Роль кислорода для жизни на земле кратко

Обновлено: 05.07.2024

Все живые существа в природе, за исключением немногих микроорганизмов, при дыхании потребляют кислород.

Дыхание — одна из основных функций живого организма. Оно основано на поглощении кислорода из окружающей среды и возвращении в нее углекислого газа.

У небольших животных организмов, например дождевых червей, у которых отношение поверхности тела к их объему достаточно велико, дыхание совершается через покровы. Обязательным условием этого простейшего вида дыхания является постоянная влажность кожи. Кислород воздуха, растворяясь в жидкости, смачивающей кожу, проникает в организм путем диффузии.

У животных организмов с более энергичной жизнедеятельностью газовый обмен с внешней средой совершается через специальные органы дыхания. У большинства насекомых таким органом служат трахеи — система тонких трубок-капилляров, выходящих на поверхность кожи парными отверстиями — дыхальцами. Внутри эти трубки разветвляются, проникая во все части тела. При дыхании насекомого создается как бы всасывание и выталкивание газов из трахей, что обеспечивает постоянный приток кислорода в организм.

Дыхание у рыб осуществляется при помощи жабер, обладающих сильно развитой поверхностью. Жабры состоят из выростов, густо оплетенных кровеносными сосудами. Снаружи жабры защищены жаберными крышками. Рыбы всасывают воду через ротовое отверстие и, омывая жабры, выталкивают ее наружу из-под жаберных крышек. Растворенный в воде кислород диффузией проникает через тонкие пленки выростов жабер и, поглощаясь кровью, разносится по всему организму. Происходит окисление клеток. Образующийся углекислый газ захватывается кровью и через жабры уходит в воду.

Потребление кислорода человеком и большинством животных на земле происходит через легкие и частично через кожу. Человек начинает потреблять кислород с первого момента своего появления на свет. Первый вдох у новорожденного обычно происходит самопроизвольно, но иногда его приходится вызывать искусственно. Шлепком по телу младенца вызывают соответствующее раздражение дыхательных органов, которые после первого вдоха не прекращают своей работы до конца жизни.

Источник: В. Медведовский. Кислород. Государственное Издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР. Ленинград. Москва. 1953

Продолжая тему важнейших для жизни элементов и веществ, сегодня говорим о кислороде. Без кислорода не было бы жизни на Земле — по крайней мере в том виде, в котором мы ее знаем!

Кислорода на Земле очень много — больше, чем какого-либо другого элемента. В основном он содержится в связанном виде в земной коре в виде силикатов, карбонатов, сульфатов, оксидов железа, кварца и т.п. Всего примерно в полутора тысячах соединений. Почти половина массы твердой земной коры — это кислород. Еще больше его в воде — более 80%, связанного и растворенного. В воздухе — 23% по массе. Он содержится в каждой клетке живых организмов, в белках, углеводах, жирах; может составлять до 85% массы.

Содержание кислорода в атмосфере пополняется за счет фотосинтеза фитопланктона мирового океана и, в определенной степени, за счет лесов.

Это интересно

3,5 млрд. лет назад на Земли свободного кислорода было очень мало. Его постепенное накапливание в атмосфере и океане связывают с фотосинтезирующими археями (одноклеточными организмами). По мере увеличения содержания свободного кислорода доминирующее положение заняли организмы с клеточным дыханием, анаэробы, оказавшиеся более энергетически эффективными, чем аэробы, не потребляющие кислород.

Больше всего О₂ в атмосфере было в конце каменноугольного периода, 300 млн. лет назад — до 35% по объему. С этим фактом многие ученые связывают бурное развитие крупных форм жизни — гигантских насекомых и земноводных.

Большинство живых организмов на нашей планете, кроме некоторых видов микроорганизмов-анаэробов, получают энергию за счет окисления, под влиянием кислорода, питательных веществ в клетках.

Свойства

В обычных условиях кислород — газ без цвета, вкуса и запаха. Существует в двух аллотропных состояниях: О₂ и озон О₃. Озон — тоже бесцветный газ, но с резким своеобразным запахом. Обычная молекула О₂ превращается в молекулу озона под воздействием ионизирующего излучения. Мало растворим в воде. При сильном охлаждении (t -183 °С) кислород сначала становится голубой жидкостью, потом кристаллизируется в синие кристаллы (при t -218 °С).

С точки зрения химии, кислород — очень активный элемент, уступающий в этом плане только фтору. Вступает в реакции практически со всеми элементами и большинством сложных соединений — иногда в обычных условиях, но чаще в присутствии катализатора, при высоких температурах, под действием электрического разряда или уф-излучения. Инертны к кислороду только золото, платина, тяжелые инертные газы. Во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород выступает окислителем. Большинство реакций экзотермические, происходят с выделением большого количества тепла и света, физически выражающегося в процессе, который мы называем горение. Впрочем, окисление может быть и медленным — так окисляются многие органические соединения растительного происхождения. Эндотермической реакцией является, например, окисление азота.

Озон еще более активно вступает в химические реакции. Озоновый слой в верхних слоях атмосферы поглощает основную часть ультрафиолетового спектра излучения Солнца, губительного для живых организмов на Земле.

В бинарных соединениях кислород проявляет степень окисления -2. Такие соединения называются оксидами, например, оксид титана TiO₂, окись цинка ZnO, фосфорный ангидрид P₂O₅. Кроме этого он образует соединения с другими степенями окисления:
• пероксиды (перекиси), степень окисления -1, перекись водорода Н₂О₂, пероксид бария ВаО₂ и др.;
• супероксиды (надпероксиды), степень окисления -1/2, КО2 (К₂О₄), RbO₂ (Rb₂O₄);
• озониды, степень окисления -1/3, NaO₃, КО₃, RbO₃ и _CsO3;
_• фториды, степень окисления +1 монофторид кислорода (O₂F₂) и +2 дифторид кислорода (OF₂).

В следующей статье мы расскажем о способах получения и применения кислорода, а также о том, чем иногда он может быть опасен.

Без чего невозможна жизнь на Земле? Многие скажут: без кислорода. Им дышат и растения, и животные, в том числе человек. Однако первые земные организмы прекрасно обходились без кислорода. Более того, когда фотосинтетики начали заполонять наш мир, кислород, поступающий в атмосферу, привел к глобальной катастрофе: многие биологические виды вымерли, а оставшиеся азотфиксирующие, нитрифицирующие, сероокисляющие и другие бактерии потеряли свой шанс к развитию в нечто большее. Кислород – весьма агрессивное, ядовитое и опасное вещество. Жизнь без кислорода вполне возможна, но мы действительно без него не можем.

Зачем нам кислород?

Кислород – очень активный окислитель. Множество веществ горит в кислороде, если их поджечь, а некоторые воспламеняются, даже если не поджигать. При горении выделяется энергия в виде тепла и света. Ее испокон веку широко использовали в самых прозаических целях: согреться пламенем костра, осветить ночь горящим маслом или воском. Используют и сейчас, изменилось только техническое оформление.

Животные и растения получают энергию для своей жизнедеятельности практически так же. Но окисление углеводов происходит не быстро, как в костре, а дробится на множество стадий, которые проводятся биологическими катализаторами – ферментами – при обычных условиях, без всякого поджигания. За счет энергии этой реакции синтезируются все вещества, необходимые организму, работают мышцы, функционирует мозг, а у теплокровных существ еще и поддерживается температура тела.

Сколько кислорода в воздухе?

Есть простой опыт, который помогает в этом убедиться. На корковую пробку устанавливают свечу и пускают ее плавать в емкость с водой, затем поджигают и накрывают большим стаканом или широким цилиндром. Когда весь кислород под стаканом выгорит, свечка погаснет. После того как газы под стаканом остынут, можно заметить, что уровень воды внутри него поднялся как раз на 1/5 высоты стакана.

Когда кислорода мало – плохо, а когда его много – хорошо? Увы, тоже ничего хорошего. Здоровому человеку повышенное содержание кислорода в воздухе ни к чему, ведь все биохимические равновесия в нашем организме давно подогнаны эволюцией под 21%. Будет больше – они нарушатся, наступит кислородное отравление ( гипероксия ), сопровождаемое головной болью, головокружением, сонливостью, тошнотой, конвульсиями.

К тому же, чем больше кислорода, тем выше опасность пожаров и взрывов. Масла и жиры, вроде бы безобидные, в чистом кислороде воспламеняются, особенно под давлением; при открытии вентиля кислородного баллона в рукавицах, которые были испачканы маслом, возможен взрыв.

Какого цвета кислород?

Нам говорят, что кислород – бесцветный газ без запаха и вкуса. И мы верим, потому что и сами не видим и не чуем его. Но при –183 градусах Цельсия кислород перестает быть газом и превращается в жидкость, окрашенную в голубой цвет.

Если лить эту жидкость тонкой струей и поднести магнит, то она будет отклоняться в сторону магнита. В молекуле кислорода 2 неспаренных электрона, поэтому она взаимодействует с магнитным полем.

Кислород (O, лат. oxygenium) – неотъемлемая составляющая жизни на Земле, а также наиболее распространенный элемент в нашем теле. На его долю приходится около 65% массы тела человека, большая часть из которых находится в форме воды (H₂O). Также кислород присутствует в химическом составе Земли (около 30%) и атмосфере (около 20%).

Эта статья посвящена круговороту кислорода (кислородному циклу) и его важности для всего живого на Земле. Вы узнаете о бесконечном цикле производства и использования кислорода.

Что такое круговорот кислорода?

Для жизни нужен кислород. Это бесцветный газ без запаха, на который приходится более 20% атмосферы. Вы найдете кислород в озоновом слое, двуокиси углерода, воде и даже земной коре.

Круговорот кислорода – это очень важный биогеохимический цикл, при котором постоянно вырабатывается новый кислород и осуществляется его перенос между главными резервуарами/сферами Земли: атмосфера, биосфера, гидросфера и литосфера.

Кислород – это один из наиболее распространенных элементов на Земле, который присутствует в значительном количестве в каждом основном резервуаре. Безусловно, наибольшим резервуаром кислорода на планете являются силикатные и оксидные минералы в земной коре и мантии (99,5% от общей массы). В атмосфере, гидросфере и биосфере суммарно присутствует менее 0,05% общей массы кислорода на Земле. Кроме O₂, дополнительные атомы кислорода присутствуют в различных формах, распределенных по всей поверхности резервуаров в молекулах биомассы, H₂O, CO₂, HNO₃, NO, NO₂, CO, H₂O₂, O₃, SO₂, H₂SO₄, MgO, CaO, AlO, SiO₂, и PO₄.

Как мы используем кислород?

Сделайте глубокий вдох, а затем выдохните. Все живые существа дышат посредством процесса, называемого дыханием, когда вдыхается кислород и выдыхается углекислый газ. Кислород также используется, когда умирают растения и животные. В процессе их разложение поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Для химических реакций также необходим кислород. Вы когда-нибудь оставляли свой велосипед под дождем и замечали, что на нем начинает образовываться ржавчина? Появление на железе ржавчины является следствие процесса окисления, при котором расходуется кислород. Пожар был бы невозможен без кислорода. В процессе горение используется кислород и выделяют углекислый газ.

Люди и другие живые существа непрерывно выделяют в атмосферу углекислый газ. Так же как автомобили, дымоходы, промышленные трубы, пожары. вулканы и т.д. В случае избытка углекислого газа и нехватки кислорода, большинство живых существ погибнет.

Как производится кислород?

Как мы уже упоминали, одним из ключевых ингредиентов в производстве кислорода является диоксид углерода. Растения и деревья производят кислород при помощи фотосинтеза. Фотосинтез – это процесс, при котором солнечный свет попадает на листья, а содержащийся в них хлорофилл – вместе с водой из почвы и углекислым газом из атмосферы – смешиваются вместе, образуя две очень важные вещи: питательные вещества для растений и кислород для животных. Во время фотосинтеза растения также выделяют лишнюю воду.

Фитопланктон – это крошечные водоросли, которое встречается в верхнем слое большинства водных сред, таких как озера, моря и океаны. На фитопланктон приходиться значительная часть глобальной выработки кислорода посредством фотосинтеза.

Где происходит кислородный цикл?

Производство и круговорот кислорода, как мы упоминали ранее происходит в четырех основных сферах Земли:

Атмосфере (воздух) – процессе фотолиза образуется кислород, который затем формирует озоновый слой, защищающий планету от вредного солнечного излучения. (глобальная экосистема Земли) – это место, где живут люди, растения и животные, и именно здесь производится наибольшее количество кислорода в процессе фотосинтеза.
Гидросфере – фитопланктон, обитающий на поверхности океанов и морей, также использует фотосинтез для производства кислорода.
Литосфера – крупнейший резервуар, где содержится больше всего кислорода. Кислород находится внутри горных пород и минералов, поэтому у нас нет доступа к нему. Но некоторые растения и животные могут извлекать минералы из горных пород, что позволяет выделять кислород.

Подведение итогов

Кислород – это газ без цвета и запаха, а растения и деревья – главные создатели кислорода на Земле. Фотосинтез – процесс, который растения используют для производства собственной пищи и кислорода. Круговорот кислорода происходит в четырех основных сферах Земли: атмосфере, биосфере, гидросфере и литосфере. Производство кислорода посредством кислородного цикла необходимо для сохранения жизни на планете.

Читайте также: