Za razliko od vročih in hladnih planetov našega sončnega sistema ima planet Zemlja pogoje, ki omogočajo življenje v neki obliki. Eden od glavnih pogojev je sestava ozračja, ki vsem živim bitjem omogoča prosto dihanje in ščiti pred smrtonosnim sevanjem, ki vlada v vesolju.
Iz česa je narejeno vzdušje
Zemeljsko ozračje je sestavljeno iz številnih plinov. To je predvsem dušik, ki zavzema 77%. Plin, brez katerega je življenje na Zemlji nepredstavljivo, zavzema veliko manjšo prostornino, vsebnost kisika v zraku je 21% celotne prostornine atmosfere. Zadnjih 2% je mešanica različnih plinov, vključno z argonom, ogljikovim dioksidom, helijem, neonom, kriptonom in drugimi.
Zemeljsko ozračje se dvigne na višino 8 tisoč km. Zrak, ki diha, je le v spodnji plasti ozračja.troposfera, ki sega do polov - 8 km, navzgor in nad ekvatorjem - 16 km. Ko se nadmorska višina poveča, se zrak redči in več kisika se izčrpa. Da bi razmislili, kakšna je vsebnost kisika v zraku na različnih višinah, bomo dali primer. Na vrhu Everesta (nadmorska višina 8848 m) zrak zadržuje tega plina 3-krat manj kot nad morsko gladino. Zato se lahko osvajalci visokih vrhov - plezalci - na njen vrh povzpnejo le v kisikovih maskah.
Kisik je glavni pogoj za preživetje na planetu
Na začetku obstoja Zemlje zrak, ki jo je obdajal, tega plina ni imel v svoji sestavi. To je bilo zelo primerno za življenje najpreprostejših - enoceličnih molekul, ki so plavale v oceanu. Niso potrebovali kisika. Proces se je začel pred približno 2 milijona let, ko so prvi živi organizmi zaradi reakcije fotosinteze začeli sproščati majhne odmerke tega plina, pridobljenega kot posledica kemičnih reakcij, najprej v ocean, nato v ozračje. Življenje se je na planetu razvilo in dobilo različne oblike, od katerih večina ni preživela do našega časa. Nekateri organizmi so se sčasoma prilagodili življenju z novim plinom.
Učili so se, kako varno uporabljati njegovo moč v celici, kjer je delovala kot elektrarna, da bi črpali energijo iz hrane. Ta način uporabe kisika se imenuje dihanje in to počnemo vsako sekundo. Dih je bil tisti, ki je omogočil večzapleteni organizmi in ljudje. V milijonih let je vsebnost kisika v zraku narasla na trenutno raven približno 21%. Kopičenje tega plina v ozračju je prispevalo k nastanku ozonske plasti na višini 8–30 km od zemeljske površine. Hkrati je planet prejel zaščito pred škodljivimi učinki ultravijoličnih žarkov. Nadaljnji razvoj življenjskih oblik na vodi in na kopnem se je hitro povečal zaradi povečane fotosinteze.
anaerobno življenje
Čeprav so se nekateri organizmi prilagodili naraščajoči ravni sproščanega plina, so mnoge najpreprostejše oblike življenja, ki so obstajale na Zemlji, izginile. Drugi organizmi so preživeli s skrivanjem pred kisikom. Nekateri od njih danes živijo v koreninah stročnic in uporabljajo dušik iz zraka za izgradnjo aminokislin za rastline. Smrtonosni organizem botulizem je še en "begunec" pred kisikom. Po tihem preživi v vakuumskih pakiranjih s hrano v pločevinkah.
Kakšna je optimalna raven kisika za življenje
Prezgodaj rojeni dojenčki, katerih pljuča še niso popolnoma odprta za dihanje, padejo v posebne inkubatorje. V njih je vsebnost kisika v zraku višja po prostornini, namesto običajnih 21% pa je tu nastavljena njena raven 30-40%. Malčke s hudimi težavami z dihanjem obdaja zrak s 100 % vsebnostjo kisika, da prepreči poškodbe otrokovih možganov. V takih okoliščinah se izboljša kisikov režim tkiv, ki so v stanju hipoksije, in normalizira se njihove vitalne funkcije. Ampakpreveč ga v zraku je prav tako nevarno kot premalo. Preveč kisika v otrokovi krvi lahko poškoduje krvne žile v očeh in povzroči izgubo vida. To kaže na dvojnost lastnosti plina. Dihati ga moramo, da lahko živimo, vendar lahko njegov presežek včasih postane strup za telo.
Oksidacijski proces
Ko se kisik združi z vodikom ali ogljikom, pride do reakcije, imenovane oksidacija. Ta proces povzroči razpad organskih molekul, ki so osnova življenja. V človeškem telesu oksidacija poteka na naslednji način. Rdeče krvne celice zbirajo kisik iz pljuč in ga prenašajo po telesu. Pojavi se proces uničenja molekul hrane, ki jo zaužijemo. Ta proces sprošča energijo, vodo in ogljikov dioksid. Slednjega krvne celice izločijo nazaj v pljuča, mi pa ga izdihnemo v zrak. Oseba se lahko zaduši, če ne more dihati več kot 5 minut.
Dihanje
Upoštevajte vsebnost kisika v vdihanem zraku. Atmosferski zrak, ki pri vdihu vstopi v pljuča od zunaj, se imenuje vdihani, zrak, ki ob izdihu izstopi skozi dihala, pa se imenuje izdih.
Je mešanica zraka, ki je napolnila alveole s tistim, ki je v dihalnih poteh. Kemična sestava zraka, ki ga zdrav človek v naravnih razmerah vdihne in izdihne, je praktičnose spreminja in je izraženo v številkah, kot je ta.
Vsebnost plina (v %)
| - | kisik | ogljikov dioksid | Dušik in drugi plini |
| vdihani zrak | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Izdihani zrak | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Alveolarni zrak | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Kisik je glavna sestavina zraka za življenje. Spremembe količine tega plina v ozračju so majhne. Če morje vsebuje do 20,99 % kisika v zraku, potem tudi v zelo onesnaženem zraku industrijskih mest njegova raven ne pade pod 20,5 %. Takšne spremembe ne kažejo učinkov na človeško telo. Fiziološke motnje se pojavijo, ko odstotek kisika v zraku pade na 16-17%. Hkrati je očitno pomanjkanje kisika, kar vodi do močnega padca vitalne aktivnosti, pri vsebnosti kisika v zraku 7-8 % pa je možna smrt.
Vzdušje v različnih obdobjih
Sestava ozračja je vedno vplivala na evolucijo. V različnih geoloških časih so zaradi naravnih nesreč opazili dvige ali padce ravni kisika, kar je povzročilo spremembo v biosistemu. Pred približno 300 milijoni let je bila njegova vsebnost v ozračjunaraslo na 35 %, medtem ko so na planetu živele žuželke velikanske velikosti. Največje izumrtje živih bitij v zgodovini Zemlje se je zgodilo pred približno 250 milijoni let. Med njo je umrlo več kot 90 % prebivalcev oceana in 75 % prebivalcev kopnega. Ena različica množičnega izumrtja pravi, da je bila kriva nizka vsebnost kisika v zraku. Količina tega plina je padla na 12 % in je v spodnji atmosferi do višine 5300 metrov. V naši dobi vsebnost kisika v atmosferskem zraku doseže 20,9%, kar je 0,7% manj kot pred 800 tisoč leti. Te številke potrjujejo znanstveniki z univerze Princeton, ki so preučevali vzorce grenlandskega in atlantskega ledu, ki je nastal v tistem času. Zamrznjena voda je rešila zračne mehurčke in to dejstvo pomaga izračunati raven kisika v ozračju.
Kaj uboga njegova raven v zraku
Aktivno absorpcijo le-tega iz ozračja lahko povzroči gibanje ledenikov. Ko se odmikajo, razkrijejo ogromna območja organskih plasti, ki porabljajo kisik. Drug razlog je lahko hlajenje voda oceanov: njegove bakterije pri nizkih temperaturah bolj aktivno absorbirajo kisik. Raziskovalci trdijo, da industrijski preskok in s tem kurjenje ogromne količine goriva nima posebnega vpliva. Svetovni oceani se ohlajajo že 15 milijonov let, količina vitalne snovi v ozračju pa se je zmanjšala ne glede na vpliv človeka. Verjetno je, da na Zemlji potekajo nekateri naravni procesi, ki vodijo k dejstvu, da poraba kisikapostane višja od njegove proizvodnje.
Človekov vpliv na sestavo ozračja
Pogovorimo se o človekovem vplivu na sestavo zraka. Raven, ki jo imamo danes, je idealna za živa bitja, vsebnost kisika v zraku je 21%. Ravnovesje med njim in drugimi plini določa življenjski cikel v naravi: živali izdihujejo ogljikov dioksid, rastline ga uporabljajo in sproščajo kisik.
Ampak ni zagotovila, da bo ta raven vedno konstantna. Količina ogljikovega dioksida, ki se sprošča v ozračje, narašča. To je posledica uporabe goriva s strani človeštva. In, kot veste, je nastal iz fosilov organskega izvora in ogljikov dioksid vstopa v zrak. Medtem se največje rastline na našem planetu, drevesa, vse hitreje uničujejo. Kilometri gozda izginejo v minuti. To pomeni, da del kisika v zraku postopoma upada in znanstveniki že sprožijo alarm. Zemljino ozračje ni neomejena shramba in kisik vanjo ne vstopa od zunaj. Razvijal se je ves čas skupaj z razvojem Zemlje. Nenehno se je treba spomniti, da ta plin proizvaja vegetacija v procesu fotosinteze zaradi porabe ogljikovega dioksida. Vsako znatno zmanjšanje vegetacije v obliki krčenja gozdov neizogibno zmanjša vdor kisika v ozračje in s tem poruši njeno ravnovesje.
