Круговорот кислорода

Круговорот кислорода является планетарным процессом, связывающим атмосферу и гидросферу с земной корой. В отличие от углерода, азота и фосфора резервуары доступного для биоты кислорода по сравнению с его потоками огромны. Поэтому отпадает проблема глобального дефицита кислорода и замкнутости его круговорота. Общее количество кислорода в атмосфере Земли составляет 1,0·10 т, а ежегодное продуцирование кислорода зеленой растительностью планеты составляет 300 млрд т. При этом почти ¾ этого количества выделяется растительностью суши и лишь немногим более четверти – фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Таким образом, весь кислород атмосферы проходит через живое вещество Земли за 2000-250 лет.

Основными звеньями биотического круговорота является образование свободного кислорода в результате фотосинтеза в зеленых растениях, последующие затраты его на дыхание живых организмов, протекания реакций окисления органических остатков и неорганических соединений (например, сжигания топлива) и другие химические преобразования, которые ведут к образованию СО и Н О, после чего указанные вещества включаются в новый цикл фотосинтетических превращений.

Специфика процесса состоит в том, что образующаяся при фотосинтезе молекула О₂ один из атомов получает от СО₂, а другой - от воды. При дыхании потребляемая молекула О₂ один из атомов отдает воде, а другой – диоксиду углерода (рис.6.5)

Рис.6.5. Схема биотического круговорота кислорода

С круговоротом кислорода тесно связано образование озона. В высоких слоях атмосферы под влиянием жестких УФ-лучей происходит ионизация и диссоциация части молекул кислорода, образуется атомарный кислород, который немедленно присоединяется к возбужденным молекулам кислорода, образуя озон:

(6.2)

На образование озона тратится около 5% поступающей к Земле солнечной энергии. Реакции (6.2) легко обратимы. При распаде озона выделяется энергия, за счет которой в верхних слоях атмосферы поддерживается высокая температура.

Равновесие процесса круговорота кислорода нарушается антропогенной деятельностью. Подсчитано, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется около 23% кислорода, который выделяется при фотосинтезе.