A differenza dei pianeti caldi e freddi del nostro sistema solare, il pianeta Terra ha condizioni che consentono la vita in qualche forma. Una delle condizioni principali è la composizione dell'atmosfera, che consente a tutti gli esseri viventi di respirare liberamente e protegge dalle radiazioni mortali che regnano nello spazio.
Di cosa è fatta l'atmosfera
L'atmosfera terrestre è composta da molti gas. È principalmente azoto, che occupa il 77%. Il gas, senza il quale la vita sulla Terra è impensabile, occupa un volume molto più piccolo, il contenuto di ossigeno nell'aria è il 21% del volume totale dell'atmosfera. L'ultimo 2% è una miscela di vari gas, tra cui argon, anidride carbonica, elio, neon, krypton e altri.
L'atmosfera terrestre sale a un' altezza di 8mila km. L'aria respirabile si trova solo nello strato inferiore dell'atmosfera.troposfera, raggiungendo i poli - 8 km, sopra e sopra l'equatore - 16 km. All'aumentare dell' altitudine, l'aria diventa più rarefatta e più ossigeno viene esaurito. Per considerare quale contenuto di ossigeno nell'aria è a diverse altezze, faremo un esempio. Alla vetta dell'Everest (8848 m di altitudine), l'aria trattiene questo gas 3 volte meno che sul livello del mare. Pertanto, i conquistatori delle alte vette - gli scalatori - possono scalare la sua vetta solo con maschere di ossigeno.
L'ossigeno è la condizione principale per la sopravvivenza sul pianeta
All'inizio dell'esistenza della Terra, l'aria che la circondava non aveva questo gas nella sua composizione. Questo era abbastanza adatto per la vita delle molecole unicellulari più semplici che galleggiavano nell'oceano. Non avevano bisogno di ossigeno. Il processo iniziò circa 2 milioni di anni fa, quando i primi organismi viventi, a seguito della reazione di fotosintesi, iniziarono a rilasciare piccole dosi di questo gas ottenuto a seguito di reazioni chimiche, prima nell'oceano, poi nell'atmosfera. La vita si è evoluta sul pianeta e ha assunto una varietà di forme, la maggior parte delle quali non è sopravvissuta fino ai nostri tempi. Alcuni organismi alla fine si sono adattati alla vita con il nuovo gas.
Hanno imparato a usare il suo potere in modo sicuro all'interno della cella, dove fungeva da centrale elettrica, per estrarre energia dal cibo. Questo modo di usare l'ossigeno si chiama respirazione e lo facciamo ogni secondo. Era il respiro che rendeva possibile di piùorganismi complessi e persone. Nel corso di milioni di anni, il contenuto di ossigeno nell'aria è salito alle stelle al livello attuale di circa il 21%. L'accumulo di questo gas nell'atmosfera ha contribuito alla creazione dello strato di ozono ad un' altezza di 8-30 km dalla superficie terrestre. Allo stesso tempo, il pianeta ha ricevuto protezione dagli effetti dannosi dei raggi ultravioletti. L'ulteriore evoluzione delle forme di vita sull'acqua e sulla terra è aumentata rapidamente come risultato dell'aumento della fotosintesi.
Vita anaerobica
Sebbene alcuni organismi si siano adattati ai livelli crescenti del gas rilasciato, molte delle forme di vita più semplici che esistevano sulla Terra sono scomparse. Altri organismi sono sopravvissuti nascondendosi dall'ossigeno. Alcuni di loro oggi vivono nelle radici dei legumi, utilizzando l'azoto dell'aria per costruire aminoacidi per le piante. L'organismo mortale botulismo è un altro "rifugiato" dall'ossigeno. Sopravvive tranquillamente in confezioni sottovuoto con cibo in scatola.
Qual è il livello di ossigeno ottimale per la vita
I bambini nati prematuramente, i cui polmoni non sono ancora completamente aperti per respirare, cadono in speciali incubatrici. In essi, il contenuto di ossigeno nell'aria è più alto in volume e invece del solito 21%, qui viene impostato il suo livello del 30-40%. I bambini con gravi problemi respiratori sono circondati da aria con livelli di ossigeno al 100% per prevenire danni al cervello del bambino. Essere in tali circostanze migliora il regime di ossigeno dei tessuti che si trovano in uno stato di ipossia e normalizza le loro funzioni vitali. Matroppo di esso nell'aria è pericoloso quanto troppo poco. Troppo ossigeno nel sangue di un bambino può danneggiare i vasi sanguigni negli occhi e causare la perdita della vista. Questo mostra la dualità delle proprietà del gas. Dobbiamo respirarlo per vivere, ma il suo eccesso a volte può diventare un veleno per il corpo.
Processo di ossidazione
Quando l'ossigeno si combina con l'idrogeno o il carbonio, ha luogo una reazione chiamata ossidazione. Questo processo fa decadere le molecole organiche che sono alla base della vita. Nel corpo umano, l'ossidazione procede come segue. I globuli rossi raccolgono l'ossigeno dai polmoni e lo trasportano in tutto il corpo. C'è un processo di distruzione delle molecole del cibo che mangiamo. Questo processo rilascia energia, acqua e anidride carbonica. Quest'ultimo viene escreto dalle cellule del sangue nei polmoni e lo espiriamo nell'aria. Una persona può soffocare se gli viene impedito di respirare per più di 5 minuti.
Respirare
Considera il contenuto di ossigeno nell'aria inalata. L'aria atmosferica che entra nei polmoni dall'esterno quando viene inalata viene chiamata inalata e l'aria che esce attraverso il sistema respiratorio quando viene espirata viene chiamata espirata.
È una miscela di aria che riempie gli alveoli con quella che si trova nelle vie aeree. La composizione chimica dell'aria che una persona sana inala ed espira in condizioni naturali è praticamentevaria ed è espresso in numeri come questo.
Contenuto di gas (in %)
| - | Ossigeno | Anidride carbonica | Azoto e altri gas |
| Aria inalata | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Aria espirata | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Aria alveolare | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
L'ossigeno è il componente principale dell'aria per tutta la vita. I cambiamenti nella quantità di questo gas nell'atmosfera sono piccoli. Se il mare contiene fino al 20,99% di ossigeno nell'aria, anche nell'aria molto inquinata delle città industriali, il suo livello non scende al di sotto del 20,5%. Tali cambiamenti non rivelano effetti sul corpo umano. I disturbi fisiologici compaiono quando la percentuale di ossigeno nell'aria scende al 16-17%. Allo stesso tempo, c'è una chiara carenza di ossigeno, che porta a un forte calo dell'attività vitale, e con un contenuto di ossigeno nell'aria del 7-8%, la morte è possibile.
Atmosfera in epoche diverse
La composizione dell'atmosfera ha sempre influenzato l'evoluzione. In diverse epoche geologiche, a causa di calamità naturali, sono stati osservati aumenti o cali del livello di ossigeno, che hanno comportato un cambiamento nel biosistema. Circa 300 milioni di anni fa, il suo contenuto nell'atmosferasalì al 35%, mentre il pianeta era abitato da insetti di dimensioni gigantesche. La più grande estinzione di esseri viventi nella storia della Terra è avvenuta circa 250 milioni di anni fa. Durante esso morirono oltre il 90% degli abitanti dell'oceano e il 75% degli abitanti della terraferma. Una versione dell'estinzione di massa afferma che la colpa era del basso contenuto di ossigeno nell'aria. La quantità di questo gas è scesa al 12% e si trova nella bassa atmosfera fino a un' altezza di 5300 metri. Nella nostra era, il contenuto di ossigeno nell'aria atmosferica raggiunge il 20,9%, ovvero lo 0,7% in meno rispetto a 800 mila anni fa. Queste cifre sono confermate dagli scienziati dell'Università di Princeton che hanno esaminato campioni della Groenlandia e del ghiaccio atlantico che si sono formati in quel momento. L'acqua gelata ha salvato le bolle d'aria e questo fatto aiuta a calcolare il livello di ossigeno nell'atmosfera.
A cosa obbedisce il suo livello nell'aria
Il suo assorbimento attivo dall'atmosfera può essere causato dal movimento dei ghiacciai. Mentre si allontanano, rivelano vaste aree di strati organici che consumano ossigeno. Un altro motivo potrebbe essere il raffreddamento delle acque degli oceani: i suoi batteri assorbono l'ossigeno più attivamente alle basse temperature. I ricercatori sostengono che il s alto industriale e con esso la combustione di un'enorme quantità di carburante non ha un impatto speciale. Gli oceani del mondo si stanno raffreddando da 15 milioni di anni e la quantità di materia vitale nell'atmosfera è diminuita indipendentemente dall'impatto umano. È probabile che alcuni processi naturali stiano avvenendo sulla Terra, portando al fatto che il consumo di ossigenodiventa superiore alla sua produzione.
Impatto umano sulla composizione dell'atmosfera
Parliamo dell'impatto umano sulla composizione dell'aria. Il livello che abbiamo oggi è ideale per gli esseri viventi, il contenuto di ossigeno nell'aria è del 21%. L'equilibrio di esso e di altri gas è determinato dal ciclo vitale in natura: gli animali espirano anidride carbonica, le piante la usano e rilasciano ossigeno.
Ma non vi è alcuna garanzia che questo livello sarà sempre costante. La quantità di anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera è in aumento. Ciò è dovuto all'uso di carburante da parte dell'umanità. E, come sapete, si è formato da fossili di origine organica e l'anidride carbonica entra nell'aria. Nel frattempo, le piante più grandi del nostro pianeta, gli alberi, vengono distrutte a un ritmo crescente. Chilometri di foresta scompaiono in un minuto. Ciò significa che parte dell'ossigeno nell'aria sta gradualmente cadendo e gli scienziati stanno già lanciando l'allarme. L'atmosfera terrestre non è una dispensa illimitata e l'ossigeno non vi entra dall'esterno. È stato sviluppato continuamente insieme allo sviluppo della Terra. Va costantemente ricordato che questo gas è prodotto dalla vegetazione nel processo di fotosintesi a causa del consumo di anidride carbonica. E qualsiasi significativa riduzione della vegetazione sotto forma di deforestazione riduce inevitabilmente l'ingresso di ossigeno nell'atmosfera, sconvolgendone così l'equilibrio.
