në shtëpi Riparim

A mund të mbarojë toka pa oksigjen? Nga vjen oksigjeni në Tokë? Çelësi i jetës në Tokë

Ndryshe nga planetët tanë të nxehtë dhe të ftohtë sistem diellor, në planetin Tokë ekzistojnë kushte që mundësojnë jetën në një formë të caktuar. Një nga kushtet kryesore është përbërja e atmosferës, e cila i jep mundësinë të gjitha gjallesave të marrin frymë lirisht dhe i mbron nga rrezatimi vdekjeprurës që mbretëron në hapësirë.

Nga se përbëhet atmosfera?

Atmosfera e Tokës përbëhet nga shumë gazra. Në thelb e cila zë 77%. Gazi, pa të cilin jeta në Tokë është e paimagjinueshme, zë një vëllim shumë më të vogël; përmbajtja e oksigjenit në ajër është e barabartë me 21% të vëllimit të përgjithshëm të atmosferës. 2% e fundit është një përzierje e gazrave të ndryshëm, duke përfshirë argonin, heliumin, neonin, kriptonin dhe të tjerët.

Atmosfera e Tokës ngrihet në një lartësi prej 8 mijë km. Ajri i përshtatshëm për frymëmarrje gjendet vetëm në shtresën e poshtme të atmosferës, në troposferë, e cila arrin 8 km lart në pole dhe 16 km mbi ekuator. Me rritjen e lartësisë, ajri bëhet më i hollë dhe aq më e madhe mungesa e oksigjenit. Për të shqyrtuar se cila është përmbajtja e oksigjenit në ajër në lartësi të ndryshme, le të japim një shembull. Në majën e Everestit (lartësia 8848 m), ajri mban 3 herë më pak nga ky gaz sesa mbi nivelin e detit. Prandaj, pushtuesit e majave të larta malore - alpinistët - mund të ngjiten në majën e saj vetëm me maska oksigjeni.

Oksigjeni është kushti kryesor për mbijetesën në planet

Në fillim të ekzistencës së Tokës, ajri që e rrethonte nuk e kishte këtë gaz në përbërjen e tij. Kjo ishte mjaft e përshtatshme për jetën e protozoarëve - molekulave njëqelizore që notonin në oqean. Ata nuk kishin nevojë për oksigjen. Procesi filloi afërsisht 2 milion vjet më parë, kur organizmat e parë të gjallë, si rezultat i reaksionit të fotosintezës, filluan të lëshojnë doza të vogla të këtij gazi të marrë si rezultat. reaksionet kimike, fillimisht në oqean, pastaj në atmosferë. Jeta evoluoi në planet dhe mori forma të ndryshme, shumica e të cilave nuk kanë mbijetuar në kohët moderne. Disa organizma u përshtatën përfundimisht për të jetuar me gazin e ri.

Ata mësuan të shfrytëzonin fuqinë e saj në mënyrë të sigurt brenda një qelize, ku ajo vepronte si një central elektrik për të nxjerrë energji nga ushqimi. Kjo mënyrë e përdorimit të oksigjenit quhet frymëmarrje dhe ne e bëjmë atë çdo sekondë. Ishte frymëmarrja që bëri të mundur shfaqjen e organizmave dhe njerëzve më kompleksë. Gjatë miliona viteve, përmbajtja e oksigjenit në ajër është rritur në nivelet moderne - rreth 21%. Akumulimi i këtij gazi në atmosferë kontribuoi në krijimin e shtresës së ozonit në një lartësi prej 8-30 km nga sipërfaqja e tokës. Në të njëjtën kohë, planeti mori mbrojtje nga efektet e dëmshme të rrezeve ultravjollcë. Evolucioni i mëtejshëm i formave të jetës në ujë dhe tokë u rrit me shpejtësi si rezultat i rritjes së fotosintezës.

Jeta anaerobe

Megjithëse disa organizma iu përshtatën niveleve në rritje të gazit të çliruar, shumë nga format më të thjeshta të jetës që ekzistonin në Tokë u zhdukën. Organizma të tjerë mbijetuan duke u fshehur nga oksigjeni. Disa prej tyre sot jetojnë në rrënjët e bishtajoreve, duke përdorur azotin nga ajri për të ndërtuar aminoacide për bimët. Organizmi vdekjeprurës botulizmi është një tjetër refugjat nga oksigjeni. Ai mbijeton lehtësisht në ushqimet e konservuara të paketuara me vakum.

Cili nivel oksigjeni është optimal për jetën?

Foshnjat e lindura para kohe, mushkëritë e të cilëve ende nuk janë plotësisht të hapura për frymëmarrje, përfundojnë në inkubatorë të veçantë. Në to, përmbajtja e oksigjenit në ajër është më e lartë për nga vëllimi, dhe në vend të 21% të zakonshëm, niveli i tij vendoset në 30-40%. Foshnjat me probleme të rënda të frymëmarrjes janë të rrethuar nga ajri me 100 për qind nivele oksigjeni për të parandaluar dëmtimin e trurit të fëmijës. Të qenit në rrethana të tilla përmirëson regjimin e oksigjenit të indeve që janë në gjendje hipoksi dhe normalizon funksionet e tyre jetësore. Por shumë prej tij në ajër është po aq e rrezikshme sa edhe pak. Oksigjeni i tepërt në gjakun e një fëmije mund të dëmtojë enët e gjakut në sy dhe të shkaktojë humbje të shikimit. Kjo tregon dyfishin e vetive të gazit. Duhet ta marrim frymë për të jetuar, por teprica e saj ndonjëherë mund të bëhet helm për trupin.

Procesi i oksidimit

Kur oksigjeni kombinohet me hidrogjenin ose karbonin, ndodh një reaksion i quajtur oksidim. Ky proces bën që molekulat organike që janë baza e jetës të shpërbëhen. Në trupin e njeriut, oksidimi ndodh si më poshtë. Qelizat e kuqe të gjakut mbledhin oksigjen nga mushkëritë dhe e bartin atë në të gjithë trupin. Ekziston një proces i shkatërrimit të molekulave të ushqimit që hamë. Ky proces çliron energji, ujë dhe lë pas dioksid karboni. Ky i fundit ekskretohet nga qelizat e gjakut përsëri në mushkëri dhe ne e nxjerrim atë në ajër. Një person mund të mbytet nëse pengohet të marrë frymë për më shumë se 5 minuta.

Frymëmarrje

Le të shqyrtojmë përmbajtjen e oksigjenit në ajrin e thithur, i cili hyn në mushkëri nga jashtë kur thithet, quhet i thithur dhe ajri që del përmes sistemit të frymëmarrjes kur nxirret quhet i nxjerrë.

Është një përzierje e ajrit që mbushi alveolat me atë në traktin respirator. Përbërje kimike Ajri që një person i shëndetshëm thith dhe nxjerr në kushte natyrore praktikisht nuk ndryshon dhe shprehet në numra të tillë.

Oksigjeni është përbërësi kryesor i ajrit për jetën. Ndryshimet në sasinë e këtij gazi në atmosferë janë të vogla. Nëse përmbajtja e oksigjenit në ajrin pranë detit arrin deri në 20,99%, atëherë edhe në ajrin shumë të ndotur të qyteteve industriale niveli i tij nuk bie nën 20,5%. Ndryshime të tilla nuk zbulojnë një ndikim në Trupi i njeriut. Çrregullimet fiziologjike shfaqen kur përqindja e oksigjenit në ajër bie në 16-17%. Në këtë rast, ekziston një e dukshme që çon në një rënie të mprehtë të aktivitetit jetësor, dhe kur përmbajtja e oksigjenit në ajër është 7-8%, vdekja është e mundur.

Atmosfera në periudha të ndryshme

Përbërja e atmosferës ka ndikuar gjithmonë në evolucionin. Në periudha të ndryshme gjeologjike, për shkak të fatkeqësive natyrore, janë vërejtur rritje ose rënie të nivelit të oksigjenit, dhe kjo ka sjellë ndryshime në biosistem. Rreth 300 milionë vjet më parë, përmbajtja e tij në atmosferë u rrit në 35%, dhe planeti u kolonizua nga insekte me përmasa gjigante. Zhdukja më e madhe e gjallesave në historinë e Tokës ndodhi rreth 250 milionë vjet më parë. Gjatë saj vdiqën më shumë se 90% e banorëve të oqeanit dhe 75% e banorëve të tokës. Një version i zhdukjes masive thotë se fajtori ishte niveli i ulët i oksigjenit në ajër. Sasia e këtij gazi ka rënë në 12%, dhe kjo është në shtresën e poshtme të atmosferës deri në lartësinë 5300 metra. Në epokën tonë, përmbajtja e oksigjenit në ajri atmosferik arrin në 20.9%, që është 0.7% më e ulët se 800 mijë vjet më parë. Këto shifra u konfirmuan nga shkencëtarët nga Universiteti Princeton, të cilët ekzaminuan mostrat e Grenlandës dhe Akulli i Atlantikut, i formuar në atë kohë. Uji i ngrirë ruante flluska ajri, dhe ky fakt ndihmon në llogaritjen e nivelit të oksigjenit në atmosferë.

Çfarë e përcakton nivelin e tij në ajër?

Thithja e tij aktive nga atmosfera mund të shkaktohet nga lëvizja e akullnajave. Ndërsa largohen, ata zbulojnë zona gjigante të shtresave organike që konsumojnë oksigjen. Një arsye tjetër mund të jetë ftohja e ujërave të Oqeanit Botëror: bakteret e tij në temperatura më të ulëta thithin oksigjenin në mënyrë më aktive. Studiuesit argumentojnë se kërcimi industrial dhe, bashkë me të, djegia e sasive të mëdha të karburantit nuk kanë një ndikim të veçantë. Oqeanet e botës janë ftohur për 15 milionë vjet, dhe sasia e lëndëve ushqyese jetike në atmosferë është ulur pavarësisht nga ndikimi i njeriut. Ka ndoshta disa procese natyrore që ndodhin në Tokë që çojnë në konsumin e oksigjenit më të lartë se prodhimi i tij.

Ndikimi i njeriut në përbërjen e atmosferës

Le të flasim për ndikimin e njeriut në përbërjen e ajrit. Niveli që kemi sot është ideal për qeniet e gjalla; përmbajtja e oksigjenit në ajër është 21%. Bilanci i tij dhe gazeve të tjera përcaktohet nga cikli i jetës në natyrë: kafshët nxjerrin dioksid karboni, bimët e përdorin atë dhe lëshojnë oksigjen.

Por nuk ka asnjë garanci që ky nivel do të jetë gjithmonë konstant. Sasia e dioksidit të karbonit të lëshuar në atmosferë po rritet. Kjo është për shkak të përdorimit të karburantit nga njerëzimi. Dhe, siç e dini, ajo u formua nga fosilet me origjinë organike dhe dioksidi i karbonit hyn në ajër. Ndërkohë, bimët më të mëdha në planetin tonë, pemët, po shkatërrohen me shpejtësi. Në një minutë, kilometra pyll zhduken. Kjo do të thotë se një pjesë e oksigjenit në ajër po bie gradualisht dhe shkencëtarët tashmë po japin alarmin. Atmosfera e tokës nuk është një depo pa kufi dhe oksigjeni nuk hyn në të nga jashtë. Ajo po zhvillohej vazhdimisht së bashku me zhvillimin e Tokës. Duhet të kujtojmë gjithmonë se ky gaz prodhohet nga bimësia gjatë procesit të fotosintezës përmes konsumimit dioksid karboni. Dhe çdo rënie e konsiderueshme e vegjetacionit në formën e shkatërrimit të pyjeve në mënyrë të pashmangshme zvogëlon hyrjen e oksigjenit në atmosferë, duke prishur kështu ekuilibrin e tij.

Vetëm 2.3 miliardë vjet më parë, ajri që rrethonte Tokën nuk përmbante absolutisht oksigjen. Për format primitive të jetës së asaj kohe, kjo rrethanë ishte një dhuratë e vërtetë.

Bakteret njëqelizore që jetonin në oqeanin primordial nuk kishin nevojë për oksigjen për të ruajtur funksionet e tyre jetësore. Më pas ndodhi diçka.

Si u shfaq oksigjeni në Tokë?

Shkencëtarët besojnë se ndërsa u zhvilluan, disa baktere "mësuan" të nxjerrin hidrogjen nga uji. Dihet që uji është një përbërje e hidrogjenit dhe oksigjenit, kështu që një nënprodukt i reaksionit të nxjerrjes së hidrogjenit ishte formimi i oksigjenit, lëshimi i tij në ujë dhe më pas në atmosferë.

Me kalimin e kohës, disa organizma janë përshtatur për të jetuar në një atmosferë me gazin e ri. Trupi ka gjetur një mënyrë për të shfrytëzuar energjinë shkatërruese të oksigjenit dhe për ta përdorur atë për prishje të kontrolluar lëndë ushqyese, gjatë së cilës lirohet energji që përdoret nga trupi për të ruajtur funksionet e tij jetësore.

Materiale të ngjashme:

Çfarë është shtresa e ozonit dhe pse është e dëmshme shkatërrimi i saj?

Kjo metodë e përdorimit të oksigjenit quhet frymëmarrje, të cilën e përdorim çdo ditë, edhe sot. Frymëmarrja është një mënyrë për të shmangur kërcënimin e oksigjenit: ka bërë zhvillimi i mundshëm në Tokë ka organizma më të mëdhenj - shumëqelizorë, që tashmë kanë një strukturë komplekse. Në fund të fundit, ishte përmes ardhjes së frymëmarrjes që evolucioni lindi njeriun.

Nga erdhi oksigjeni në Tokë?

Gjatë miliona viteve që kanë kaluar, sasia e oksigjenit në tokë është rritur nga 0.2 për qind në 21 për qind aktuale të atmosferës. Por bakteret e oqeanit nuk janë të vetmet fajtore për rritjen e oksigjenit në atmosferë. Shkencëtarët besojnë se një burim tjetër oksigjeni ishin kontinentet që përplaseshin. Sipas mendimit të tyre, gjatë përplasjes, dhe më pas gjatë divergjencës së mëvonshme të kontinenteve, sasi të mëdha oksigjeni u lëshuan në atmosferë.

Shkencëtarët nga Kina, SHBA dhe Franca kanë gjetur një metodë të re për gjurmimin e përmbajtjes së oksigjenit në flluskat e ajrit që gjenden në akulli polar. Falë kësaj, ata ishin në gjendje të vërtetonin se përmbajtja e këtij gazi në atmosferën e Tokës gjatë 800,000 viteve të fundit është ulur me 0.7 për qind. Arsyeja për një ngjarje të tillë mund të jetë rënia e temperaturës që ka ndodhur në Tokë në miliona vitet e fundit. Ai përkatës u botua në revistë Shkenca.

Studiuesit vendosën të zbulojnë se si sasia e oksigjenit në atmosferën e planetit ka ndryshuar gjatë 800,000 viteve të fundit duke krahasuar se si raporti i oksigjenit ndaj azotit ka ndryshuar në mostrat e akullit nga Grenlanda dhe Antarktida. Kjo metodë u përdor nga shkencëtarët për herë të parë. Fatkeqësisht, për epokat e mëparshme metoda e re nuk është e zbatueshme, pasi flluskat e ajrit regjistrohen në akullnaja vetëm nëse procesi i rritjes së masës së akullnajave është në zhvillim e sipër. Gjatë 800,000 viteve të fundit, akullnajat e Grenlandës dhe Antarktidës në përgjithësi janë rritur, por para kësaj madhësia e tyre ishte e qëndrueshme ose në rënie për shumë miliona vjet.

Doli se ndryshime të rëndësishme kanë ndodhur në përmbajtjen e oksigjenit në Tokë gjatë 0.8 milion viteve të fundit. Përqendrimi i tij u ul me 0.7 për qind. Edhe pse ky mund të duket si një ndryshim i vogël, në fakt është një ndryshim mjaft i madh. Që të ndodhte një proces i tillë, lidhja e oksigjenit duhej të ishte më aktive se prodhimi i tij nga bimët me afërsisht 1,7-2,0 për qind. Dhe kjo është e barabartë me miliarda ton gaz në vit, dhe çfarë saktësisht ishte përgjegjëse për lidhjen e tij mbetet e paqartë.

Autorët e punës propozuan një hipotezë sipas së cilës lidhja e përshpejtuar e oksigjenit ndodhi për shkak të ftohjes së përgjithshme të klimës së planetit në disa milion vitet e fundit. Siç vërejnë studiuesit, me uljen e temperaturës, sasia e oksigjenit që mund të shpërndahet në një njësi vëllimi të ujit të detit rritet ndjeshëm. Në fund të oqeaneve, oksigjeni lidhet gradualisht nga sedimentet detare që përmbajnë karbon. Në këtë rast, një ftohje e përgjithshme e klimës mund të çojë në lidhjen e vëllimeve të konsiderueshme të oksigjenit në shtratin e detit. Sipas llogaritjeve, është afatgjatë dhe pas kësaj gazi i humbur nga atmosfera nuk kthehet më atje.

Nëse një proces i këtij lloji do të kishte zgjatur disa dhjetëra miliona vjet, përmbajtja e oksigjenit në ajër mund të kishte rënë shumë më ndjeshëm, me dhjetëra për qind në krahasim me nivelin aktual. Kjo korrespondon me kushtet në lartësi prej disa kilometrash. Nëse kjo hipotezë është e saktë, ngrohja e vazhdueshme globale mund të rrisë potencialisht përqendrimin e oksigjenit në ajër.

Për momentin, shkenca nuk ka një kuptim të qartë se si përqendrimi i oksigjenit ka ndryshuar gjatë qindra miliona viteve të fundit. Dihet vetëm se tashmë 800 milionë vjet më parë ishte e mjaftueshme për frymëmarrjen e kafshëve të mëdha si njerëzit, edhe pse gjysma më e madhe se sot. Gjatë 500 milionë viteve të fundit, klima e planetit në përgjithësi ka qenë dukshëm më e ngrohtë se sot. Prandaj, një numër studiuesish pranojnë se në pjesën më të madhe të kësaj periudhe kishte më shumë oksigjen në ajër sesa tani. Në këtë rast, metabolizmi i kafshëve tokësore mund të jetë më aktiv se ai tipik për kohën tonë.

Shkencëtarët po gjejnë gjithnjë e më shumë prova se në të kaluarën ka pasur kushte për jetë në Mars. Shkencëtarët britanikë planetar kanë përcaktuar se miliarda vjet më parë Planeti i Kuq kishte jo më pak oksigjen se Toka. Studimi i shkencëtarëve të Universitetit të Oksfordit u botua në revistën Nature.

Shkencëtarët po gjejnë gjithnjë e më shumë prova se Marsi kishte kushte të banueshme në të kaluarën.
mars.nasa.gov

Shkencëtarët planetar kanë studiuar shkëmbinjtë e lashtë nga Krateri Martian Gusev të mbledhur nga roveri Spirit. Pasi përcaktuan përqindjen e oksideve dhe squfurit në to, ata arritën në përfundimin se sasia e tyre tejkalon atë që përmbahet në meteoritët me të njëjtën origjinë. Kjo i befasoi studiuesit, pasi meteoritët u formuan shumë më vonë se shkëmbinjtë në Planetin e Kuq. Nëse mineralet e analizuara ishin rreth 3.7 miliardë vjet më parë, atëherë meteoritët ishin 180-1400 milionë vjet të vjetër. Kjo ka bërë që shkencëtarët planetarë të besojnë se shkëmbinjtë thithën oksigjen gjatë kontaktit me Marsin miliarda vjet më parë.

Përveç kësaj, shkencëtarët zbuluan se përqindja e oksigjenit në shkëmbinjtë marsianë ishte e krahasueshme me atë që përmban bazaltet e Tokës së re. "Rezultatet e hulumtimit tregojnë se guaska ajrore e Marsit u pasurua me oksigjen 4 miliardë vjet më parë, shumë kohë përpara se të ndodhnin procese të ngjashme në Tokë. Kjo sasi oksigjeni u shfaq në Tokë 2.5 miliardë vjet më parë," citon The Daily Mail shkencëtarin Bernard Wooda. "Oksigjeni i dha këtij planeti ngjyrën e tij specifike. Ne priremi të mendojmë se Marsi ishte një planet i ngrohtë dhe i lagësht shumë kohë përpara se Toka të fitonte këto veti," tha Wood.

NASA ka përpiluar një panoramë që tregon një "zog marsian në fluturim"

NASA ka përpiluar një panoramë që tregon një "zog marsian në fluturim"
mars.nasa.gov

Ndërkohë agjencia amerikane e hapësirës NASA ka përgatitur një panoramë cilësore me mundësinë e studimit të detajuar të shkëmbinjve të Planetit të Kuq. Panorama e publikuar në faqen e internetit të departamentit përbëhej nga 900 imazhe me një "masë" totale prej 1.3 miliardë piksele.

Në foto mund të shihni "objekte me shkëlqim"
mars.nasa.gov

Imazhet janë marrë nga roveri Curiosity nga 5 tetori deri më 16 nëntor 2012. Roveri filmoi me tre kamera në rajonin Rocknest në fund të Kraterit Gale, ku mbledh mostra pluhuri dhe shkëmbinjsh, raporton CBS.

Drejtkëndësh i gdhendur në gur
mars.nasa.gov

Kur i afroheni fotos, mund të shihni "objekte me shkëlqim", siç janë etiketuar në panoramë, "një drejtkëndësh i gdhendur në gur" dhe madje "një zog marsian në fluturim". "Është padyshim e çuditshme. Por duket si një zog në fluturim," thotë mbishkrimi.

Roveri Curiosity u ul në sipërfaqen e Marsit më 6 gusht 2012. Ka 10 instrumente shkencore të instaluara në bordin e pajisjes, të dizajnuara për kërkime të detajuara gjeologjike dhe gjeokimike, studimin e atmosferës dhe klimës së planetit, kërkimin e ujit dhe gjurmëve të tij, çështje organike. Instrumentet janë krijuar për të përcaktuar nëse Marsi dikur ishte i banueshëm dhe nëse ka vende në të që janë të përshtatshme për jetën tani.

Vetëm 2.3 miliardë vjet më parë, ajri që rrethonte Tokën nuk përmbante absolutisht oksigjen. Për format primitive të jetës së asaj kohe, kjo rrethanë ishte një dhuratë e vërtetë.

Bakteret njëqelizore që jetonin në oqeanin primordial nuk kishin nevojë për oksigjen për të ruajtur funksionet e tyre jetësore. Më pas ndodhi diçka.

Si u shfaq oksigjeni në Tokë?

Me kalimin e kohës, disa organizma janë përshtatur për të jetuar në një atmosferë me gazin e ri. Trupi ka gjetur një mënyrë për të shfrytëzuar energjinë shkatërruese të oksigjenit dhe për ta përdorur atë për ndarjen e kontrolluar të lëndëve ushqyese, e cila çliron energjinë që trupi përdor për të ruajtur funksionet e tij jetësore.

Materiale të ngjashme:

Oksigjeni në atmosferë

Kjo metodë e përdorimit të oksigjenit quhet frymëmarrje, të cilën e përdorim çdo ditë, edhe sot. Frymëmarrja është një mënyrë për të shmangur kërcënimin e oksigjenit: bëri të mundur zhvillimin në Tokë të organizmave më të mëdhenj - shumëqelizorë, tashmë me një strukturë komplekse. Në fund të fundit, ishte përmes ardhjes së frymëmarrjes që evolucioni lindi njeriun.