Till skillnad från de varma och kalla planeterna i vårt solsystem har planeten jorden förhållanden som tillåter liv i någon form. Ett av huvudvillkoren är atmosfärens sammansättning, som gör att allt levande kan andas fritt och skyddar mot den dödliga strålning som råder i rymden.
Vad atmosfären består av
Jordens atmosfär består av många gaser. Det är främst kväve, som upptar 77%. Gas, utan vilken livet på jorden är otänkbart, upptar en mycket mindre volym, syreh alten i luften är 21% av atmosfärens totala volym. De sista 2 % är en blandning av olika gaser, inklusive argon, koldioxid, helium, neon, krypton och andra.
Jordens atmosfär stiger till en höjd av 8 tusen km. Andningsluft finns endast i det nedre lagret av atmosfären.troposfären, som når polerna - 8 km, upp och över ekvatorn - 16 km. När höjden ökar blir luften tunnare och ju mer syre förbrukas. För att överväga vilken syreh alt i luften som är på olika höjder ska vi ge ett exempel. På toppen av Everest (höjd 8848 m) håller luften denna gas 3 gånger mindre än över havet. Därför kan erövrarna av höga bergstoppar - klättrare - klättra till dess topp endast i syrgasmasker.
Syre är huvudvillkoret för överlevnad på planeten
I början av jordens existens hade luften som omgav den inte denna gas i sin sammansättning. Detta var ganska lämpligt för livet av de enklaste - encelliga molekylerna som flöt i havet. De behövde inte syre. Processen började för cirka 2 miljoner år sedan, när de första levande organismerna, som ett resultat av reaktionen av fotosyntes, började släppa ut små doser av denna gas som erhölls som ett resultat av kemiska reaktioner, först i havet, sedan i atmosfären. Livet utvecklades på planeten och antog en mängd olika former, av vilka de flesta inte har överlevt till vår tid. Vissa organismer anpassade sig så småningom till livet med den nya gasen.
De lärde sig hur man använder sin kraft på ett säkert sätt inne i cellen, där den fungerade som ett kraftverk, för att utvinna energi från mat. Det här sättet att använda syre kallas andning, och vi gör det varje sekund. Det var andningen som gjorde det möjligt för flerkomplexa organismer och människor. Under miljontals år har syreh alten i luften skjutit i höjden till sin nuvarande nivå på cirka 21 %. Ansamlingen av denna gas i atmosfären bidrog till skapandet av ozonskiktet på en höjd av 8–30 km från jordens yta. Samtidigt fick planeten skydd mot de skadliga effekterna av ultravioletta strålar. Den fortsatta utvecklingen av livsformer på vatten och på land har ökat snabbt som ett resultat av ökad fotosyntes.
Anaerobt liv
Även om vissa organismer har anpassat sig till de stigande nivåerna av gasen som släpps ut, har många av de enklaste livsformerna som funnits på jorden försvunnit. Andra organismer överlevde genom att gömma sig från syre. Vissa av dem lever idag i baljväxternas rötter och använder kväve från luften för att bygga aminosyror för växter. Den dödliga organismen botulism är en annan "flykting" från syre. Han överlever tyst i vakuumförpackningar med konserver.
Vilken är den optimala syrenivån för livet
För tidigt födda barn, vars lungor ännu inte är helt öppna för andning, hamnar i speciella kuvöser. I dem är syreh alten i luften högre i volym, och istället för de vanliga 21% är dess nivå på 30-40% inställd här. Småbarn med svåra andningsproblem är omgivna av luft med 100 % syrenivåer för att förhindra skador på barnets hjärna. Att vara under sådana omständigheter förbättrar syreregimen i vävnader som är i ett tillstånd av hypoxi och normaliserar deras vitala funktioner. Menför mycket av det i luften är lika farligt som för lite. För mycket syre i ett barns blod kan skada blodkärlen i ögonen och orsaka synförlust. Detta visar dualiteten av gasens egenskaper. Vi måste andas det för att kunna leva, men dess överskott kan ibland bli ett gift för kroppen.
Oxidationsprocess
När syre kombineras med väte eller kol sker en reaktion som kallas oxidation. Denna process gör att de organiska molekylerna som är grunden för livet sönderfaller. I människokroppen fortskrider oxidationen enligt följande. Röda blodkroppar samlar upp syre från lungorna och transporterar det genom hela kroppen. Det finns en process av förstörelse av molekylerna i maten vi äter. Denna process frigör energi, vatten och koldioxid. Det senare utsöndras av blodkropparna tillbaka till lungorna och vi andas ut det i luften. En person kan kvävas om den hindras från att andas i mer än 5 minuter.
Andning
Tänk på syreh alten i inandningsluften. Atmosfärisk luft som kommer in i lungorna från utsidan vid inandning kallas inandning, och luften som går ut genom andningsorganen vid utandning kallas utandning.
Det är en blandning av luft som fyllde alveolerna med det som finns i luftvägarna. Den kemiska sammansättningen av luften som en frisk person andas in och andas ut under naturliga förhållanden är praktiskt tagetvarierar och uttrycks i siffror som detta.
Gasinnehåll (i %)
| - | Oxygen | koldioxid | Kväve och andra gaser |
| Inandningsluft | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Utandadsluft | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Alveolär luft | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Syre är huvudkomponenten i luften för livet. Förändringar i mängden av denna gas i atmosfären är små. Om havet innehåller upp till 20,99% syre i luften, faller dess nivå inte under 20,5% även i den mycket förorenade luften i industristäder. Sådana förändringar avslöjar inte effekter på människokroppen. Fysiologiska störningar uppstår när andelen syre i luften sjunker till 16-17%. Samtidigt finns en tydlig syrebrist, vilket leder till en kraftig nedgång i vital aktivitet, och med en syreh alt på 7-8% i luften är döden möjlig.
Atmosfär i olika epoker
Atmosfärens sammansättning har alltid påverkat evolutionen. Vid olika geologiska tidpunkter, på grund av naturkatastrofer, observerades höjningar eller sänkningar av syrenivån, vilket innebar en förändring av biosystemet. För ungefär 300 miljoner år sedan, dess innehåll i atmosfärensteg till 35 %, medan planeten var bebodd av insekter av gigantisk storlek. Den största utrotningen av levande varelser i jordens historia inträffade för cirka 250 miljoner år sedan. Under den dog mer än 90% av invånarna i havet och 75% av landets invånare. En version av massutrotningen säger att den låga syreh alten i luften var skyldig. Mängden av denna gas har sjunkit till 12 % och den befinner sig i den lägre atmosfären upp till en höjd av 5300 meter. I vår tid når syreh alten i den atmosfäriska luften 20,9%, vilket är 0,7% lägre än för 800 tusen år sedan. Dessa siffror bekräftas av forskare vid Princeton University som undersökte prover av Grönlands- och Atlantisen som bildades vid den tiden. Det frusna vattnet räddade luftbubblorna, och detta faktum hjälper till att beräkna syrenivån i atmosfären.
Vad lyder nivån i luften
Aktiv absorption av det från atmosfären kan orsakas av glaciärers rörelse. När de flyttar bort avslöjar de stora områden av organiska lager som förbrukar syre. En annan orsak kan vara kylningen av havens vatten: dess bakterier absorberar syre mer aktivt vid låga temperaturer. Forskarna hävdar att industrisprånget och därmed förbränningen av en enorm mängd bränsle inte har någon speciell inverkan. Världens hav har svalnat i 15 miljoner år, och mängden livsviktig materia i atmosfären har minskat oavsett mänsklig påverkan. Det är troligt att vissa naturliga processer äger rum på jorden, vilket leder till att syreförbrukningenblir högre än sin produktion.
Mänsklig påverkan på atmosfärens sammansättning
Låt oss prata om den mänskliga inverkan på luftens sammansättning. Den nivå som vi har idag är idealisk för levande varelser, syreh alten i luften är 21%. Balansen mellan den och andra gaser bestäms av livscykeln i naturen: djur andas ut koldioxid, växter använder den och frigör syre.
Men det finns ingen garanti för att denna nivå alltid kommer att vara konstant. Mängden koldioxid som släpps ut i atmosfären ökar. Detta beror på mänsklighetens användning av bränsle. Och den, som ni vet, bildades av fossiler av organiskt ursprung och koldioxid kommer in i luften. Samtidigt förstörs de största växterna på vår planet, träd, i allt högre takt. Kilometer skog försvinner på en minut. Det betyder att en del av syret i luften gradvis faller och forskarna slår redan larm. Jordens atmosfär är inte ett gränslöst skafferi och syre kommer inte in i den utifrån. Det har utvecklats hela tiden tillsammans med utvecklingen av jorden. Man måste ständigt komma ihåg att denna gas produceras av vegetation i processen för fotosyntes på grund av konsumtionen av koldioxid. Och varje betydande minskning av vegetationen i form av avskogning minskar oundvikligen inträngningen av syre i atmosfären och rubbar därmed dess balans.
