Berbeza dengan planet panas dan sejuk sistem suria kita, planet Bumi mempunyai keadaan yang membolehkan kehidupan dalam beberapa bentuk. Salah satu syarat utama ialah komposisi atmosfera, yang membolehkan semua makhluk hidup bernafas dengan bebas dan melindungi daripada sinaran maut yang berkuasa di angkasa.
Terbina daripada apa suasana
Atmosfera Bumi terdiri daripada banyak gas. Ia terutamanya nitrogen, yang menduduki 77%. Gas, tanpanya kehidupan di Bumi tidak dapat difikirkan, menduduki jumlah yang lebih kecil, kandungan oksigen di udara adalah 21% daripada jumlah keseluruhan atmosfera. 2% terakhir ialah campuran pelbagai gas, termasuk argon, karbon dioksida, helium, neon, kripton dan lain-lain.
Atmosfera Bumi meningkat kepada ketinggian 8 ribu km. Udara yang boleh bernafas hanya terdapat di lapisan bawah atmosfera.troposfera, mencapai di kutub - 8 km, ke atas, dan di atas khatulistiwa - 16 km. Apabila ketinggian meningkat, udara menjadi lebih nipis dan lebih banyak oksigen habis. Untuk mempertimbangkan kandungan oksigen di udara pada ketinggian yang berbeza, kami akan memberikan contoh. Di puncak Everest (ketinggian 8848 m), udara menahan gas ini 3 kali lebih rendah daripada di atas paras laut. Oleh itu, penakluk puncak gunung tinggi - pendaki - boleh mendaki ke puncaknya hanya dengan topeng oksigen.
Oksigen ialah syarat utama untuk terus hidup di planet ini
Pada awal kewujudan Bumi, udara yang mengelilinginya tidak mempunyai gas ini dalam komposisinya. Ini agak sesuai untuk kehidupan molekul sel tunggal yang paling mudah yang terapung di lautan. Mereka tidak memerlukan oksigen. Proses ini bermula kira-kira 2 juta tahun yang lalu, apabila organisma hidup pertama, hasil daripada tindak balas fotosintesis, mula melepaskan dos kecil gas ini yang diperoleh hasil daripada tindak balas kimia, pertama ke dalam lautan, kemudian ke atmosfera. Kehidupan berkembang di planet ini dan mengambil pelbagai bentuk, kebanyakannya tidak bertahan hingga ke zaman kita. Sesetengah organisma akhirnya menyesuaikan diri dengan kehidupan dengan gas baharu.
Mereka belajar cara menggunakan kuasanya dengan selamat di dalam sel, di mana ia bertindak sebagai loji kuasa, untuk mengekstrak tenaga daripada makanan. Cara menggunakan oksigen ini dipanggil pernafasan, dan kami melakukannya setiap saat. Ia adalah nafas yang memungkinkan untuk lebih banyak lagiorganisma dan manusia yang kompleks. Selama berjuta-juta tahun, kandungan oksigen di udara telah melonjak ke paras semasa kira-kira 21%. Pengumpulan gas ini di atmosfera menyumbang kepada penciptaan lapisan ozon pada ketinggian 8–30 km dari permukaan bumi. Pada masa yang sama, planet ini mendapat perlindungan daripada kesan berbahaya sinaran ultraungu. Evolusi selanjutnya bentuk hidupan di atas air dan di darat telah meningkat dengan cepat hasil daripada peningkatan fotosintesis.
Kehidupan anaerobik
Walaupun sesetengah organisma telah menyesuaikan diri dengan peningkatan paras gas yang dibebaskan, banyak bentuk hidupan paling ringkas yang wujud di Bumi telah lenyap. Organisma lain terselamat dengan bersembunyi daripada oksigen. Sebahagian daripada mereka hari ini hidup dalam akar kekacang, menggunakan nitrogen dari udara untuk membina asid amino untuk tumbuhan. Botulisme organisma maut adalah satu lagi "pelarian" daripada oksigen. Dia secara senyap-senyap bertahan dalam bungkusan vakum dengan makanan dalam tin.
Apakah tahap oksigen optimum untuk kehidupan
Bayi yang dilahirkan pramatang, yang paru-parunya belum dibuka sepenuhnya untuk bernafas, jatuh ke dalam inkubator khas. Di dalamnya, kandungan oksigen di udara lebih tinggi mengikut volum, dan bukannya 21% biasa, tahapnya 30-40% ditetapkan di sini. Kanak-kanak kecil yang mengalami masalah pernafasan yang teruk dikelilingi oleh udara dengan tahap oksigen 100% untuk mengelakkan kerosakan pada otak kanak-kanak. Berada dalam keadaan sedemikian meningkatkan rejim oksigen tisu yang berada dalam keadaan hipoksia, dan menormalkan fungsi pentingnya. Tetapiterlalu banyak di udara adalah sama berbahaya dengan terlalu sedikit. Terlalu banyak oksigen dalam darah kanak-kanak boleh merosakkan saluran darah di mata dan menyebabkan kehilangan penglihatan. Ini menunjukkan dualiti sifat-sifat gas. Kita mesti menghirupnya untuk hidup, tetapi kelebihannya kadangkala boleh menjadi racun untuk badan.
Proses pengoksidaan
Apabila oksigen bergabung dengan hidrogen atau karbon, tindak balas yang dipanggil pengoksidaan berlaku. Proses ini menyebabkan molekul organik yang menjadi asas kehidupan menjadi reput. Dalam tubuh manusia, pengoksidaan berlaku seperti berikut. Sel darah merah mengumpul oksigen dari paru-paru dan membawanya ke seluruh badan. Terdapat proses pemusnahan molekul makanan yang kita makan. Proses ini membebaskan tenaga, air dan karbon dioksida. Yang terakhir ini dikumuhkan oleh sel darah kembali ke dalam paru-paru, dan kita menghembuskannya ke udara. Seseorang mungkin sesak nafas jika dihalang daripada bernafas selama lebih daripada 5 minit.
Bernafas
Pertimbangkan kandungan oksigen dalam udara yang disedut. Udara atmosfera yang masuk ke dalam paru-paru dari luar apabila disedut dipanggil disedut, dan udara yang keluar melalui sistem pernafasan apabila dihembus dipanggil hembus.
Ia adalah campuran udara yang memenuhi alveoli dengan yang ada di dalam saluran pernafasan. Komposisi kimia udara yang disedut dan dihembus oleh orang yang sihat dalam keadaan semula jadi adalah praktikalberbeza-beza dan dinyatakan dalam nombor seperti ini.
Kandungan gas (dalam %)
| - | Oksigen | Karbon dioksida | Nitrogen dan gas lain |
| Udara yang disedut | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Udara yang dihembus | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Udara alveolar | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Oksigen ialah komponen utama udara untuk kehidupan. Perubahan dalam jumlah gas ini di atmosfera adalah kecil. Jika laut mengandungi sehingga 20.99% oksigen di udara, maka walaupun di udara yang sangat tercemar di bandar perindustrian, parasnya tidak jatuh di bawah 20.5%. Perubahan sedemikian tidak mendedahkan kesan pada tubuh manusia. Gangguan fisiologi muncul apabila peratusan oksigen di udara turun kepada 16-17%. Pada masa yang sama, terdapat kekurangan oksigen yang jelas, yang membawa kepada penurunan mendadak dalam aktiviti penting, dan dengan kandungan oksigen 7-8% di udara, kematian mungkin berlaku.
Suasana dalam era berbeza
Komposisi atmosfera sentiasa mempengaruhi evolusi. Pada masa geologi yang berbeza, disebabkan oleh bencana alam, kenaikan atau penurunan tahap oksigen diperhatikan, dan ini memerlukan perubahan dalam biosistem. Kira-kira 300 juta tahun dahulu, kandungannya di atmosferameningkat kepada 35%, manakala planet ini didiami oleh serangga bersaiz besar. Kepupusan terbesar makhluk hidup dalam sejarah Bumi berlaku kira-kira 250 juta tahun dahulu. Semasa itu, lebih daripada 90% penduduk lautan dan 75% penduduk daratan mati. Satu versi kepupusan besar-besaran mengatakan bahawa kandungan oksigen yang rendah di udara adalah untuk dipersalahkan. Jumlah gas ini telah menurun kepada 12% dan ia berada di atmosfera yang lebih rendah sehingga ketinggian 5300 meter. Pada zaman kita, kandungan oksigen dalam udara atmosfera mencapai 20.9%, iaitu 0.7% lebih rendah daripada 800 ribu tahun dahulu. Angka-angka ini disahkan oleh saintis di Universiti Princeton yang meneliti sampel ais Greenland dan Atlantik yang terbentuk pada masa itu. Air beku menyelamatkan gelembung udara, dan fakta ini membantu mengira tahap oksigen di atmosfera.
Apa yang dipatuhi oleh parasnya di udara
Penyerapan aktif daripada atmosfera mungkin disebabkan oleh pergerakan glasier. Apabila mereka bergerak menjauh, mereka mendedahkan kawasan luas lapisan organik yang menggunakan oksigen. Sebab lain mungkin penyejukan perairan lautan: bakterianya menyerap oksigen dengan lebih aktif pada suhu rendah. Para penyelidik berpendapat bahawa lonjakan industri dan dengan itu pembakaran sejumlah besar bahan api tidak mempunyai kesan khas. Lautan dunia telah menjadi sejuk selama 15 juta tahun, dan jumlah bahan penting di atmosfera telah berkurangan tanpa mengira kesan manusia. Ada kemungkinan bahawa beberapa proses semula jadi berlaku di Bumi, yang membawa kepada fakta bahawa penggunaan oksigenmenjadi lebih tinggi daripada pengeluarannya.
Impak manusia terhadap komposisi atmosfera
Mari kita bercakap tentang kesan manusia terhadap komposisi udara. Tahap yang kita ada hari ini adalah sesuai untuk makhluk hidup, kandungan oksigen di udara adalah 21%. Keseimbangannya dan gas lain ditentukan oleh kitaran hidup di alam semula jadi: haiwan menghembus karbon dioksida, tumbuhan menggunakannya dan membebaskan oksigen.
Tetapi tiada jaminan bahawa tahap ini akan sentiasa malar. Jumlah karbon dioksida yang dibebaskan ke atmosfera semakin meningkat. Ini disebabkan oleh penggunaan bahan api oleh manusia. Dan ia, seperti yang anda ketahui, terbentuk daripada fosil asal organik dan karbon dioksida memasuki udara. Sementara itu, tumbuhan terbesar di planet kita, pokok, sedang dimusnahkan pada kadar yang semakin meningkat. Kilometer hutan hilang dalam satu minit. Ini bermakna sebahagian daripada oksigen di udara secara beransur-ansur jatuh dan saintis sudah pun membunyikan penggera. Atmosfera bumi bukanlah pantri tanpa had dan oksigen tidak memasukinya dari luar. Ia telah dibangunkan sepanjang masa seiring dengan perkembangan Bumi. Ia mesti sentiasa diingati bahawa gas ini dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan dalam proses fotosintesis kerana penggunaan karbon dioksida. Dan apa-apa pengurangan ketara dalam tumbuh-tumbuhan dalam bentuk penebangan hutan pasti akan mengurangkan kemasukan oksigen ke atmosfera, sekali gus mengganggu keseimbangannya.
