Cik cilvēku dzīvo uz planētas?

Uz planētas dzīvo vairāk nekā 6 miljardi cilvēku.

5. Kur vēl, izņemot cilvēka elpošanu, tiek izmantots skābeklis? Kādā daudzumā?

Dedzinot 1 kg ogļu vai malkas, tiek patērēti vairāk nekā 2 kg skābekļa. Tas ir aptuveni skābeklis, ko ražo viens koks.

Viena vieglā automašīna sadedzina 1825 kg skābekļa uz katriem 100 km. Tas ir aptuveni skābeklis, ko ražo 734 koki. 1 kg benzīna sadedzināšanai nepieciešami aptuveni 300 kg skābekļa, un darba stundā vidēja vieglā automobiļa dzinējs uzņem tik daudz skābekļa, cik cilvēkam nepieciešams elpot mēneša laikā. Ik gadu automašīna no atmosfēras uzņem vidēji vairāk nekā 4 tonnas skābekļa, ar izplūdes gāzēm izdalot aptuveni 800 kg oglekļa monoksīda, aptuveni 40 kg slāpekļa oksīdu un gandrīz 200 kg dažādu ogļūdeņražu. Ja šos skaitļus reizina ar 400 miljoniem globālā autoparka vienību, varat iedomāties, cik lielu apdraudējumu slēpj pārmērīga motorizācija.

6. Vai koki ražo pietiekami daudz skābekļa, lai planētas iedzīvotāji varētu elpot?

Daudz skābekļa izdala tropu meži, kurus mēdz dēvēt par >. Tai pašā laikā, tiesa, klusē, ka pēc gada tropu meži patērē gandrīz tikpat daudz skābekļa, cik saražo. To tērē organismu elpošanai, kas sadala gatavās organiskās vielas, galvenokārt baktērijas un sēnītes.

Meža platība ir aptuveni 3 miljardi hektāru, aptuveni 0,8 hektāri uz vienu cilvēku. Tas nav tik daudz. 14-15% aizņem ziemeļu skujkoku meži(Krievija, Kanāda un ASV), 55-60% - tropu meži. Kanādā ir visvairāk mežu uz vienu iedzīvotāju – 9,4 hektāri.

Ja iedomājaties, ka viena automašīna vidēji gadā sadedzina 1825 kilogramus skābekļa. Un viens koks saražo 912,5 kilogramus gadā. Pasaulē ir 400 miljoni automašīnu, un to skaits nepārtraukti pieaug. Koku skaits pastāvīgi samazinās.

Kopējais skābekļa ražošanas ātrums augos fotosintēzes laikā 1 gadā ir 1,55x10 tonnas.

Skābekļa patēriņš uz 1 gadu - 2,16x1010 tonnas.

Izanalizējot informāciju un veicot aprēķinus, uzzināju, ka ar skābekli, ko meža augi rada fotosintēzes laikā, elpošanai nepietiek.

Rodas jautājums: vai ir citi skābekļa avoti?

Es sāku vākt informāciju, lai atbildētu uz šo jautājumu. Izrādījās, ka koku saražotā skābekļa daļa ir 10 - 30% (saskaņā ar dažādi avoti) no visa atmosfērā esošā skābekļa. Atlikušos 70 - 90% mums atdod Okeāns. Skābekli fotosintēzes rezultātā ražo ūdens kolonnā dzīvojošas zilaļģes un fitoplanktons, no kuriem dažas ir zilaļģes. Un tā kā okeāna platība ir trīs reizes lielāka un tajā ir vairāk fitoplanktona ar aļģēm nekā koki uz sauszemes, okeāns ražos vairāk skābekļa.

Pēc atbildes uz maniem jautājumiem es uzzināju, ka uz zemes ir arī citi skābekļa avoti. Un šie avoti ražo daudz vairāk skābekļa nekā koki. Bet tas nemazina mežu lomu uz planētas. Augi ir vienīgie avoti barības vielas. Galu galā dzīvnieki nav spējīgi paši ražot enerģiju. Tie ir atkarīgi no augu radīto barības vielu piegādes un saņem no tiem vitālo enerģiju.

Dabā viss ir savstarpēji saistīts. Okeāna piesārņojums var izraisīt skābekļa samazināšanos uz planētas. Tropu lietus mežiem ir būtiska nozīme klimata regulēšanā uz mūsu planētas: tie ieņem īpašu vietu skābekļa, oglekļa un ūdens ciklos. Vairāk nekā 50% mūsu planētas jau ir iznīcināti. lietus meži, un to iznīcināšana turpinās.

Mums ir jāsargā un jāsaglabā viss, ko daba mums ir devusi.

valsts budžets izglītības iestāde papildu

bērnu izglītība Bērnu (jauniešu) jaunrades pils

Sanktpēterburgas Puškinas rajons

Valsts budžeta izglītības iestāde vidusskola №530

ar padziļinātu dabas un matemātikas priekšmetu apguvi

Sanktpēterburgas Puškinas rajons

DARBA TĒMA:

"Skābekļa avoti uz mūsu planētas"

Darbu pabeidza 2.b klases skolnieks

GBOU skola Nr.530 ar padziļinātu izpēti

dabas un matemātiskā cikla priekšmeti:

Komburlija Ksenija

Vadītājs: Jansons Lina Viktorovna,

skolotājs sākumskolas

Sanktpēterburga - Puškins

2016. gads

Saturs

Ievads………………………………………………………………………………… 3

Hipotēze, pētījuma mērķis………………………………………………………. 4

Mērķi……………………………………………………………………………………. 4

1. nodaļa. Literatūras apskats

2. nodaļa. Praktiskā daļa

Secinājumi………………………………………………………………………………. 17

Secinājums ……………………………………………………………………………. 18

Atsauces………………………………………………………………………………. 19

Ievads

Mēs bieži dzirdam, ka koki ir galvenais skābekļa avots uz planētas. Bet vai tā ir taisnība? Savā pētnieciskajā darbā mēģināju noskaidrot, vai koki patiešām ir galvenais skābekļa avots, vai tam ir cita izcelsme.

Skābekļa īpatsvars gaisā ir 21%. Visu skābekli, ko elpo gandrīz visas dzīvās būtnes uz mūsu planētas, augi izdala fotosintēzes laikā, kas notiek augu lapu zaļajās šūnās gaismā. No vienkāršām vielām veidojas sarežģīti ķīmiski savienojumi, kas pēc tam nonāk skābeklī. Šī dzīvībai svarīgā gāze paceļas atmosfērā un pēc tam vienmērīgi sadalās pa visu to.

Katru gadu uz mūsu planētas paliek arvien mazāk mežu. Kāpēc mēs nejūtam skābekļa trūkumu? Nesen, skatoties TV šovu, dzirdēju, ka Pasaules okeāns saucas “ planētas plaušas" Es prātoju, kāds ar to saistīts okeāns, ja tas ir milzīgs ūdens daudzums. Izrādās, ka skābeklis ūdenī rodas fotosintēzes rezultātā, ko veic ūdens kolonnā dzīvojošs fitoplanktons.

Nolēmu izpētīt dažādu literatūru, interneta resursus, kā arī veikt eksperimentus un noskaidrot, kas patiesībā ir galvenais skābekļa avots uz mūsu planētas.

Hipotēze

Vai ir iespējams, ka Pasaules okeāna ūdeņos saražotais skābeklis milzīgos daudzumos nonāk atmosfērā, un to izmanto ne tikai okeāna iedzīvotāji?

Mērķis pētnieciskais darbs:

Uzziniet, kas ir galvenais skābekļa avots uz mūsu planētas un kāpēc Pasaules okeānu sauc par "planētas plaušām".

Uzdevumi

Apkopojiet informāciju par interesējošo tēmu.

Uzziniet par fotosintēzes procesu, kas ir galvenais skābekļa avots uz Zemes.

Atrodi atbildi uz jautājumu:

Kur vēl bez elpošanas tiek izmantots skābeklis un kādā daudzumā?

Izpētiet galvenos skābekļa avotus un veiciet salīdzinošu analīzi.

Apkopojiet darba rezultātus un izdariet secinājumus.

1. nodaļa. Literatūras apskats

1.1 Okeānos

Visa Pasaules okeāna virsma ir saskarē ar atmosfēru. Un tas ir dabiski, ka šo elementu mijā notiek intensīva apmaiņa starp tiem. Gāzes, mitrums un siltums pārvietojas abos virzienos. Katru dienu atmosfērā tvaiku veidā atrodas aptuveni 13 tūkstoši kubikkilometru ūdens. Šis pastāvīgais mitruma fonds tiek pastāvīgi papildināts, jo ūdens iztvaiko no okeāna virsmas, un tas tiek patērēts, nokrītot uz planētas virsmas nokrišņu veidā.

Kopējais svarsŪdens, ko okeāns izdala atmosfērā, ir aptuveni 355 tūkstoši kubikkilometru gadā. Atpakaļ, no gaisa uz jūru, atgriežas tikai 320 tūkstoši kubikkilometru. Pārējais ūdens (35 tūkstoši kubikkilometru) iziet sarežģītu ciklu uz sauszemes, pirms atgriežas okeānā.

Tādējādi tikai viena desmitā daļa no milzīgā mitruma daudzuma, kas iztvaiko no Pasaules okeāna virsmas, apūdeņo mežus un laukus, un deviņas desmitdaļas cirkulē slēgtajā “jūras atmosfēras” sistēmā.

Atmosfēras apakšējos slāņos gaiss sastāv no 78 procentiem slāpekļa un 21 procenta skābekļa (turklāt tajā ir cēlgāzes ūdeņradis un oglekļa dioksīds, kas kopā veido 1 procentu no tilpuma). Dažādu gāzu šķīdība ūdenī atšķiras; tur skābeklis tajā izšķīst daudz vieglāk nekā slāpeklis, tāpēc skābekļa un slāpekļa tilpuma attiecība okeāna ūdeņos ir 1:2, nevis 1:4, kā gaisā.

Pasaules okeāna ūdeņos izšķīdinātais skābeklis pilnībā apmierina vajadzību jūras organismi, tās dēļ notiek arī organisko un minerālo produktu oksidēšanās. Neskatoties uz to, ūdenī vienmēr ir lieks skābeklis, kas iztvaiko atmosfērā. Īpaši bagātīgi tas atmosfērā nonāk augšanas vietās jūras augi, galvenokārt vienšūnu planktona aļģes.

Zinātnieki norāda, ka viss mūsu planētas gaisa apvalkā esošais skābeklis veidojies fotosintēzes ceļā un tā klātbūtni atmosfērā uztur zaļie augi. Kā zināms, divdesmitajā gadsimtā pilsētu un rūpniecības uzņēmumu izaugsmes rezultātā strauji samazinājās zaļo augu aizņemtās zemes platības. Īpaši katastrofāli sarūk mežu platības, kas nodrošina ievērojamu daļu no sauszemes veģetācijas sintezētā skābekļa.

Šajā sakarā okeāna loma Zemes gaisa čaulas atjaunošanā palielinās vēl vairāk. Okeāni ne tikai bagātina atmosfēru ar skābekli, bet arī palīdz izvadīt no tās oglekļa dioksīdu, kas veidojas dzīvo organismu elpošanas rezultātā un kā viena no iežu iznīcināšanas un vulkāniskās aktivitātes sekām. Šīs vielas relatīvais daudzums gaisā ir niecīgs un vienāds (pēc tilpuma) ar 0,03 procentiem. Tomēr tās loma globālā veidošanā klimatiskie apstākļi un normālai dzīves attīstībai ir pilnīgi nesamērīgi tik mazai vērtībai.

1.2 Kas ir skābeklis?

Tātad, kas ir skābeklis? Skābeklis ir neredzama gāze, bez garšas, smaržas un normālos apstākļos gāzveida.

Daudzi zinātnieki pagātnē uzminēja, ka pastāv viela ar īpašībām, par kurām mēs tagad zinām, ka tās piemīt skābeklim.

Skābekli gandrīz vienlaikus atklāja divi izcili 18. gadsimta otrās puses ķīmiķi. Zviedrs Karls Vilhelms Šēle un anglis Džozefs Prīstlijs. Šēle skābekli saņēma agrāk, bet viņa traktāts “Par gaisu un uguni”, kurā bija informācija par skābekli, tika publicēts vēlāk nekā vēstījums par Prīstlija atklājumu.

Skābeklis ir visizplatītākais elements uz mūsu planētas. Tas ir daļa no ūdens (88,9%), bet klāj 2/3 no virsmas globuss, veidojot to ūdens apvalks hidrosfēra. Skābeklis ir otrajā vietā pēc daudzuma un pirmajā vietā pēc svarīguma dzīvībai sastāvdaļa Zemes atmosfēras gaisa apvalks, kur tas veido 21% (pēc tilpuma) un 23,15% (pēc masas). Skābeklis ir daudzu cieto apvalku minerālu sastāvdaļa zemes garoza litosfēra: no katriem 100 zemes garozas atomiem skābeklis veido 58 atomus.

Kā jūs jau zināt, parastais skābeklis pastāv O formā 2 . Tā ir bezkrāsaina, bez smaržas un garšas gāze. Šķidrā stāvoklī skābeklim ir gaiši zila krāsa, cietā stāvoklī tas ir zils. Skābekļa gāze ūdenī šķīst labāk nekā slāpeklis un ūdeņradis.

Skābeklis ir iesaistīts arī lēnos oksidācijas procesos dažādas vielas normālā temperatūrā. Šie procesi ir ne mazāk svarīgi kā degšanas reakcijas. Tādējādi lēnā pārtikas oksidēšanās mūsu ķermenī ir enerģijas avots, no kura ķermenis dzīvo. Skābekli šim nolūkam piegādā hemoglobīns asinīs, kas spēj izveidot vāju savienojumu ar to jau plkst. istabas temperatūra. Oksidēts hemoglobīns Oksihemoglobīns piegādā skābekli visiem organisma audiem un šūnām, kas oksidē olbaltumvielas, taukus un ogļhidrātus (pārtikas sastāvdaļas), tādējādi veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni un atbrīvojot organisma darbībai nepieciešamo enerģiju.

Skābekļa loma cilvēku un dzīvnieku elpošanas procesā ir ārkārtīgi svarīga.

Augi arī absorbē atmosfēras skābeklis. Bet, ja tumsā notiek tikai tas, ka augi uzņem skābekli, tad gaismā notiek vēl viens pretējs process - fotosintēze, kuras rezultātā augi absorbē oglekļa dioksīdu un izdala skābekli. Tā kā fotosintēzes process ir intensīvāks, augi gaismā izdala daudz vairāk skābekļa, nekā tie absorbē elpošanas laikā. Tādējādi Zemes brīvā skābekļa saturs tiek saglabāts zaļo augu dzīvībai svarīgās aktivitātes dēļ.

1.4 Fotosintēze

Fotosintēze - ir cukuru veidošanās no ūdens un oglekļa dioksīda, izmantojot enerģiju saules gaisma, kas izdala “ražošanas atkritumus” – skābekli, kas nepieciešams gandrīz visu organismu elpošanai. Elpojot, no jauna veidojas oglekļa dioksīds, kas nepieciešams fotosintēzei. Fotosintēze uztur šo divu gāzu līdzsvaru atmosfērā.

Saules enerģiju fotosintēzei uztver pigmenta hlorofils, kas dod zaļš zāle un lapas. Šim pigmentam ir liela nozīme fotosintēzes procesā.

Aļģēs hlorofils atrodas hromatoforos (pigmentu saturošās un gaismu atstarojošās šūnās), kurām ir dažāda forma. Brūnajām un sarkanajām aļģēm, kas dzīvo ievērojamā dziļumā, kur ir grūti piekļūt saules gaismai, ir citi pigmenti.Fotosintētiskie organismi atrodas uztura piramīdas pašā apakšā, tāpēc tie ir barības avots visai dzīvībai uz planētas. Fotosintēzes laikā izdalītais skābeklis nonāk atmosfērā. IN augšējie slāņi Ozons veidojas no skābekļa atmosfērā. Ozona vairogs aizsargā Zemes virsmu no cietas ultravioletais starojums, kas ļāva dzīviem organismiem sasniegt zemi.

2. nodaļa. Praktiskā daļa

2.1. Augi absorbē oglekļa dioksīdu no gaisa un izdala skābekli.

Es nolēmu veikt eksperimentus un pierādīt, ka zaļie augi absorbē oglekļa dioksīdu no gaisa un izdala skābekli.

Eksperimenta gaita:

Vienā burciņā liekam no telpauga noplūktas lapas. Es izmantoju sveci, lai izspiestu skābekli no burkas, t.i. Degšanas procesā slēgtā burkā skābeklis pārvēršas oglekļa dioksīdā, un svece nodziest. Burku cieši aizveru ar vāku.

Mēs darām to pašu ar burku bez lapām.

Eksperimenta rezultātā man paliek 2 slēgtas burkas ar ogļskābo gāzi, savukārt viena burka ir tukša, bet otrā ir istabas auga lapas.

Burkas cieši aizveram un atstājam uz 2 dienām, kamēr tās pakļauj saules gaismai un mākslīgajai gaismai (lampas gaismai).

Pēc divām dienām uzmanīgi atveriet burku ar lapām (jāpiebilst, ka uz burkas sieniņām ir izveidojies neliels mitrums) un nolaidiet tajā degošu sveci. Svece deg, tas nozīmē, ka ir parādījies skābeklis, jo. tas ir nepieciešams sadegšanai.

To pašu eksperimentu veicam ar otro burciņu, svece nodziest.

Secinājums:

Gaiss burkā ar lapām, stāvot gaismā, mainījās - tajā parādījās skābeklis;

Otrajā bankā izmaiņas nebija.

Tātad lapas gaismā ražo skābekli.

Šeit man ir jautājums:Ja koki un krūmi ziemā nomet lapas lielā daļā Zemes, tad kāpēc mēs nejūtam skābekļa trūkumu?

Es turpināju savu pētījumu.

2.2 Skābekļa izmantošanas veidi

Pētot skābekļa lomu atmosfērā, noskaidroju, ka molekulārā skābekļa zudums no atmosfēras notiek ne tikaielpošanas rezultātā.

Cilvēkam elpošanai nepieciešami aptuveni 830 grami skābekļa dienā, bet gadā – 302,95 kg skābekļa. Vidēji viens koks saražo 2,5 kg skābekļa dienā un 912,5 kg skābekļa gadā. Ir zināms, ka 50 kv. m zaļa meža 1 stundā absorbē tik daudz oglekļa dioksīda, cik viens cilvēks izdala elpojot 1 stundā, t.i. 40 g.

Oglekļa dioksīda daudzums, ko saražo visa cilvēce (6 miljardi) 1 dienā, un oglekļa dioksīda daudzums, kas spēj absorbēt visu meža platību (4 miljardi hektāru):

50 m 2 x 24 stundas = 1200 m 2 - S meža, kas nepieciešams, lai absorbētu oglekļa dioksīdu, ko saražo 1 cilvēks dienā.

1200 x 6 miljardi = ha - S meži, kas nepieciešami, lai absorbētu visas cilvēces saražoto oglekļa dioksīdu 1 dienā.

Aprēķini ir aptuveni, jo dažādi avoti sniedz dažādus datus.

Aplēstā mežu platība uz planētas ir nedaudz vairāk nekā 4 miljardi hektāru jeb 30% no sauszemes platības. Bet ne visas šīs zemes ir aizņemtas ar kokiem - tajās ietilpst arī izcirtumi, ceļi un izcirtumi. Meži aizņem apmēram 3 miljardus hektāru. Uz planētas dzīvo vairāk nekā 6 miljardi cilvēku. Dedzinot 1 kg ogļu vai malkas, tiek patērēti vairāk nekā 2 kg skābekļa. Tas ir aptuveni skābeklis, ko ražo viens koks.

Viena vieglā automašīna sadedzina 1825 kg skābekļa uz katriem 100 km. Tas ir aptuveni skābeklis, ko ražo 734 koki. 1 kg benzīna sadedzināšanai nepieciešami aptuveni 300 kg skābekļa,

Ja šos skaitļus reizina ar 400 miljoniem globālā autoparka vienību, varat iedomāties, cik lielu apdraudējumu slēpj pārmērīga motorizācija.

Daudz skābekļa izdala tropu meži, kurus bieži sauc par "planētas plaušām". Tajā pašā laikā, tiesa, klusē, ka gada laikā tropu meži patērē gandrīz tikpat daudz skābekļa, cik tie saražo. To tērē organismu elpošanai, kas sadala gatavās organiskās vielas, galvenokārt baktērijas un sēnītes.

Tādējādi aptuveni 60% skābekļa tiek iztērēti, kā nav pārsteidzoši, nevis mūsu planētas iedzīvotāju elpošanai, bet gan mirušo organismu sadalīšanai (pūšanai) un ražošanas darbības persona.

Secinājums: Skābeklis ne tikai dod mums iespēju dziļi elpot, bet arī darbojas kā sava veida krāsns atkritumu dedzināšanai.

Un tā: godpilnajā 3. vietā -mūsu mīļākie meži!

Jā, pastāv uzskats, ka “planētas plaušas” ir meži, jo tiek uzskatīts, ka tie ir galvenie skābekļa piegādātāji atmosfērā. Tomēr patiesībā tas tā nav.

Neviens neapstrīd, ka meži, protams, ir jāsaglabā un jāaizsargā. Tomēr nepavisam ne tāpēc, ka tās ir šīs bēdīgi slavenās “plaušas”. Jo patiesībā viņu ieguldījums mūsu atmosfēras bagātināšanā ar skābekli ir praktiski nulle.

Kā zināms, jebkurš koks nav mūžīgs, tāpēc, kad pienāks laiks, tas nomirst. Kad meža milža stumbrs nokrīt zemē, tā ķermeni ļoti ilgā laika posmā sadala tūkstošiem sēņu un baktēriju. Visi no tiem izmanto skābekli, ko ražo izdzīvojušie augi. Pēc pētnieku aprēķiniem, šāda "attīrīšana" aizņem apmēram astoņdesmit procentus no "meža" skābekļa. Bet atlikušie 20 procenti skābekļa vispār nenonāk “vispārējā atmosfēras fondā”, un tos izmanto arī meža iemītnieki “uz zemes” savām vajadzībām. Galu galā arī dzīvniekiem, augiem, sēnēm un mikroorganismiem ir jāelpo. Tā kā visi meži parasti ir ļoti blīvi apdzīvotas vietas, ar šo atlikumu pietiek, lai apmierinātu tikai pašu iedzīvotāju vajadzības pēc skābekļa. Kaimiņiem (piemēram, pilsētu iedzīvotājiem, kur ir maz vietējās veģetācijas) nekas neatliek.

Kurš tad ir 2. vietā?

Uz sauszemes tie, dīvainā kārtā, ir kūdras purvi.

Ikviens zina, ka, augiem mirstot purvā, to organismi nesadalās, jo baktērijas un sēnītes, kas veic šo darbu, nevar dzīvot purva ūdenī - ir daudz dabisko antiseptisku līdzekļu, ko izdala sūnas.

Tātad atmirušās augu daļas, nesadaloties, nogrimst apakšā, veidojot kūdras nogulsnes. Un, ja nenotiek sadalīšanās, tad skābeklis netiek izšķiests. Tāpēc purvi kopējā fondā iegulda aptuveni 50 procentus no saražotā skābekļa (otru pusi izmanto šo neviesmīlīgo, bet ļoti noderīgo vietu iedzīvotāji).Tomēr purvu devums kopējā " labdarības fonds skābeklis" nav ļoti liels, jo uz Zemes to nav tik daudz.

Mikroskopiskās okeāna aļģes, kuru kopumu zinātnieki dēvē par fitoplanktonu, daudz aktīvāk iesaistās “skābekļa labdarībā”.

Šīs radības ir tik mazas, ka tās ir gandrīz neiespējami redzēt ar neapbruņotu aci.

Tomēr viņu kopējais daudzumsļoti liels, to skaits sasniedz miljonos miljardus. Viss pasaules fitoplanktons ražo 10 reizes vairāk skābekļa, nekā nepieciešams elpošanai.

Un viņiem tiek piešķirta 1. vieta!

Kā jau gaidīju, pārpalikums iztvaiko atmosfērā.

Lai pārbaudītu savu pieņēmumu, es nolēmu veikt eksperimentu , kam es paņēmu ūdensaugus ar ūdeni no akvārija un ievietoju tos burciņā kopā ar mazajiem gliemežiem.

Svece slēgtā burkā degusi 15 sekundes, patērējusi skābekli, tā nodzisusi.

Vāciņā esošo caurumu aizklāju ar plastilīnu un atstāju burku uz loga.

2 dienu laikā.

Gliemeži palika dzīvi, bet svece izdega 5 sekundes.

Secinājums:

Pateicoties augam, ūdens un oglekļa dioksīda burkā atkal parādījās skābeklis - daļu izmantoja gliemeži, bet daļu iztērēja sadedzināšanai. Tas nozīmē, ka dabā notiek tieši tā – gāzu apmaiņa starp okeānu un atmosfēru!

Visa Pasaules okeāna virsma ir saskarē ar atmosfēru. Un tas ir dabiski, ka šo elementu mijā notiek intensīva apmaiņa starp tiem. Gāzes, mitrums un siltums pārvietojas abos virzienos. Saskaņā ar aptuvenām aplēsēm Pasaules okeāna augi (apmēram 360 miljonu km2 platībā) katru gadu spēj pārvērst 20–155 miljardus tonnu oglekļa organiskās vielās. Tajā pašā laikā tie izmanto tikai 0,11% no saules enerģijas, kas nokrīt uz Zemes virsmas.

Kas attiecas uz skābekļa patēriņu līķu sadalīšanai, tad okeānā tie ir ļoti zemi - aptuveni 20 procenti no kopējās produkcijas. Tas notiek sakarā ar to, ka mirušie organismi tūdaļ noēd miskastes, kuras jūras ūdens liels ļaužu skaits tiešraidē. Tos savukārt pēc nāves ēdīs citi slazdītāji un tā tālāk, proti, līķi ūdenī gandrīz nekad neguļ. Tās pašas atliekas, kuras vairs nevienu īpaši neinteresē, nokrīt dibenā, kur dzīvo maz cilvēku, un vienkārši nav kam tās sadalīt (tā veidojas labi zināmās dūņas), tas ir, šajā gadījumā skābeklis netiek patērēts.

Tātad Pasaules okeāns aizņem 70% zemes un piegādā atmosfērā apmēram 40 procentus no fitoplanktona ražotā skābekļa. Tieši šī rezerve tiek patērēta tajos apgabalos, kur tiek ražots ļoti maz skābekļa. Pēdējie, papildus pilsētām un ciemiem, ietver tuksnešus, stepes un pļavas, kā arī kalnus.

Okeāni ne tikai bagātina atmosfēru ar skābekli, bet arī palīdz izvadīt no tās oglekļa dioksīdu, kas veidojas dzīvo organismu elpošanas rezultātā un kā viena no akmeņu un vulkānisko iznīcināšanas sekām.

aktivitātes.

Secinājums:

Pasaules okeāna ūdeņos izšķīdinātais skābeklis pilnībā apmierina jūras organismu vajadzības, tas arī veicina organisko un minerālo produktu oksidēšanos.

skābekļa pārpalikums iztvaiko atmosfērā. Īpaši bagātīgi tas nonāk atmosfērā vietās, kur aug jūras augi, galvenokārt vienšūnas planktona aļģes.

Okeāns no atmosfēras izvada lieko oglekļa dioksīdu.

Secinājums.

Kā zināms, 21. gadsimtā pilsētu un rūpniecības uzņēmumu izaugsmes rezultātā ir strauji samazinājusies zaļo augu aizņemtā zemes platība. Īpaši katastrofāli sarūk mežu platības. Šajā sakarā okeāna loma Zemes gaisa čaulas atjaunošanā palielinās vēl vairāk. Tātad, dīvainā kārtā, cilvēce dzīvo un plaukst uz Zemes, pateicoties mikroskopiskajām "skābekļa rūpnīcām", kas peld uz okeāna virsmas. Tās jāsauc arī par "planētas plaušām". Un visos iespējamos veidos pasargāt no naftas piesārņojuma, saindēšanās ar smagajiem metāliem utt., jo, ja viņi pēkšņi pārtrauks savu darbību, jums un man vienkārši nebūs ko elpot.

Atsauces

Valērija Le Du "Jūras pasaule". Maskava: Makhaon, 2005.

Monin A S. Zemes vēsture. L.: Nauka, 1977..

Pimons M.R. “Jūras noslēpumi”. Maskava: Makhaon, 2006.

Stepanovs V.N. Pasaules okeāna daba. M.: Izglītība, 1982. gads.

Tarasovs V.I. "Hidrosfēra": Apmācība. Usūrijas Valsts pedagoģiskais institūts, 2004.

Pasaules ūdens bilance un ūdens resursi Zeme. L.: Gidrometeoizdat, 1974. gads

Pasaules ūdens bilance un Zemes ūdens resursi. L.: Gidrometeoizdat, 1974. gads.

Zinātāja enciklopēdija "Zaļā planēta". Maskava, “Swallowtail”-2006

Enciklopēdija bērniem. Maskavas "Swallowtail" - 2013

Enciklopēdija skolēniem. Maskavas "Swallowtail" - 2011

Fotosintēze – Vikipēdija.

Pasaules okeāns - Vikipēdija.

Skābeklis – Vikipēdija.

Vienu miljardu gadu Zemes atmosfēru galvenokārt veido slāpeklis (20–78%) un skābeklis (5–21%). Mūsdienu Zemes atmosfēra tilpuma procentos satur: slāpekli - 78%, skābekli - 21, oglekļa dioksīdu - 0,03, argonu - 0,93, atlikušos 0,04% aizņem hēlijs, metāns, kriptons, slāpekļa oksīds, ūdeņradis, ksenons. Salīdzinoši lielais argona saturs atmosfērā - 40 ir izskaidrojams ar to, ka Zemes zarnās tajā tiek pārveidots liels daudzums radioaktīvā kālija - 40 fizikālie parametri Atmosfēra ir šāda: atmosfēras slāņa biezums ir līdz 1000 kilometriem, masa ir 5·10 18 kg, spiediens uz planētas virsmas ir 1 atmosfēra.

Tabula parāda evolūcijas izmaiņas atmosfēras ķīmiskais sastāvs pagātnē un nākotnē 2 miljardus gadu nākotnē (%). Apskatīsim šo izmaiņu iemeslus ķīmiskais sastāvs Zemes atmosfēra.

1 . Oglekļa dioksīds CO2 rodas masīvu vulkāna izvirdumu rezultātā. Nav vienprātības par tā procentuālo sastāvu atmosfērā pirms 4–5 miljardiem gadu. Mūsdienu vulkānu izvirdumu gāzes sastāvs satur 40% no svara oglekļa dioksīda, bet slāpekļa N 2 - 2%. Tomēr var pieņemt, ka agrāk oglekļa dioksīdam bija spēja uzkrāties līdz pat 90% atmosfērā. Tas ir tāpēc, ka CO 2 un N 2 ir visinertākie ķīmiskie savienojumi atmosfēra, un tie gandrīz nereaģē ar citiem elementiem. Atlikušās vulkāniskās gāzes (HCl, CN, HF, SO 2, NH 3 u.c.) ir ārkārtīgi agresīvas sastāvdaļas, tāpēc tās ātri “iznīcināja”, savienojoties ar iežu metāliem un vielām. vulkāniskā lava, ūdenī izšķīdināti sāļi. Līdz ar to oglekļa dioksīda un slāpekļa procentuālais daudzums nepārtraukti pieauga, bet pārējās gāzes pakāpeniski samazinājās.

Kļūst skaidrs, kā oglekļa dioksīda saturs jaunās Zemes atmosfērā varētu palielināties līdz 90%, bet slāpekļa saturs mūsu laikā ir sasniedzis 78%. Galvenie oglekļa dioksīda patērētāji ir augi. Oglekļa dioksīda avoti ir vulkāni, rūpniecība un dzīvnieku elpošana. Galvenie uzglabāšanas rezervuāri ir atmosfēra un okeāns.

A) Galvenie oglekļa dioksīda "glabāšanas rezervuāri" uz Zemes.

1) Tagad atmosfērā ir 0,03% oglekļa dioksīda, kas ir 2 · 10 15 kilogrami. Tajā pašā laikā uz Zemes aug 10 16 kg augu (pēc A. Vinogradova domām), kas gadā absorbē vairāk nekā 10 14 kg oglekļa dioksīda. Tad oglekļa dioksīda pietiks tikai 20 gadiem.

2) Liels oglekļa dioksīda “rezervuārs” ir okeāni un jūras, jo to ūdeņos ir izšķīdināti 5,10 16 kg oglekļa dioksīda. Tad tikai 500 gadus flora Zeme varētu patērēt hidrosfērā izšķīdušo oglekļa dioksīdu. Oglekļa dioksīds no atmosfēras joprojām lielos daudzumos izšķīst okeānu un jūru ūdeņos. Satraucoši ir tas, ka oglekļa dioksīda procentuālais daudzums atmosfērā nākotnē turpinās samazināties, un tāpēc samazināsies arī tā koncentrācija okeānā.

B) Galvenie oglekļa dioksīda avoti uz Zemes.

1) Vulkānu izvirdumi agrāk tie bija vissvarīgākais oglekļa dioksīda avots atmosfērā, un augi bija vienīgie oglekļa dioksīda patērētāji. Pašlaik visi vulkāni atmosfērā izdala 10 9 kg oglekļa dioksīda gadā, un civilizācija sadedzina organisko kurināmo un tādējādi arī papildina atmosfēru ar oglekļa dioksīdu vēl par 3 10 12 kg gadā (t.i., 3000 reižu vairāk nekā vulkāni). Vulkāniskie procesi uz planētas pakāpeniski izzūd, tai “novecojot”. Pēc 1 miljona gadu vulkānisms uz Zemes pilnībā apstāsies.

2) Apmēram 150 gadus joprojām darbosies papildu oglekļa dioksīda avots - civilizācija, kas lielos daudzumos sadedzina fosilās organiskās vielas (ogles, eļļa, malka, degslāneklis - mājas lapa). Bet tad šie minerāli būs izsmelti. Minerālu atradnes, piemēram, ogles, nafta, dabasgāze civilizācija beigsies pēc 150 gadiem, un civilizācija pārtrauks papildināt atmosfēru ar oglekļa dioksīdu, kas rodas, sadedzinot fosilo kurināmo. Tāpēc daži zinātnieki uzskata, ka, neskatoties uz degvielas dedzināšanu 150 gadus, oglekļa dioksīda procentuālais daudzums atmosfērā samazināsies. CO 2 daudzums paliks nemainīgs (0,03%), jo to uzņems augi un notiks kompensējošs biomasas pieaugums Zemes augos. Citi zinātnieki runā par oglekļa dioksīda satura pieaugumu atmosfērā līdz 0,04 - 0,05%, kam līdz 2150. gadam sekos neliela planētas klimata sasilšana. Tā vai citādi, pēc 2150. gada civilizācija paliks bez organiskā degviela un turpināsies globālais oglekļa dioksīda daudzuma samazināšanas process atmosfērā.

3) Oglekļa dioksīds tiek izdalīts atmosfērā arī 10 10 kg apjomā gadā, sadaloties mirušajiem dzīvniekiem un augiem okeānos, jūrās un uz sauszemes. Oglekļa dioksīds izdalās arī no dzīvnieku un cilvēku plaušām, kad tie elpo.

C) Oglekļa dioksīda izzušanas ātrums no Zemes atmosfēras.

Pievērsīsim uzmanību tam, ka, lai gan pēdējo desmitu miljonu gadu laikā visi ir “strādājuši” dabiskie avoti oglekļa dioksīds (vulkānisms, okeāni, sabrukšana), bet oglekļa dioksīda saturs atmosfērā samazinājās un, piemēram, laika gaitā Kainozoja laikmets(vairāk nekā 70 miljonus gadu) samazinājās no 12% (pirms kainozoja laikmeta sākuma) līdz 0,03%, tas ir, 400 reizes. 10 miljonu gadu laikā oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā samazināsies 1000 reizes, procentuālais sastāvs būs 0,000003%. Šāds ogļskābās gāzes satura samazinājums atstāj kaitīgu ietekmi uz visiem augiem, ko apliecina eksperimenti ar augu novietošanu zem stikla zvana un vienlaikus tur samazinot CO 2 saturu. Augi “apēda” visu atmosfērā esošo oglekļa dioksīdu. Gāzes avots barība augiem ir gandrīz izžuvusi. Reaģējot uz to, augi vispirms (pēc 100 tūkstošiem gadu) būs spiesti simtiem reižu samazināt savu biomasu, un galu galā visi augi mirs no oglekļa dioksīda trūkuma atmosfērā.

Oglekļa dioksīdu augi pilnībā pārveidos par skābekli aptuveni 30 miljonu gadu laikā. Zinātnieki uzskata, ka, pateicoties dabiskajam vielu ciklam, oglekļa dioksīds no zemes atmosfēras nepazudīs gandrīz 30 miljonus gadu. Tāpēc var apgalvot, ka pēc 30 miljoniem gadu atmosfērā esošā oglekļa dioksīda trūkuma dēļ notiks pilnīga augu pasaules izzušana. Ir skaidrs, ka vienlaikus ar augu izzušanu notiks zālēdāju nāve. Pēc tam plēsēji izmirs un dzīvnieku pasaule pilnībā izzudīs. Zeme zaudēs visu veidu dzīvību divu ģeokosmisku iemeslu dēļ: oglekļa dioksīda izzušana no atmosfēras un spēcīga planētas virsmas atdzišana.

2 . Skābeklis O2. Tagad mēs varam formulēt vienu no galvenajiem bioloģiskās evolūcijas likumiem: pirmais dzīvās vielas veids Visumā ir augi, kas neorganiskās vielas (CO 2) pārvērš organiskās (koksne, lapas, augļi, ziedi). Otrs dzīvās vielas veids Visumā ir dzīvnieku pasaule, kas uz planētas parādās pēc tam, kad augu dzīves laikā okeāni un atmosfēra ir piesātināti ar skābekli (O 2), un augi un citi dzīvnieki kalpo kā barība dzīvniekiem.

A) Galvenais skābekļa avots uz Zemes ir augi.

Pēc 3,5 miljardiem gadu, kad okeānā parādījās pirmie augi (aļģes), uz Zemes notika atmosfēras un okeāna ūdeņu piesātinājuma ar skābekli process. Apmaiņā pret oglekļa dioksīda absorbciju augi atmosfērā izdala skābekli. Skābeklis atmosfērā parādījās pirms 3 miljardiem gadu 0,1 - 1% apjomā. Viņš ir ļoti aktīvs ķīmiskās vielas. Tāpēc agrāk aptuveni 10-20 kg skābekļa no atmosfēras tika iztērēti atmosfēras gāzu, okeānos un jūrās izšķīdušo vielu oksidēšanai, kā arī iežu vielu oksidēšanai uz sauszemes un jūras dibenā. okeāni. Visa mūsdienu planētas augu pasaule patērē 10 14 kg oglekļa dioksīda gadā un izdala 3·10 13 kg skābekļa, kas ir 3,3 reizes mazāk nekā neatgriezeniski absorbētā oglekļa dioksīda masa.

Līdz ar to varam secināt, ka šobrīd skābekļa daudzums atmosfērā palielinās, bet oglekļa dioksīda daudzums samazinās. Ja šis process nepalēnināsies, tad pēc 1500 gadiem atmosfērā būs 26% skābekļa, pēc 3000 gadiem - 42% (2 reizes vairāk nekā šobrīd). Bet tik liels skābekļa procentuālais pieaugums atmosfērā nenotiks, jo uz planētas nav pietiekami daudz oglekļa dioksīda. Uz Zemes virsmas (atmosfērā un okeānos - vieta) atrodas aptuveni 10 17 kg oglekļa dioksīda, no kura augi var iegūt 3 10 16 kg skābekļa (3% no atmosfērā esošā). Tāpēc maksimālais daudzums skābekļa daudzums atmosfērā var palielināties līdz 24% (21% + 3%). Pie pašreizējā augu skābekļa izdalīšanās ātruma atmosfērā pēc dažiem miljoniem gadu tā būs 24%.

B) Galvenie skābekļa “rezervuāri un uzglabāšanas iekārtas” uz Zemes ir atmosfēra un okeāns.

Tagad skābekļa daudzums atmosfērā ir 21%, kas ir 10 18 kg pēc svara. Apmēram 3 reizes tā masa ir izšķīdusi okeānu, jūru, ezeru un upju ūdeņos. Zivis elpo tieši šo ūdenī izšķīdušo skābekli.

C) Galvenie skābekļa patērētāji uz Zemes ir Zemes apvalks, rūpniecība un dzīvnieki.

1) Skābekļa patēriņš globālajai oksidācijai. Ūdens ar tajā izšķīdinātu skābekli dziļi iekļūst Zemes zarnās, kur skābeklis reaģē ar vēl neoksidētām garozas un mantijas vielām. Ūdens, kas uzkarsēts Zemes zarnās tvaika veidā, paceļas uz planētas virsmu, lai atdziest un piesātinās ar jaunu skābekļa daļu, un pēc tam nogrimst atpakaļ zarnās. Veidojot neskaitāmus apļus, pazemes ūdens gadā ienes aptuveni 10-11 kg skābekļa Zemes zarnās. Vielu oksidēšanās process planētas zarnās ar ūdenī izšķīdinātu skābekli ir diezgan spēcīgs tās globālā patēriņa avots. Ikgadējā skābekļa nepieciešamība šim ģeoķīmiskajam procesam ir 10 11 kg.

Visa brīvā skābekļa masa atmosfērā un okeānā ir aptuveni 3,10 18 kg. Tas nozīmē, ka 30 miljonus gadu pēc visu Zemes augu nāves (t.i., 60 miljonus gadu no šodienas) atmosfēras un okeāna skābeklis tiks tērēts atdziestošo mantijas iežu un Zemes kodola vielas oksidēšanai. Pēc skābekļa zuduma atmosfēra sastāvēs tikai no slāpekļa. Tāpēc pēc 60 miljoniem gadu Zemes atmosfēra piedzīvos evolūcijas attīstības slāpekļa posmu.

2) Skābekļa patēriņš degvielas sadedzināšanai. Katru gadu civilizācija organiskās degvielas sadedzināšanai un ugunsgrēkos (mežā, naftas urbumos utt.) iztērē 5·10 12 kg atmosfēras skābekļa. Degšanas galaprodukti ir oglekļa dioksīds un ūdens.

Organiskā degviela + 3O 2 = CO 2 + 4H 2 O.

Augi gandrīz nekavējoties pārvērš oglekļa dioksīdu (no kurināmā un ugunsgrēka) atpakaļ skābeklī. Organisko vielu sadegšanas laikā ūdens sintēzes laikā neatgriezeniski tiek zaudēts tikai skābeklis, kas sastāda 2·10 12 kg gadā.

3) Dzīvnieku un cilvēku elpošanas laikā tiek patērēts atmosfēras skābeklis ap 10 9 kg gadā. Oglekļa dioksīds tiek izelpots no dzīvnieku un cilvēku plaušām, ko augi ātri pārvērš atpakaļ skābeklī.

4) Secinājums par globālās skābekļa absorbcijas ātrumu. Ja summējam no atmosfēras absorbētā skābekļa masu un okeānos izšķīdušā skābekļa masu, iegūstam vērtību aptuveni 6·10 12 kg gadā. Jāņem vērā, ka neatgriezeniski (neatgriezeniski) skābekļa masa tiek absorbēta 3·10 12 kg apjomā gadā, un pārējā tās masa veido oglekļa dioksīdu un nonāk apritē.

3 . Slāpeklis N2, no kura 78% (jeb aptuveni 4 10 18 kg) tagad atrodas atmosfērā, veidojās divu iemeslu dēļ. Vulkānisko procesu rezultātā slāpeklis atmosfērā tiek izlaists 5 miljardu gadu laikā. Vulkāniskās gāzes satur no 0,1 līdz 2% slāpekļa. Slāpekļa gāzei ir zema ķīmiskā aktivitāte, tāpēc tā pastāvīgi uzkrājas Zemes atmosfērā. Okeānu un jūru ūdeņos ir 5 reizes vairāk izšķīdināta slāpekļa nekā atmosfērā - 20·10 18 kg. Kopumā Zemes virsmā ir 24·10 18 kg brīvā slāpekļa. Papildus vulkāniskajai izcelsmei ir arī citi mehānismi slāpekļa izdalīšanai atmosfērā. Slāpeklis atmosfērā nokļuva amonjaka oksidēšanās laikā. Akadēmiķis A. Vinogradovs aizstāv tieši šo hipotēzi par slāpekļa parādīšanos Zemes atmosfērā. Pēc aptuveniem aprēķiniem, pirms 5 līdz 2 miljardiem gadu Zemes atmosfērā bija no 5 līdz 20% amonjaka. Sākot ar brīdi, kad augi sāka izdalīt skābekli atmosfērā, radās globāls amonjaka oksidēšanās process ar slāpekļa veidošanos.

2NH4 + 2O2 = N2 + 4H2O.

Slāpeklis, atšķirībā no oglekļa dioksīda un skābekļa, nepiedalās globālajos bioķīmiskos procesos. To nelielos daudzumos gadā absorbē daži azotobaktērijas veidi augsnē un ūdenstilpju dubļainajā dibenā. Slāpeklis baktēriju šūnās tiek pārveidots par amonjaku, cianīda savienojumiem, slāpekļa oksīdu un slāpekļa oksīdu. Biologi aprēķinājuši, ka gadā atmosfērā mikrobioloģisko procesu rezultātā neatgriezeniski zaudē 10–11 kg slāpekļa. Tad visu uz Zemes esošo brīvo slāpekli 240 miljonu gadu laikā absorbēs baktērijas.

Pastāv uzskats, ka “planētas plaušas” ir meži, jo tiek uzskatīts, ka tie ir galvenie skābekļa piegādātāji atmosfērā. Tomēr patiesībā tas tā nav. Galvenie skābekļa ražotāji dzīvo okeānā. Šos mazuļus nevar redzēt bez mikroskopa palīdzības. Bet visi dzīvie organismi uz Zemes ir atkarīgi no viņu iztikas līdzekļiem.

Neviens nenoliegs faktu, ka Zemes skābekļa atmosfēru radīja un turpina uzturēt augi. Tas notika tāpēc, ka viņi iemācījās radīt organisko vielu no neorganiskām, izmantojot saules gaismas enerģiju (kā mēs atceramies no skolas kurss bioloģijā līdzīgu procesu sauc par fotosintēzi). Šī procesa rezultātā augu lapas kā ražošanas blakusprodukts atbrīvo brīvo skābekli. Šī mums vajadzīgā gāze paceļas atmosfērā un pēc tam vienmērīgi sadalās pa visu to.

Saskaņā ar dažādu institūtu datiem, tādējādi katru gadu uz mūsu planētas atmosfērā nonāk aptuveni 145 miljardi tonnu skābekļa. Turklāt lielākā daļa, kas nav pārsteidzoši, tiek tērēta nevis mūsu planētas iedzīvotāju elpošanai, bet gan mirušo organismu sadalīšanai vai, vienkārši sakot, sabrukšanai (apmēram 60 procentus no tā, ko izmanto dzīvās būtnes). Tātad, kā redzat, skābeklis ne tikai dod mums iespēju dziļi elpot, bet arī darbojas kā sava veida krāsns atkritumu dedzināšanai.

Lasi arī: Uz Zemes salūzis ziemas-vasaras gaisa kondicionierisKā zināms, jebkurš koks nav mūžīgs, tāpēc, kad pienāks laiks, tas nomirst. Kad meža milža stumbrs nokrīt zemē, tā ķermeni ļoti ilgā laika posmā sadala tūkstošiem sēņu un baktēriju. Visi no tiem izmanto skābekli, ko ražo izdzīvojušie augi. Pēc pētnieku aprēķiniem, šāda "attīrīšana" aizņem apmēram astoņdesmit procentus no "meža" skābekļa.

Bet atlikušie 20 procenti skābekļa vispār nenonāk “vispārējā atmosfēras fondā”, un tos izmanto arī meža iemītnieki “uz zemes” savām vajadzībām. Galu galā arī dzīvniekiem, augiem, sēnēm un mikroorganismiem ir nepieciešams elpot (bez skābekļa, kā atceramies, daudzas dzīvās būtnes nevarētu iegūt enerģiju no pārtikas). Tā kā visi meži parasti ir ļoti blīvi apdzīvotas vietas, ar šo atlikumu pietiek, lai apmierinātu tikai pašu iedzīvotāju vajadzības pēc skābekļa. Kaimiņiem (piemēram, pilsētu iedzīvotājiem, kur ir maz vietējās veģetācijas) nekas neatliek.

Kurš tad ir galvenais šīs mūsu planētas elpošanai nepieciešamās gāzes piegādātājs? Uz sauszemes tie, dīvainā kārtā, ir... kūdras purvi. Ikviens zina, ka, augiem mirstot purvā, to organismi nesadalās, jo baktērijas un sēnītes, kas veic šo darbu, nevar dzīvot purva ūdenī - ir daudz dabisko antiseptisku līdzekļu, ko izdala sūnas.

Tomēr purvu ieguldījums kopējā “labdarības skābekļa fondā” nav īpaši liels, jo uz Zemes to nav tik daudz. Mikroskopiskās okeāna aļģes, kuru kopumu zinātnieki dēvē par fitoplanktonu, daudz aktīvāk iesaistās “skābekļa labdarībā”. Šīs radības ir tik mazas, ka tās ir gandrīz neiespējami redzēt ar neapbruņotu aci. Taču to kopējais skaits ir ļoti liels, sasniedzot miljoniem miljardu.Tātad atmirušās augu daļas, nesadaloties, nogrimst apakšā, veidojot kūdras nogulsnes. Un, ja nenotiek sadalīšanās, tad skābeklis netiek izšķiests. Tāpēc purvi kopējā fondā iegulda aptuveni 50 procentus no saražotā skābekļa (otru pusi izmanto šo neviesmīlīgo, bet ļoti noderīgo vietu iedzīvotāji).

Viss pasaules fitoplanktons ražo 10 reizes vairāk skābekļa, nekā nepieciešams elpošanai. Pietiekami, lai nodrošinātu noderīga gāze un visi pārējie ūdeņu iedzīvotāji, un daudz kas nokļūst atmosfērā. Kas attiecas uz skābekļa patēriņu līķu sadalīšanai, tad okeānā tie ir ļoti zemi - aptuveni 20 procenti no kopējās produkcijas.

Tas notiek tāpēc, ka mirušos organismus nekavējoties apēd sūcēji, no kuriem ļoti daudz dzīvo jūras ūdenī. Tos savukārt pēc nāves ēdīs citi slazdītāji un tā tālāk, proti, līķi ūdenī gandrīz nekad neguļ. Tās pašas atliekas, kuras vairs nevienu īpaši neinteresē, nokrīt dibenā, kur dzīvo maz cilvēku, un vienkārši nav kam tās sadalīt (tā veidojas labi zināmās dūņas), tas ir, šajā gadījumā skābeklis netiek patērēts.

Tātad okeāns apgādā atmosfēru ar aptuveni 40 procentiem no fitoplanktona saražotā skābekļa. Tieši šī rezerve tiek patērēta tajos apgabalos, kur tiek ražots ļoti maz skābekļa. Pēdējie, papildus pilsētām un ciemiem, ietver tuksnešus, stepes un pļavas, kā arī kalnus.

Tātad, dīvainā kārtā, cilvēce dzīvo un plaukst uz Zemes, pateicoties mikroskopiskajām "skābekļa rūpnīcām", kas peld uz okeāna virsmas. Tieši viņus vajadzētu saukt par "planētas plaušām". Un visos iespējamos veidos pasargāt no naftas piesārņojuma, saindēšanās ar smagajiem metāliem utt., jo, ja viņi pēkšņi pārtrauks savu darbību, jums un man vienkārši nebūs ko elpot.