Happisyklin ominaisuudet, säiliöt ja vaiheet

Hän happisykli Se viittaa hapen verenkiertoon maan päällä. Se on kaasumainen biogeokemiallinen sykli. Happi on toiseksi runsain elementti ilmakehässä typen jälkeen ja toiseksi runsain hydrosfäärissä vedyn jälkeen. Tässä mielessä happisykli on kytketty vesisykliin.

Hapen verenkiertoliike sisältää kahden atomin dioksigeenin tai molekyylin hapentuotannon (tai₂-A. Tämä tapahtuu hydrolyysille fotosynteesin aikana, jonka suorittavat erilaiset fotosynteettiset organismit.

O₂ Sitä käyttävät elävät organismit solujen hengityksessä, tuottaen hiilidioksidituotantoa (CO₂), Jälkimmäinen on yksi fotosynteesiprosessin raaka -aineista.

Toisaalta ylemmässä ilmakehässä fotolyysi (aurinkoenergian aktivoitu hydrolyysi) vesihöyryn aiheuttama auringon ultraviolettisäteily tapahtuu. Vesi hajoaa stratosfäärissä menetetyn vedyn vapauttamisen ja ilmakehään integroitu happi.

Kun olet vuorovaikutuksessa o: n molekyyliä₂ Happiatomilla esiintyy otsonia (tai₃-A. Otsoni muodostaa niin kutsutun otsonikerroksen.

Ominaisuudet

Happi on ei -metallinen kemiallinen elementti. Sen atomiluku on 8, ts. Siinä on 8 protonia ja 8 elektronia luonnollisessa tilassa. Normaalissa lämpötilassa ja paine -olosuhteissa sitä esiintyy dioksien, väritön ja wc -kaasun muodossa. Sen molekyyl kaava on tai₂.

O₂ Sisältää kolme vakaa isotooppia: ¹⁶JOMPIKUMPI, ¹⁷Tai ja niin ¹⁸JOMPIKUMPI. Vallitseva tapa maailmankaikkeudessa on ¹⁶JOMPIKUMPI. Maapallolla se edustaa 99,76% kokonaishapesta. Hän ¹⁸Tai edustaa 0,2%. Muoto ¹⁷O Se on hyvin harvinaista (~ 0,04%).

Alkuperä

Happi on kolmas elementti runsaasti maailmankaikkeudessa. Isotooppien tuotanto ¹⁶Tai aloitti ensimmäisen sukupolven Helio -aurinkopoltto, joka tapahtui ison räjähdyksen jälkeen.

Hiilin-typpi-hapi-ytimen syklin muodostuminen myöhemmissä tähti sukupolvissa on tarjonnut vallitsevan happilähteen planeetoilla.

Korkeat lämpötilat ja paineet tuottavat vettä (H₂O) maailmankaikkeudessa generoidessaan vedyn reaktiota hapen kanssa. Vesi on osa maan ytimen muodonmuutosta.

Magman paljastumat antavat vettä höyrysolmissa ja tämä tulee vesisykliin. Vesi hajoaa happea ja vetyfotolyysiä fotosynteesin ja ultraviolettisäteilyn kautta ilmakehän ylemmillä tasoilla.

Primitiivinen ilmapiiri

Primitiivinen ilmapiiri ennen syanobakteerien fotosynteesin kehitystä oli anaerobinen. Tähän ilmakehään sopeutuneille eläville organismeille happi oli myrkyllinen kaasu. Jo tänään.

Nykyisten syanobakteerien evoluutiosarjassa fotosynteesi aloitti. Tämä alkoi muuttaa maan ilmakehän koostumusta noin 2.300-2.700 miljoonaa vuotta.

Fotosynteesien organismien lisääntyminen muutti ilmakehän koostumusta. Elämä kehittyi kohti sopeutumista aerobiseen ilmakehään.

Energiat, jotka ohjaavat sykliä

Virta- ja energiat, jotka vaikuttavat edistämällä happisykliä.

Jälkimmäinen tarjoaa fotosynteesiprosessille perusteellisen energian. Kemiallinen energia hiilihydraattien muodossa, joka johtuu fotosynteesistä, puolestaan ​​ajaa kaikki elävät prosessit ruokaketjun läpi. Samoin aurinko tuottaa planeetta -differentiaalista lämmitystä ja aiheuttaa meri- ja ilmakehän virtauksia.

Se voi palvella sinua: 10 ilman pilaantumisen seurausta

Suhde muihin biogeokemiallisiin sykliin

Hänen runsauden ja korkean reaktiivisuuden vuoksi happisykli on kytketty muihin sykleihin, kuten CO₂, Typpi (n₂) ja vesisykli (H₂JOMPIKUMPI). Tämä antaa monisyklisen merkin.

O: n säiliöt₂ ja yhteistyökumppani₂  Ne yhdistetään prosesseihin, joihin sisältyy orgaanisen aineen luominen (fotosynteesi) ja tuhoaminen (hengitys ja palaminen). Lyhyellä aikavälillä nämä oksidien vähentämisreaktiot ovat suurin tai pitoisuuden vaihtelun lähde tai pitoisuus₂ ilmakehässä.

Hän denitrifioivat bakteerit saavat happea hengittämiseen maaperän nitraateista, vapauttaen typpeä.

Säiliöt

Geosfääri

Happi on yksi silikaattien pääkomponenteista. Siksi se on tärkeä osa vaippaa ja maankuorta.

• Maanydin: Maan ytimen ulkoisessa nestemäisessä vaipassa on raudan lisäksi muita elementtejä, mukaan lukien happi.
• Maaperä: Maaperän hiukkasten tai huokosten välisissä tiloissa ilma leviää. Tätä happea käyttää maaperän mikrobiota.

Ilmapiiri

21% ilmakehästä koostuu happusta dioksigenin muodossa (tai₂-A. Hapen ilmakehän läsnäolon muut muodot ovat vesihöyry (H₂O), hiilidioksidi (CO₂) ja otsoni (tai₃-A.

• Vesihöyryä: Vesihöyryn pitoisuus on vaihteleva lämpötilasta, ilmakehän paineesta ja ilmakehän kiertovirrasta (vesisykli).
• Hiilidioksidi: Co₂ edustaa noin 0,03% ilmatilavuudesta. Teollisen vallankumouksen alusta lähtien CO: n pitoisuus on lisääntynyt₂ Ilmakehässä 145%.
• Otsoni: Se on molekyyli, jota on stratosfäärissä pienellä määrällä (0.03 - 0.02 osaa miljoonaa kohden).

Hydrosfääri

71% maan pinnasta on vedellä peitetty. Valtamereissä yli 96% maan pinnalla olevasta vedestä on keskittynyt. 89% merimassasta on happea. Yhteistyökumppani₂ Se on myös liuennut veteen ja siihen sovelletaan vaihtoprosessia ilmakehän kanssa.

Kriosfääri

Kriosferi viittaa jäädytettyyn vesimassaan, joka kattaa tietyt maan alueet. Nämä jäämassat sisältävät noin 1,74% maan aivokuoresta. Toisaalta jää sisältää muuttuvia määriä molekyylin happea loukkuun.

JOMPIKUMPIeläviä organismeja

Suurin osa elävien olentojen rakenteen muodostavista molekyyleistä sisältää happea. Toisaalta suuri osa elävistä olennoista on vettä. Siksi maanpäällinen biomassa on myös happireservi.

Tasot

Yleisesti ottaen sykli, joka seuraa happea kemiallisena aineena, sisältää kaksi suurta aluetta, jotka muodostavat sen biogeokemiallisen syklin merkin. Nämä alueet on esitetty neljässä vaiheessa.

Geo -ympäristöalue kattaa ilmakehän, hydrosfäärin, kriosfäärin ja happea geosfäärin siirtymät ja suojaus. Tähän sisältyy ympäristövara- ja lähdevaihe sekä ympäristövaihe.

Biologisella alueella on myös kaksi vaihetta. Ne liittyvät fotosynteesiin ja hengitykseen.

-Ympäristövarasto ja lähdevaihe: ilmakehän hydrosfääri-chóosfääri-geosfääri

Ilmapiiri

Tärkein ilmakehän hapen lähde on fotosynteesi. Mutta on muita lähteitä, joista happi voidaan sisällyttää ilmakehään.

Yksi näistä on maapallon ytimen nestemäinen ulkovaippa. Happi saavuttaa ilmakehän vesihöyryn muodossa vulkaanisten purkausten kautta. Vesihöyry nousee stratosfääriin, jossa fotolyysi kärsii auringon korkean energian säteilyn ja vapaan hapen seurauksena.

Voi palvella sinua: Ympäristön kestävyyden periaatteet

Toisaalta hengitys emittoi happea CO: n muodossa₂.  Palamisprosessit, erityisesti teollisuusprosessit, kuluttavat myös molekyylin happea ja tarjoavat CO: n₂ ilmakehään.

Ilmakehän ja hydrosfäärin välisessä vaihdossa vesimassaan liuenneen happi kulkee ilmakehään. Puolestaan ​​CO₂ Ilmakehän liuenneen veteen hiilihappona. Vesiin liuenneen happi tulee pääasiassa levien ja syanobakteerien fotosynteesistä.

Stratosfääri

Ilmakehän ylemmillä tasoilla korkea energian säteily hydrolysoi höyryä. Lyhyen aallon säteily aktivoi tai₂. Nämä ovat taitettuina happivapaisiin atomeihin (O).

Nämä vapaat atomit tai reagoivat tai molekyylien kanssa₂ ja tuottaa otsonia (tai₃-A. Tämä reaktio on palautuvaa. Ultraviolettisäteilyn vuoksi O₃ Se hajoaa jälleen happea -atomeissa.

Happi ilmakehän ilmakomponenttina on osa erilaisia ​​hapettumisreaktioita erilaisten maanpäällisten yhdisteiden integroimiseksi. Tärkeä happea pesuallas on vulkaanisten purkausten kaasujen hapettuminen.

Hydrosfääri

Suurin vesipitoisuus maan päällä on valtameret, joissa happea -isotooppien pitoisuus on tasainen pitoisuus. Tämä johtuu tämän elementin jatkuvasta vaihdosta maan aivokuoren kanssa hydrotermisten kiertoprosessien kautta.

Tektonisten levyjen ja valtameren selän rajoissa syntyy jatkuva kaasunvaihtoprosessi.

Kriosfääri

Maanpäällisen jään massot, mukaan lukien polaariset jään massat, jäätiköt ja ikirout, muodostavat tärkeän happea uppoaa kiinteän tilan muodossa.

Geosfääri

Myös happi osallistuu kaasumaiseen vaihtoon maan kanssa. Siellä on elintärkeä elementti maaperän mikro -organismien hengitysprosesseille.

Tärkeä pesuallas maassa on mineraalien hapettumisen ja fossiilisten polttoaineiden polttamisen prosessit.

Happi, joka on osa vesimolekyyliä (H₂O) Seuraa vesisykliä haihtumis- ja kondensaatiohintaprosesseissa.

-Fotosynteettinen vaihe

Fotosynteesi suoritetaan kloroplastien kanssa. Fotosynteesin valovaiheen aikana vaaditaan pelkistävä aine, ts. Elektronien lähde. Tämä agentti tässä tapauksessa on vettä (H₂JOMPIKUMPI).

Kun vettä (h) vedestä (H), happi vapautuu (tai₂) jätetuotteena. Vesi tulee kasvelle juurten läpi. Levien ja syanobakteerien tapauksessa se tulee vesiympäristöstä.

Kaikki molekyylihappea (tai₂) Tuotettu fotosynteesin aikana tulee prosessissa käytetystä vedestä. Fotosynteesissä se kulutetaan₂, Aurinkoenergia ja vesi (H₂O), ja happi vapautuu (tai₂-A.

-Ilmakehän paluuvaihe

O₂ fotosynteesissä syntynyt ilmakehään vatsan läpi kasvien tapauksessa karkotetaan ilmakehään. Levät ja syanobakteerit palauttavat sen ympäristöön kalvon diffuusion takia. Samoin hengitysprosessit palauttavat happea ympäristöön hiilidioksidin muodossa (CO₂-A.

-Hengitysvaihe

Elävien toimintojensa suorittamiseksi elävien organismien on tehtävä tehokas fotosynteesin tuottama kemiallinen energia. Tätä energiaa säilytetään monimutkaisten hiilihydraattien (sokerien) molekyylien muodossa kasvien tapauksessa. Muut organismit saavat sen ruoasta

Voi palvella sinua: Veden eroosio: tekijät, tyypit, seuraukset, ratkaisut

Prosessia, jolla elävät olennot avaavat kemiallisia yhdisteitä vaaditun energian vapauttamiseksi, kutsutaan hengitykseksi. Tämä prosessi suoritetaan soluissa ja siinä on kaksi vaihetta; aerobinen ja toinen anaerobinen.

Aerobinen hengitys suoritetaan mitokondrioissa kasveissa ja eläimissä. Bakteereissa se suoritetaan sytoplasmassa, koska heistä puuttuu mitokondria.

Hengityksen peruselementti on happea hapettavana aineena. Hengityshapissa kulutetaan (tai₂) Ja järjestetty₂ ja vesi (h₂O), hyödyllisen energian tuottaminen.

Yhteistyökumppani₂ ja vesi (vesihöyry) vapautuu kasvien vatsan kautta. Eläimissä CO₂ Sitä vapauttavat sieraimet ja/tai suu, ja vesi hikoilu. Levässä ja bakteereissa CO₂ julkaistaan ​​kalvojen diffuusiolla.

Valonhalvaus

Kasveissa valon läsnä ollessa kehitetään prosessi, joka kuluttaa happea ja energiaa, jota kutsutaan valorerspiraatioksi. Fotorerspiration kasvaa lämpötilan noustessa, johtuen CO -keskuksen lisääntymisestä₂ O: n pitoisuuden suhteen₂.

Photorerspiration luo negatiivisen energiatasapainon laitokselle. Kuluttaa tai₂ ja kemiallinen energia (tuotettu fotosynteesi) ja julkaisee CO: n₂. Siksi he ovat kehittäneet evoluutiomekanismeja sen torjumiseksi (C4 ja voi aineenvaihdunta).

Merkitys

Tällä hetkellä suurin osa elämästä on aerobista. Ilman O: n kiertoa₂ Planeettajärjestelmässä elämä sellaisena kuin tiedämme sen tänään, olisi mahdotonta.

Lisäksi happi on tärkeä osa maa -ilma -massaa. Siksi se myötävaikuttaa siihen liittyviin ilmakehän ilmiöihin ja sen seurauksiin: eroosiovaikutukset, ilmastonsäätely, muun muassa.

Suoraan, tuottaa maaperän hapettumisprosessit, vulkaaniset kaasut ja metallisilla keinotekoisilla rakenteilla.

Happi on elementti, jolla on korkea hapettumiskyky. Vaikka happimolekyylit ovat erittäin stabiileja, koska ne muodostavat kaksoissidoksen, jolla on happi korkea elektronegatiivisuus (kyky houkutella elektroneja), on korkea reaktiivinen kapasiteetti. Tämän korkean elektronegatiivisuuden vuoksi happi puuttuu moniin hapetusreaktioihin.

Muutokset

Suurin osa luonnossa tapahtuvista palamisprosesseista vaatii hapen osallistumista. Myös ihmisen luomissa. Nämä prosessit täyttävät sekä positiiviset että negatiiviset funktiot antropialla.

Fossiilisten polttoaineiden palaminen (hiili, öljy, kaasu) myötävaikuttaa taloudelliseen kehitykseen, mutta samalla se edustaa vakavaa ongelmaa sen panokselle ilmaston lämpenemiseen.

Suuret metsäpalot vaikuttavat biologiseen monimuotoisuuteen, vaikka joissain tapauksissa ne ovat osa luonnollisia prosesseja tietyissä ekosysteemeissä.

Kasvihuoneilmiö

Otsonikerros (tai₃) Stratosfäärissä se on ilmakehän suojakilpi ultraviolettisäteilyn ylimäärää vasten. Tämä erittäin energinen säteily lisää maan lämmitystä.

Toisaalta, se on erittäin mutageeninen ja haitallinen eläville kudoksille. Ihmisessä ja muissa eläimissä on syöpää.

Eri kaasujen päästö aiheuttaa otsonikerroksen tuhoamisen ja helpottaa siten ultraviolettisäteilyn pääsyä. Jotkut näistä kaasuista ovat klorofluorihiilivetyjä, hydrokloorofluorihiilivetyjä, etyylibromidi, lannoitteiden ja halonien typpioksidit.

Viitteet

1. Bekker A, HD Holland, Pl Wang, D Rumble, Hj Stein, JL Hannah, LL Coetzee ja NJ Beukes. (2004) ilmakehän hapen nousun kanssa. Nature 427: 117-120.
2. Purves Wk, D Sadava, Gh Orians ja HC Heller (2003) Elämä. Biologian tiede. 6. edt. Sinauer Associates, Inc. ja wh freeman and company. 1044 p.