Obsah kyslíku ve vzduchu: určení a význam

Na rozdíl od horkých a chladných planet naší sluneční soustavy existují na planetě Zemi podmínky, které umožňují život v určité podobě. Jednou z hlavních podmínek je složení atmosféry, která dává všem živým bytostem šanci volně dýchat a chrání je před smrtícím zářením, který vládne ve vesmíru.

Co tvoří atmosféra?

Zemská atmosféra se skládá z mnoha plynů. V podstatě to je dusík, který zaujímá 77%. Plyn, bez kterého je život na Zemi nemyslitelný, vyžaduje mnohem menší objem, obsah kyslíku ve vzduchu je 21% z celkového objemu atmosféry. Poslední 2% je směs různých plynů, včetně argonu, oxid uhličitý, helium, neon, krypton a další.

Atmosféra Země stoupá do nadmořské výšky 8 tisíc km. Vzduch vhodný pro dýchání, jen v nižších vrstvách atmosféry, v troposféře, dosahující póly - 8 km, nahoru a přes rovník - 16 km. Se vzrůstající nadmořskou výškou se vzduch stane řídčím a větší pocit nedostatku kyslíku. Chcete-li zjistit, jaký obsah kyslíku ve vzduchu je v různých výškách, uveďte příklad. Na vrcholu Mount Everest (nadmořská výška 8848 m) vzduch obsahuje tento plyn 3krát méně než nad hladinou moře. Proto dobyvatelé vysokohorských vrcholů - horolezců - mohou vylézt na vrchol pouze v kyslíkových maskách.

Kyslík je hlavní podmínkou pro přežití na planetě

Na počátku existence Země vzduch, který jej obklopoval, neměl tento plyn ve svém složení. To se dokonale hodilo k životu nejjednodušších - jednobuněčných molekul, které se v oceánu vznášely. Nepotřebovali kyslík. Tento proces začal přibližně 2 mA, když první živé organismy v důsledku fotosyntézy reakce začala vydávat malé dávky plynu, který vychází z chemických reakcí, nejprve do moře, a pak se do atmosféry. Život se vyvinul na planetě a získal řadu forem, z nichž většina nepřežila do naší doby. Některé organismy se nakonec přizpůsobily životu novému plynu.

Naučili se využívat svou energii bezpečně uvnitř buňky, kde působil jako elektrárna, aby získali energii z potravy. Tento způsob užívání kyslíku se nazývá dýchání a děláme to každou vteřinu. Dýchalo to, což umožnilo vznik složitějších organismů a lidí. Po miliony let se obsah kyslíku ve vzduchu zvýšil na současnou úroveň - kolem 21%. Akumulace tohoto plynu v atmosféře přispěla k vytvoření ozonové vrstvy v nadmořské výšce 8-30 km od povrchu země. Spolu s tím byla planeta chráněna před škodlivými účinky ultrafialového záření. Další vývoj životních forem na vodě a na půdě se rychle zvýšil v důsledku zvýšené fotosyntézy.

Anaerobní život

Přestože se některé organismy přizpůsobily rostoucí hladině uvolněného plynu, mnohé z nejjednodušších forem života, které existovaly na Zemi, zmizely. Jiné organismy přežily ukrytím z kyslíku. Někteří z nich nyní žijí v kořene luštěnin, používají-li dusík ze vzduchu, aby vytvořili aminokyseliny pro rostliny. Smrtelný organismus botulismu je dalším "uprchlíkem" z kyslíku. Tiše přežívá ve vakuových obalech s konzervami.

Která úroveň kyslíku je optimální pro život

Předčasně narozené děti, jejichž plíce nejsou dosud plně otevřené pro dýchání, vstupují do speciálních inkubátorů. V nich je obsah kyslíku ve vzduchu vyšší, a místo obvyklých 21% je jeho obsah 30-40%. Děti s vážnými problémy s dýcháním jsou obklopeny vzduchem se 100% kyslíkem, aby se zabránilo poškození mozku dítěte. Za takových okolností se zlepšuje kyslíkový režim tkání, které jsou ve stavu hypoxie, normalizuje jejich životně důležité funkce. Ale jeho nadměrné množství ve vzduchu je stejně nebezpečné jako vada. Nadměrný kyslík v krvi dítěte může vést k poškození krevních cév v očích a způsobit ztrátu zraku. To ukazuje dualitu vlastností plynu. Musíme dýchat, abychom žili, ale jeho přebytek se někdy může stát jedem pro tělo.

Oxidační proces

Když je kyslík kombinován s vodíkem nebo uhlíkem, probíhá reakce zvaná oxidace. Tento proces způsobuje, že organické molekuly, které jsou základem života, kazí. V lidském těle probíhá oxidace následovně. Erytrocyty krve sbírají kyslík z plic a přenášejí je po celém těle. Existuje proces ničení molekul potravin, které používáme. Tento proces uvolňuje energii, vodu a opouští oxid uhličitý. Ten je odstraněn krevními buňkami zpět do plic a vydechujeme do vzduchu. Osoba se může udusit, pokud přestane dýchat déle než 5 minut.

Dýchání

Zvažte obsah kyslíku v inspirovaném vzduchu. Atmosférický vzduch vstupující z vnějšku do plic při vdechování, tzv inhaloval, a vzduch, který vychází ven přes dýchací soustavy při výdechu - vydechl.

Jedná se o směs vzduchu, která vyplňuje alveoly, s tou, která je v dýchacích cestách. Chemické složení vzduchu, které zdravý člověk vdechuje a vydechuje v přírodních podmínkách, se prakticky nemění a je vyjádřen v těchto číslech.

Obsah plynů (v%)

Kyslík je hlavní složkou vzduchu po celý život. Změny v množství tohoto plynu v atmosféře jsou malé. Pokud je obsah kyslíku ve vzduchu až 20,99%, dokonce i ve velmi znečištěném vzduchu průmyslových měst jeho úroveň neklesne pod 20,5%. Takové změny neodhalují vliv na lidské tělo. Fyziologické poruchy se vyskytují, když procento kyslíku ve vzduchu klesne na 16-17%. V tomto případě se vyskytuje jasný nedostatek kyslíku, který vede k prudkému poklesu životně důležité aktivity a pokud je obsah kyslíku ve vzduchu 7-8%, je možný smrtelný výsledek.

Atmosféra v různých epochách

Složení atmosféry vždy ovlivnilo evoluci. V různých geologických dobách došlo kvůli přírodním katastrofám k nárůstu a klesání hladiny kyslíku, což znamenalo změnu v biosystému. Asi před 300 miliony let se jeho obsah v atmosféře zvýšil na 35%, zatímco planeta byla osídlena obřím hmyzem. Největší zánik živých bytostí v dějinách Země se stalo asi před 250 miliony let. Během toho zemřelo více než 90% obyvatel oceánu a 75% obyvatel země. Jedna z verzí hromadného vyhynutí říká, že důvodem byl nízký obsah kyslíku ve vzduchu. Množství tohoto plynu kleslo na 12%, a to - ve spodní atmosféře do nadmořské výšky 5300 metrů. V našem období dosahuje obsah kyslíku v okolním vzduchu 20,9%, což je o 0,7% méně než před 800 000 lety. Tyto údaje potvrzují vědci z Princetonské univerzity, kteří v té době zkoumali vzorky Grónska a ledovce v Atlantiku. Zmrazená voda zachraňuje vzduchové bubliny a tato skutečnost pomáhá vypočítat úroveň kyslíku v atmosféře.

Jaká je jeho úroveň ve vzduchu

Aktivní absorpce z atmosféry může být způsobena pohybem ledovců. Odklánějí se a otvírají obrovské oblasti organických vrstev, které spotřebovávají kyslík. Dalším důvodem může být ochlazení vod Světového oceánu: jeho bakterie při nižší teplotě aktivně absorbují kyslík. Vědci tvrdí, že průmyslový skok a spolu s ním spálení obrovského množství paliva nemá zvláštní dopad. Světový oceán se ochladil již 15 miliónů let a množství životně důležitých v atmosféře se snížilo bez ohledu na expozici člověka. Pravděpodobně na Zemi dochází k určitým přirozeným procesům, což vede ke skutečnosti, že spotřeba kyslíku je vyšší než její výroba.

Vystavení člověka atmosférickému složení

Promluvme si o vlivu člověka na složení vzduchu. Úroveň, kterou máme dnes, je ideální pro živé tvory, obsah kyslíku ve vzduchu je 21%. Bilance jeho a dalších plynů je určena životním cyklem v přírodě: zvířata exhalejí oxid uhličitý, rostliny ho používají a uvolňují kyslík.

Neexistuje však záruka, že tato úroveň bude vždy trvalá. Zvyšuje množství uvolněného oxidu uhličitého do atmosféry. To je způsobeno používáním paliva lidstvem. A jak je známo, vznikla z fosilních organických látek a oxid uhličitý vstupuje do vzduchu. Mezitím se největší rostliny naší planety, stromy, zničí s rostoucí rychlostí. Za minutu zmizí kilometry lesa. To znamená, že určitý kyslík ve vzduchu postupně klesá a vědci již znějí. Zemská atmosféra není ohraničená komora a žádný kyslík nevnikne zvenčí. Byl vyvíjen spolu s vývojem Země. Je třeba neustále připomínat, že tento plyn je produkován vegetací v procesu fotosyntézy v důsledku spotřeby oxidu uhličitého. A jakékoli významné snížení vegetace ve formě ničení lesů nevyhnutelně snižuje vstup kyslíku do ovzduší, čímž narušuje jeho rovnováhu.