Войти
Основные резервуары и потоки (в единицах 10 12 моль / год) современного глобального цикла O 2 на Земле. Есть четыре основных резервуара: земная биосфера (зеленый), морская биосфера (синий), литосфера (коричневый) и атмосфера (серый). Основные потоки между этими резервуарами показаны цветными стрелками, где зеленые стрелки относятся к земной биосфере, синие стрелки относятся к морской биосфере, черные стрелки относятся к литосфере, фиолетовая стрелка относится к космосу (а не к резервуару)., но также способствует атмосферному O 2). Значение фотосинтеза или чистой первичной продуктивности (NPP) можно оценить по изменению количества и изотопного состава атмосферного O 2.. Скорость захоронения органического углерода была получена из расчетных потоков вулканического и гидротермального углерода. Кислородный цикл представляет собой биохимический цикл из кислорода атомов между различными состояниями окисления в ионы, оксиды и молекул через окислительно - восстановительных реакций внутри и между сферами / водохранилищ планеты Земли. Слово кислород в литературе обычно относится к наиболее распространенному аллотропу кислорода, элементарному / двухатомному кислороду (O 2), поскольку он является обычным продуктом или реагентом многих биогеохимических окислительно-восстановительных реакций в пределах цикла. Процессы в кислородном цикле считаются биологическими или геологическими и оцениваются либо как источник ( производство O 2), либо как поглотитель ( потребление O 2).
| Часть серии по |
| Биогеохимические циклы |
|---|
 |
| Круговорот воды |
| Углеродный цикл |
| Питательный цикл |
| Рок-цикл |
| Морской цикл |
| Метановый цикл |
| Другие циклы |
| похожие темы |
| Исследовательские группы |
|
Кислород - один из самых распространенных элементов на Земле, который составляет значительную часть каждого основного резервуара. До сих пор самый большой резервуар кислорода Земли находится в силикатных и оксидных минералов в коре и мантии (99,5% по массе). Атмосфера, гидросфера и биосфера Земли вместе содержат менее 0,05% общей массы кислорода Земли. Помимо O 2, дополнительные атомы кислорода присутствуют в различных формах, разбросанных по поверхностным резервуарам в молекулах биомассы, H 2 O, CO 2, HNO 3, NO, NO 2, CO, H 2 O 2, O 3, SO 2., H 2 SO 4, MgO, CaO, AlO, SiO 2 и PO 4.
Атмосфера 20,9% кислорода по объему, что соответствует в общей сложности примерно 34 × 10 18 моль кислорода. Другие кислородсодержащие молекулы в атмосфере включают озон (O 3), диоксид углерода (CO 2), водяной пар (H 2 O), а также оксиды серы и азота (SO 2, NO, N 2 O и т. Д.).
Биосферы составляет 22% кислорода по объему, главным образом, настоящее в качестве компонента органических молекул (С х Н х Н х О х) и молекул воды.
Гидросферы составляют 33% кислорода по объему настоящего времени в основном как компонент молекул воды с растворенными молекулами, включая свободный кислород и карбоновые кислоты (Н х СО 3).
Литосфера 46,6% кислорода по объему, главным образом, настоящее как диоксид кремния минералов (SiO 2) и других оксидов минералов.
Хотя существует много абиотических источников и поглотителей для O 2, наличие концентрации обильной свободного кислорода в современной атмосфере Земли и океане приписываются O 2 производства из биологического процесса в кислородном фотосинтезе в сочетании с биологической раковиной, известной как биологические насос и геологический процесс захоронения углерода с участием тектоники плит. Биология является основным двигателем потока O 2 на современной Земле, и считается, что эволюция кислородного фотосинтеза бактериями, который обсуждается в рамках Великого события оксигенации, непосредственно отвечает за условия, позволяющие развитие и существование всех сложных эукариотический метаболизм.
Основным источником атмосферного свободного кислорода является фотосинтез, который производит сахар и свободный кислород из углекислого газа и воды:
К фотосинтезирующим организмам относятся растения на суше, а также фитопланктон океанов. Крошечная морская цианобактерия Prochlorococcus была обнаружена в 1986 году и составляет до половины фотосинтеза в открытом океане.
Дополнительным источником свободного кислорода в атмосфере является фотолиз, при котором высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение расщепляет атмосферную воду и закись азота на составляющие атомы. Свободные атомы H и N уходят в космос, оставляя O 2 в атмосфере:
Основной способ потери свободного кислорода из атмосферы - это дыхание и распад, механизмы, в которых животные и бактерии потребляют кислород и выделяют углекислый газ.
В следующих таблицах представлены оценки емкости резервуаров кислородного цикла и потоков. Эти цифры основаны в основном на оценках (Walker, JCG):
| Резервуар | Вместимость (кг O 2) | Поток на входе / выходе (кг O 2 в год) | Время проживания (лет) |
|---|---|---|---|
| Атмосфера | 1,4 × 10 18 | 3 × 10 14 | 4500 |
| Биосфера | 1,6 × 10 16 | 3 × 10 14 | 50 |
| Литосфера | 2,9 × 10 20 | 6 × 10 11 | 500 000 000 |
Таблица 2: Годовой прирост и потеря атмосферного кислорода (единицы 10 10 кг O 2 в год)
| Фотосинтез (суша) Фотосинтез (океан) Фотолиз N 2 O Фотолиз H 2 O | 16 500 13 500 1,3 0,03 |
| Общая прибыль | ~ 30 000 |
| Потери - дыхание и распад | |
| Аэробное дыхание Микробное окисление Сжигание ископаемого топлива (антропогенное) Фотохимическое окисление Фиксация N 2 молнией Фиксация N 2 промышленностью (антропогенная) Окисление вулканических газов | 23 000 5 100 1 200 600 12 10 5 |
| Потери - выветривание | |
| Химическое выветривание Поверхностная реакция O 3 | 50 12 |
| Общие потери | ~ 30 000 |
Присутствие атмосферного кислорода привело к образованию озона (O 3) и озонового слоя в стратосфере :
Озоновый слой чрезвычайно важен для современной жизни, поскольку он поглощает вредное ультрафиолетовое излучение:
