Syrecykelegenskaper, reservoarer, stadier och vikt



den syrecykel det hänvisar till cirkulationsrörelsen av syre på jorden. Det är en gasformig biogeokemisk cykel. Syre är det näst mest omfattande elementet i atmosfären efter kväve och den näst mest rikliga i hydrokären efter väte. I detta avseende är syrecykeln ansluten till vattencykeln.

Syreförloppsrörelsen innefattar produktion av dioxygen eller molekylärt syre av två atomer (OR2). Detta händer på grund av hydrolys under fotosyntes utförd av de olika fotosyntetiska organismerna.

O2 används av levande organismer vid cellulär andning, vilket alstrar produktionen av koldioxid (CO)2), det senare är ett av råmaterialen för fotosyntesprocessen.

Å andra sidan sker fotolys (hydrolys aktiverad av solenergi) av vattenångan som orsakas av solens ultravioletta strålning i den övre atmosfären. Vatten sönderdelar utsläpp av väte som förloras i stratosfären och syre är integrerat i atmosfären.

När man interagerar med en O-molekyl2 med en syreatom produceras ozon (O3). Ozon utgör det så kallade ozonskiktet.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1.1 Ursprung
    • 1.2 Primitiv atmosfär
    • 1.3 Energier som driver cykeln
    • 1.4 Förhållande till andra biogeokemiska cykler
  • 2 behållare
    • 2.1 Geosfären
    • 2,2 atmosfär
    • 2.3 Hydrosphere
    • 2.4 Kryosfären
    • 2,5 levande organismer
  • 3 steg
    • 3.1 Reservoarets och källaens miljöstadium: atmosfär-hydrosfär-kryosfär-geosfären
    • 3.2 fotosyntetiska scenen
    • 3.3 -Atmosfärisk returstadiet
    • 3.4 - Andningsorganen
  • 4 Betydelse
  • 5 förändringar
    • 5.1 Växthuseffekten
  • 6 referenser

särdrag

Syre är ett icke-metalliskt kemiskt element. Dess atomnummer är 8, det vill säga det har 8 protoner och 8 elektroner i sitt naturliga tillstånd. Under normala förhållanden med temperatur och tryck är den närvarande i form av en dioxigenisk, färglös och luktfri gas. Dess molekylformel är O2.

O2 innehåller tre stabila isotoper: 16O, 17O och 18O. Den dominerande formen i universum är 16O. På jorden representerar det 99,76% av totalt syre. den 18Eller representerar 0,2%. Formuläret 17Eller det är mycket sällsynt (~ 0,04%).

källa

Syre är det tredje elementet i överflöd i universum. Isotopens produktion 16Eller det började i den första generationen av sol heliumbränd som hände efter Big Bang.

Inrättandet av koldioxid-kväve-syre nukleosyntesen cykeln i senare generationer av stjärnor har gett den övervägande syran av syre i planeterna.

Höga temperaturer och tryck ger vatten (H2O) i universum genom att generera reaktionen av väte med syre. Vatten är en del av jordens kärna.

Magmas utbrott frigör vattnet i form av ånga och det går in i vattencykeln. Vatten sönderdelas genom fotolys i syre och väte genom fotosyntes och genom ultraviolett strålning i atmosfärens övre nivåer.

Primitiv atmosfär

Den primitiva atmosfären före utvecklingen av fotosyntes av cyanobakterierna var anaerob. För levande organismer anpassade till den atmosfären var syre en giftig gas. Till och med idag producerar en atmosfär av rent syre irreparabel skada på celler.

I den evolutionära sträckningen av de nuvarande cyanobakterierna kom fotosyntesen upp. Detta började förändra jordens atmosfär ca 2,300-2,700 miljoner år sedan.

Spridningen av fotosyntetiska organismer förändrade atmosfärens sammansättning. Livet utvecklades mot anpassning till en aerob atmosfär.

Energier som driver cykeln

De krafter och energier som verkar genom att driva syrecykeln kan vara geotermiska, när magmaen släpper ut vattenånga, eller det kan komma från solenergi.

Den senare ger den grundläggande energin för fotosyntesprocessen. Den kemiska energin i form av kolhydrater som härrör från fotosyntes driver i sin tur alla levnadsprocesser genom matkedjan. På samma sätt producerar solen planetary differential heating och orsakar marina och atmosfäriska strömmar.

Förhållande till andra biogeokemiska cykler

På grund av dess överflöd och dess höga reaktivitet är syrecykeln kopplad till andra cykler, såsom CO2, kväve (N2) och vattencykeln (H2O). Detta ger en multikyklisk karaktär.

Reservoarerna av O2 och CO2  De är kopplade till processer som involverar skapandet (fotosyntes) och förstöring (andning och förbränning) av organiskt material. På kort sikt är dessa oxidations-reduktionsreaktioner den huvudsakliga källan till variabilitet av koncentrationen av O2 i atmosfären.

Denitrifierande bakterier erhåller syre för deras andning av nitrater från jorden, vilket frigör kväve.

reservoarer

geosfären

Syre är en av huvudkomponenterna av silikater. Därför utgör den en viktig del av manteln och jordskorpan.

  • Terrestrial kärna: I den jordbundna kärnans flytande yttre mantel finns det, förutom järn, andra element, bland annat syre.
  • Golvet: luften diffunderas i mellanrummen mellan partiklar eller porer i jorden. Detta syre används av jordmikrobiotan.

atmosfär

21% av atmosfären består av syre i form av dioxygen (O2). De andra formerna av atmosfärisk syre närvaro är vattenånga (H2O), koldioxid (CO2) och ozon (O3).

  • Vattenånga: Koncentrationen av vattenånga varierar beroende på temperaturen, atmosfärstrycket och atmosfärens cirkulationsströmmar (vattencykel).
  • Koldioxid: CO2 den representerar ungefär 0,03% av volymen av luften. Sedan början av den industriella revolutionen har koncentrationen av CO ökat2 i atmosfären med 145%.
  • Ozonet: är en molekyl som är närvarande i stratosfären i en liten mängd (0,03-0,02 delar per miljon volym).

hydrosfären

71% av jordens yta är täckt av vatten. I oceanerna är mer än 96% av det vatten som finns på jordens yta koncentrerat. 89% av oceanens massa är syre. CO2 Det är också upplöst i vatten och är föremål för ett utbytesförfarande med atmosfären.

kryosfären

Kryosfären avser massan av fruset vatten som täcker vissa delar av jorden. Dessa ismassor innehåller ungefär 1,74% av vattnet i jordskorpan. Å andra sidan innehåller isen varierande mängder av infångat molekylärt syre.

Olevande organismer

De flesta molekyler som utgör uppbyggnaden av levande varelser innehåller syre. Å andra sidan är en stor andel levande varelser vatten. Därför är den terrestriska biomassen också en syrereserv.

stadier

Generellt sett innefattar cykeln följd av syre som ett kemiskt medel två stora områden som utgör sin biogeokemiska karaktär. Dessa områden är representerade i fyra steg.

Geomiljöområdet omfattar förskjutningarna och inneslutningen i atmosfären, hydrofären, kryosfären och syregeosfären. Detta inkluderar miljöstadiet för reservoar och källa, och scenen för återvändande till miljön.

I det biologiska området ingår också två steg. De är associerade med fotosyntes och andning.

-Miljöstadiet av reservoar och källa: atmosfär-hydrosfär-kryosfär-geosfären

atmosfär

Huvudkällan för atmosfäriskt syre är fotosyntes. Men det finns andra källor från vilka syre kan införlivas i atmosfären.

En av dessa är den flytande yttermanteln av jordens kärna. Syre når atmosfären i form av vattenånga genom vulkanutbrott. Vattendamp stiger till stratosfären där den genomgår fotolys som ett resultat av hög energi strålning från solen och fri syre produceras.

Å andra sidan avger andning syre i form av CO2.  Förbränningsprocesser, särskilt industriella processer, förbrukar också molekylärt syre och tillhandahåller CO2 till atmosfären.

I utbytet mellan atmosfären och hydrokärnan passerar upplöst syre i vattenmassorna in i atmosfären. Å andra sidan är CO2 Atmosfäriska löses i vatten som kolsyra. Syre upplöst i vattnet kommer huvudsakligen från fotosyntesen av alger och cyanobakterier.

stratosfären

Vid högre nivåer av atmosfären hydrolyserar hög energi strålning vattenånga. Kortvågstrålning aktiverar O-molekyler2. Dessa är uppdelade i syrefria atomer (O).

Dessa O-friatomer reagerar med O-molekyler2 och producera ozon (O3). Denna reaktion är reversibel. På grund av ultraviolett strålning är O3 sönderdelas i syrefria atomer igen.

Syre som en komponent i atmosfärisk luft utgör en del av olika oxidationsreaktioner, som förenar olika terrestriska föreningar. En signifikant sänkning av syre är oxidationen av gaser från vulkanutbrott.

hydrosfären

Den största koncentrationen av vatten på jorden är oceanerna, där det finns en jämn koncentration av syreisotoper. Detta beror på den konstanta utbytet av detta element med jordskorpan genom hydrotermiska cirkulationsprocesser.

Vid gränserna för tektoniska plattor och havskanter bildas en konstant process av gasutbyte.

kryosfären

Massorna av markis, inklusive massorna av polis, isbreer och permafrost utgör en viktig sänkning av syre i form av vatten i fast tillstånd.

geosfären

På samma sätt deltar syre i gasutbytet med jorden. Där utgör den det väsentliga elementet i andningsorganens respiratoriska processer.

En viktig sänkning i jorden är processerna för mineraloxidation och förbränning av fossilt bränsle.

Syre som ingår i vattenmolekylen (H2O) följer vattencykeln i processerna för avdunstningstranspiration och kondensationsutfällning.

-Fotosyntetiska scenen

Fotosyntes utförs i kloroplaster. Under ljusfasen av fotosyntes krävs ett reduktionsmedel, det vill säga en källa till elektroner. Nämnda medel i detta fall är vatten (H2O).

Genom att ta väte (H) från vattnet frigörs syre (O2) som en avfallsprodukt. Vatten går in i jorden från jorden genom rötterna. När det gäller alger och cyanobakterier kommer den från vattenmiljön.

Allt molekylärt syre (O2) som produceras under fotosyntes kommer från det vatten som används i processen. I fotosyntes förbrukas CO2, solenergi och vatten (H2O), och syre frigörs (O2).

-Atmosfäriskt retursteg

O2 genererad i fotosyntes exponeras i atmosfären genom stomata vid växter. Algerna och cyanobakterierna returnerar den till miljön genom membrandiffusion. På samma sätt returnerar andningsförfaranden syrgas till miljön i form av koldioxid (CO2).

-Andningsorganen

För att utföra sina vitala funktioner behöver levande organismer effektivisera den kemiska energi som genereras av fotosyntes. Denna energi lagras i form av komplexa molekyler kolhydrater (sockerarter) vid växter. Resten av organismerna får den från kosten

Processen genom vilken levande varelser utvecklar kemiska föreningar för att frigöra den erforderliga energin kallas andning. Denna process utförs i celler och har två faser; en aerob och en annan anaerob.

Aerob andning sker i mitokondrierna i växter och djur. I bakterier utförs det i cytoplasma, eftersom de saknar mitokondrier.

Det grundläggande elementet för andning är syre som ett oxidationsmedel. I andan förbrukas syre (O2) och CO släpps2 och vatten (H2O), som producerar användbar energi.

CO2 och vatten (vattenånga) släpps genom stomata i växter. Hos djur är CO2 Det släpps genom näsborrarna och / eller munen och vatten genom svettning. I alger och bakterier CO2 frigörs genom membrandiffusion.

fotorespiration

I växter i närvaro av ljus utvecklas en process som förbrukar syre och energi som kallas fotorespiration. Fotorespiration ökar med temperaturökningen på grund av ökningen av CO-koncentrationen2 beträffande koncentrationen av O2.

Fotorespiration etablerar en negativ energibalans för anläggningen. Konsumera o2 och kemisk energi (producerad genom fotosyntes) och släpper ut CO2. Därför har de utvecklat evolutionära mekanismer för att motverka det (C4 och CAN metabolism).

betydelse

För närvarande är det stora flertalet av livet aerobt. Utan cirkulation av O2 i planetariska systemet skulle livet som vi känner det idag vara omöjligt.

Dessutom utgör syre en betydande andel av de markbundna luftmassorna. Därför bidrar den till de atmosfäriska fenomen som är kopplade till det och dess konsekvenser: bland annat erosiva effekter, klimatreglering.

Direkt genererar det oxidationsprocesser i marken, vulkaniska gaser och metalliska konstgjorda strukturer.

Syre är ett element med hög oxidativ kapacitet. Även om syremolekyler är mycket stabila eftersom de bildar dubbelbindning, har syre en hög elektronegativitet (förmåga att locka till sig elektroner) en hög reaktiv kapacitet. På grund av denna höga elektronegativitet intervenerar syre i många oxidationsreaktioner.

förändringar

Den stora delen av förbränningsprocesser som förekommer i naturen kräver syreintag. Också i de som genereras av människan. Dessa processer uppfyller både positiva och negativa funktioner i antropiska termer.

Förbränning av fossila bränslen (kol, olja, gas) bidrar till ekonomisk utveckling, men också utgör ett allvarligt problem för deras bidrag till den globala uppvärmningen.

Stora skogsbränder påverkar biologisk mångfald, även om de i vissa fall ingår i naturliga processer i vissa ekosystem.

Växthuseffekten

Ozonskiktet (O3) i stratosfären är skyddsskyddet av atmosfären mot inträdet av överskott av ultraviolett strålning. Denna mycket energiska strålning ökar uppvärmningen av jorden.

Å andra sidan är den mycket mutagen och skadlig för levande vävnader. Hos människor och andra djur är det cancerframkallande.

Utsläppen av olika gaser orsakar ozonskiktets förstöring och underlättar därför införandet av ultraviolett strålning. Några av dessa gaser är klorfluorkolväten, klorfluorkolväten, etylbromid, kväveoxider från gödselmedel och haloner.

referenser

  1. Anbar AD, och Duan, TW Lyons, GL Arnold, B Kendall, RA Creaser, AJ Kaufman, WG Gordon, S Clinton, J Garvin och R Buick (2007) En Pust av Syre Före den stora Oxidation Event? Science 317: 1903-1906.
  2. Bekker A, HD Holland, PL Wang, D Rumble, HJ Stein, JL Hannah, LL Coetzee och NJ Beukes. (2004) Dating uppkomsten av atmosfärisk syre. Natur 427: 117-120.
  3. Farquhar J och DT Johnston. (2008) Terrestrialplanets syrecykel: Insikter i bearbetning och historia av syre i ytmiljöer. Recensioner i Mineralogi och Geokemi 68: 463-492.
  4. Keeling RF (1995) Den atmosfäriska syrecykeln: Syreisotoperna av atmosfärisk CO2 och O2 och O2/ N2 Revophs of Geophysics, supplement. U.S: Nationell rapport till International Union of Geodesy and Geophysics 1991-1994. pp. 1253-1262.
  5. Purves WK, D Sadava, GH Orians och HC Heller (2003) Life. Biologiens vetenskap. 6: e utgåvan. Sinauer Associates, Inc. och WH Freeman och Company. 1044 sid.