酸素サイクル特性、貯水池、段階および重要性

の 酸素サイクル それは地球上の酸素の循環運動を指します。それは気体の生物地球化学的サイクルです。酸素は、窒素に次いで大気中で2番目に豊富な元素であり、水素に続いて水圏で2番目に豊富な元素です。この意味で、酸素循環は水循環に関連しています.

酸素の循環運動は二酸素または二原子の酸素分子の生成を含みます（または₂）これは、異なる光合成生物によって行われる光合成中の加水分解によって起こる.

O₂ 生体内の細胞の呼吸に使用され、二酸化炭素（CO）を生成します。₂後者は光合成過程の原料の一つである.

一方、太陽の紫外線によって引き起こされる水蒸気の光分解（太陽エネルギーによって活性化される加水分解）は、上層大気で起こります。水は成層圏で失われた水素を放出して分解し、酸素は大気に統合されます。.

O分子と相互作用するとき₂ 酸素原子を使うと、オゾンが生成されます（O₃）オゾンはいわゆるオゾン層を構成します.

索引

• 1特徴
  • 1.1起源
  • 1.2原始的な雰囲気
  • 1.3サイクルを推進するエネルギー
  • 1.4他の生物地球化学的サイクルとの関係
• 2貯水池
  • 2.1地球圏
  • 2.2雰囲気
  • 2.3水圏
  • 2.4クリオスフィア
  • 2.5生物
• 3段階
  • 3.1貯水池と水源の環境段階：大気 - 水圏 - 寒冷圏 - 地球圏
  • 3.2光合成ステージ
  • 3.3 - 大気リターンステージ
  • 3.4 - 呼吸ステージ
• 4重要性
• 5変更
  • 5.1温室効果
• 6参考文献

特徴

酸素は非金属化学元素です。その原子番号は8です。つまり、自然状態では8個のプロトンと8個の電子があります。通常の温度と圧力の条件下では、それは、ダイオキシン、無色無臭のガスの形で存在します。その分子式はOです₂.

O₂ 3つの安定同位体を含みます。 ¹⁶○, ^17年Oと ^18年O.宇宙の主な形は ¹⁶O.地球上で、それは総酸素の99.76パーセントを表します。の ^18年または０．２％を表す。フォーム ^17年それとも非常にまれです（〜0.04％）.

起源

酸素は宇宙で豊富にある3番目の元素です。同位体の生成 ¹⁶それともビッグバン後に起こった第一世代の太陽ヘリウム燃焼で始まった.

後期世代の星における炭素 - 窒素 - 酸素ヌクレオシンセシスサイクルの確立は、惑星における酸素の主な供給源を提供した。.

高温高圧は水を生産します（H₂O）宇宙では水素と酸素の反応を起こします。水は地球のコアのコンフォメーションの一部です.

マグマの露頭は水を蒸気の形で解放し、それは水の循環に入ります。水は光合成による酸素と水素中での光分解、そして大気の上層部での紫外線によって分解されます。.

原始的な雰囲気

シアノバクテリアによる光合成の進化の前の原始的な雰囲気は嫌気的でした。その大気に適応した生物にとって、酸素は有毒ガスでした。今日でも純粋な酸素の雰囲気は細胞に取り返しのつかないダメージを与えます.

現在のシアノバクテリアの進化的系統において、光合成が始まった。これは約2億3,200万から2億7000万年前に地球の大気の組成を変え始めた.

光合成生物の増殖は大気の組成を変えました。好気性大気への適応に向けて進化した人生.

サイクルを推進するエネルギー

マグマが水蒸気を追い出すとき、酸素サイクルを動かすことによって作用する力とエネルギーは地熱であるかもしれません、またはそれは太陽エネルギーから来ることができます.

後者は光合成の過程のための基本的なエネルギーを提供します。光合成から生じる炭水化物の形の化学エネルギーは、今度は食物連鎖を通してすべての生きているプロセスを推進します。同じように、太陽は惑星の温度差を生み出し、海流と大気の流れを引き起こします。.

他の生物地球化学的サイクルとの関係

その豊富さおよびその高い反応性のために、酸素サイクルはCOのような他のサイクルと関係がある。₂, 窒素（N₂）と水循環（H）₂O）これはそれに多周期性を与えます.

Oの貯水池₂ とCO₂  それらは有機物の生成（光合成）と破壊（呼吸と燃焼）を含むプロセスによって結び付けられています。短期的には、これらの酸化還元反応は酸素濃度の変動の主な原因である。₂ 大気中.

脱窒細菌は土壌から硝酸塩を呼吸するために酸素を得て窒素を放出する.

貯水池

地圏

酸素はケイ酸塩の主成分の一つです。したがって、それはマントルと地球の地殻の重要な部分を構成します.

• 陸上核：地球上の核の液体の外側のマントルには、鉄のほかに、他の元素が含まれています。.
• 床：空気は土の粒子か気孔間のスペースで拡散する。この酸素は土壌微生物叢によって使われます.

雰囲気

大気の21％は二酸素（O）の形で酸素で構成されています₂）大気中の酸素の存在の他の形態は水蒸気（H₂O）、二酸化炭素（CO）₂）とオゾン（O）₃）.

• 水蒸気：水蒸気の濃度は、温度、大気圧および大気循環流（水循環）に応じて可変です。.
• 二酸化炭素：CO₂ それは空気の体積の約0.03％を表します。産業革命の始まり以来、COの濃度は増加しています₂ 大気中で145％.
• オゾン：成層圏に少量存在する分子です（0.03 - 0.02 ppm）.

水圏

地球の表面の71％は水で覆われています。海では、地球の表面に存在する水の96％以上が濃縮されています。海の質量の89％が酸素です。 CO₂ それはまた水に溶け、大気との交換のプロセスを受けます.

寒冷圏

寒冷圏とは、地球の特定の地域を覆う大量の凍った水のことです。これらの氷塊は地球の地殻に約1.74％の水を含んでいます。一方、氷は様々な量の分子状酸素を閉じ込めています。.

○生き物

生物の構造を構成する分子のほとんどは酸素を含んでいます。一方、生き物の大部分は水です。したがって、陸上バイオマスは酸素貯蔵庫でもあります。.

ステージ

一般的に言えば、化学物質として酸素が続くサイクルは、その生物地球化学的特徴を構成する2つの大きな領域から成ります。これらの領域は4段階で表されます.

地球環境地域には、大気、水圏、寒冷圏、酸素圏における変位と封じ込めが含まれます。これには、貯水池と水源の環境段階、および環境への復帰段階が含まれます。.

生物学分野では、2つの段階も含まれています。それらは光合成と呼吸に関連しています.

-貯水池と水源の環境段階：大気 - 水圏 - 寒冷圏 - 地球圏

雰囲気

大気中の酸素の主な発生源は光合成です。しかし、酸素を大気中に取り込むことができる他の原因があります。.

これらのうちの1つは地球の中心部の液体の外側マントルです。酸素は火山噴火を通じて水蒸気の形で大気に到達します。水蒸気は成層圏に上昇し、そこで太陽からの高エネルギー放射の結果として光分解を受け、遊離酸素が生成されます。.

一方、呼吸はCOの形で酸素を放出します₂.  燃焼プロセス、特に工業プロセスも分子状酸素を消費し、COを供給します。₂ 大気に.

大気と水圏の間の交換では、水塊の溶存酸素が大気中に入ります。一方、CO₂ 大気中は炭酸として水に溶けます。水に溶け込んでいる酸素は主に藻類とシアノバクテリアの光合成から来ます.

成層圏

より高いレベルの大気では、高エネルギー放射線は水蒸気を加水分解します。短波放射はO分子を活性化する₂. これらは無酸素原子（O）に分割されます.

これらのO遊離原子はO分子と反応します₂ そしてオゾン（O₃）この反応は可逆的です。紫外線のためにO₃ 再び無酸素原子に分解する.

大気中の成分としての酸素は、さまざまな酸化反応の一部を形成し、さまざまな陸生化合物を結合します。酸素の重要な吸収源は火山噴火からのガスの酸化です。.

水圏

地球上の水の最大濃度は海洋であり、そこでは酸素同位体の均一濃度があります。これは、水熱循環過程を通じて、この元素が地殻と絶えず交換されているためです。.

構造プレートと海嶺の限界では、一定のガス交換プロセスが発生します。.

寒冷圏

極地の氷、氷河、永久凍土の塊を含む陸上の氷の塊は、固体の水の形で酸素の重要な吸収源を構成します。.

地圏

同様に、酸素は土壌とのガス交換に関与しています。そこにそれは土壌微生物の呼吸過程のための重要な要素を構成します.

土壌中の重要な吸収源は、鉱物酸化のプロセスと化石燃料の燃焼です。.

水分子の一部である酸素（H₂O）蒸発 - 蒸散と凝縮 - 沈殿の過程で水循環をたどる.

-光合成ステージ

光合成は葉緑体で行われます。光合成の明期には還元剤、すなわち電子源が必要とされる。この場合の前記薬剤は水（Ｈ）である。₂O）.

水から水素（H）を取ることによって、酸素が放出されます（O₂）廃棄物として。根から土壌から水分が土壌​​に入ります。藻やシアノバクテリアの場合、それは水生環境から来ます.

全分子酸素（O₂）光合成中に生産されたものは、その過程で使用された水から来ます。光合成ではCOが消費されます₂, 太陽エネルギーと水（H₂O）、そして酸素が放出される（O）₂）.

-大気復帰ステージ

O₂ 植物の場合、光合成で発生した光は気孔を通して大気中に放出されます。藻とシアノバクテリアはそれを膜拡散によって環境に戻します。同様に、呼吸プロセスは酸素を二酸化炭素（CO）の形で環境に戻します。₂）.

-呼吸ステージ

生命機能を果たすためには、生物は光合成によって生成される化学エネルギーを効果的にする必要があります。植物の場合、このエネルギーは炭水化物の複雑な分子（糖）の形で貯蔵されます。残りの生物は食事からそれを得ます

生物が必要なエネルギーを放出するために化合物を展開する過程は呼吸と呼ばれます。このプロセスは細胞内で行われ、2つのフェーズがあります。 1つの好気性およびもう1つの嫌気性.

有酸素呼吸は植物や動物のミトコンドリアで起こります。バクテリアではミトコンドリアを欠いているので、細胞質内で行われます。.

呼吸の基本要素は酸化剤としての酸素です。息をすると酸素が消費されます（O₂）そしてCOが解放される₂ そして水（H₂O）、有用なエネルギーを生み出す.

CO₂ そして水（水蒸気）は植物の気孔を通して放出されます。動物ではCO₂ それは鼻孔および／または口を通して放出され、そして汗を通して水を放出する。藻類やバクテリアではCO₂ 膜拡散によって放出される.

光呼吸

光の存在する植物では、光呼吸と呼ばれる酸素とエネルギーを消費するプロセスが開発されています。 CO濃度の増加により、光呼吸は温度の上昇とともに増加します₂ O濃度について₂.

光呼吸は植物にとって負のエネルギー収支を確立する。 Oを消費する₂ そして化学エネルギー（光合成によって作り出される）そしてCOを解放する₂. それゆえ彼らはそれに対抗するための進化的メカニズムを開発した（C4およびCAN代謝）。.

意義

現在、人生の大部分は好気性です。 Oの循環なし₂ 惑星系では、私たちが今日それを知っているような生活は不可能だろう.

さらに、酸素は陸上の空気質量のかなりの部分を占めています。したがって、それはそれに関連した大気現象とその結果に貢献しています。とりわけ、浸食効果、気候調整、.

直接、それは土壌、火山ガス、そして金属人工構造物の中で酸化過程を起こします。.

酸素は高い酸化能力を持つ元素です。酸素分子は二重結合を形成するので非常に安定であるが、酸素を高い電気陰性度（電子を引き付ける能力）を有することは、高い反応容量を有する。この高い電気陰性度により、酸素は多くの酸化反応に干渉します。.

変更

自然界で発生する大部分の燃焼プロセスは酸素の関与を必要とします。人間によって生成されたものにも。これらの過程は、人類学的に正と負の両方の機能を果たします。.

化石燃料（石炭、石油、ガス）の燃焼は経済発展に貢献しますが、同時に地球温暖化への貢献による深刻な問題を表します.

大規模な山火事は生物多様性に影響を与えますが、場合によっては特定の生態系における自然のプロセスの一部です。.

温室効果

オゾン層（O₃）成層圏では、過剰な紫外線の侵入に対する大気の保護シールドです。この非常に高エネルギーの放射線は地球の温暖化を増加させます.

他方、それは非常に変異原性でありそして生体組織に有害である。人間や他の動物では、発がん性があります.

様々なガスの放出はオゾン層の破壊を引き起こし、それ故紫外線の侵入を促進する。これらのガスのいくつかはクロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、臭化エチル、化学肥料やハロンからの窒素酸化物です。.

参考文献

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