Na rozdiel od horúcich a studených planét našej slnečnej sústavy má planéta Zem podmienky, ktoré umožňujú život v určitej forme. Jednou z hlavných podmienok je zloženie atmosféry, ktorá umožňuje všetkým živým veciam voľne dýchať a chráni pred smrtiacou radiáciou, ktorá vládne vo vesmíre.
Z čoho sa skladá atmosféra
Atmosféra Zeme sa skladá z mnohých plynov. Ide najmä o dusík, ktorý zaberá 77 %. Plyn, bez ktorého je život na Zemi nemysliteľný, zaberá oveľa menší objem, obsah kyslíka vo vzduchu je 21% z celkového objemu atmosféry. Posledné 2% sú zmesou rôznych plynov, vrátane argónu, oxidu uhličitého, hélia, neónu, kryptónu a ďalších.
Atmosféra Zeme stúpa do výšky 8 tisíc km. Dýchateľný vzduch sa nachádza len v spodnej vrstve atmosféry.troposféra, dosahujúca na póloch - 8 km, hore a nad rovníkom - 16 km. Ako sa zvyšuje nadmorská výška, vzduch sa stáva redším a tým viac sa vyčerpáva kyslík. Aby sme zvážili, aký je obsah kyslíka vo vzduchu v rôznych výškach, uvedieme príklad. Na vrchole Everestu (nadmorská výška 8848 m) vzduch zadržiava tohto plynu 3-krát menej ako nad hladinou mora. Preto môžu dobyvatelia vysokých hôr – horolezci – vystúpiť na jeho vrchol len v kyslíkových maskách.
Kyslík je hlavnou podmienkou prežitia na planéte
Na začiatku existencie Zeme vzduch, ktorý ju obklopoval, tento plyn vo svojom zložení nemal. To sa celkom hodilo pre život tých najjednoduchších – jednobunkových molekúl, ktoré plávali v oceáne. Nepotrebovali kyslík. Proces sa začal asi pred 2 miliónmi rokov, keď prvé živé organizmy v dôsledku reakcie fotosyntézy začali uvoľňovať malé dávky tohto plynu získaného v dôsledku chemických reakcií najskôr do oceánu a potom do atmosféry. Život sa na planéte vyvinul a nadobudol rôzne podoby, z ktorých väčšina neprežila až do našich čias. Niektoré organizmy sa nakoniec adaptovali na život s novým plynom.
Naučili sa, ako bezpečne používať jeho silu vo vnútri bunky, kde fungovala ako elektráreň, aby získavala energiu z potravy. Tento spôsob využívania kyslíka sa nazýva dýchanie a robíme ho každú sekundu. Bol to dych, ktorý umožnil viaczložitých organizmov a ľudí. V priebehu miliónov rokov obsah kyslíka vo vzduchu raketovo vzrástol na súčasnú úroveň približne 21 %. Akumulácia tohto plynu v atmosfére prispela k vytvoreniu ozónovej vrstvy vo výške 8–30 km od zemského povrchu. Planéta zároveň dostala ochranu pred škodlivými účinkami ultrafialových lúčov. Ďalší vývoj foriem života na vode a na súši sa rýchlo zvýšil v dôsledku zvýšenej fotosyntézy.
Anaeróbny život
Hoci sa niektoré organizmy prispôsobili stúpajúcej hladine uvoľňovaného plynu, mnohé z najjednoduchších foriem života, ktoré na Zemi existovali, zmizli. Iné organizmy prežili vďaka úkrytu pred kyslíkom. Niektoré z nich dnes žijú v koreňoch strukovín a využívajú dusík zo vzduchu na stavbu aminokyselín pre rastliny. Smrteľný botulizmus organizmu je ďalším „utečencom“pred kyslíkom. Pokojne prežíva vo vákuových obaloch s konzervami.
Aká je optimálna hladina kyslíka pre život
Predčasne narodené deti, ktorých pľúca ešte nie sú úplne otvorené na dýchanie, spadajú do špeciálnych inkubátorov. V nich je obsah kyslíka vo vzduchu objemovo vyšší a namiesto bežných 21% je tu nastavená jeho úroveň 30-40%. Batoľatá s vážnymi problémami s dýchaním sú obklopené vzduchom so 100% hladinou kyslíka, aby sa zabránilo poškodeniu mozgu dieťaťa. Byť v takýchto podmienkach zlepšuje kyslíkový režim tkanív, ktoré sú v stave hypoxie, a normalizuje ich životné funkcie. alepríliš veľa vo vzduchu je rovnako nebezpečné ako príliš málo. Príliš veľa kyslíka v krvi dieťaťa môže poškodiť krvné cievy v očiach a spôsobiť stratu zraku. To ukazuje dualitu vlastností plynu. Aby sme žili, musíme ho dýchať, no jeho nadbytok sa niekedy môže stať pre telo jedom.
Proces oxidácie
Keď sa kyslík spája s vodíkom alebo uhlíkom, prebieha reakcia nazývaná oxidácia. Tento proces spôsobuje rozpad organických molekúl, ktoré sú základom života. V ľudskom tele prebieha oxidácia nasledovne. Červené krvinky zbierajú kyslík z pľúc a prenášajú ho do celého tela. Dochádza k procesu ničenia molekúl potravy, ktorú jeme. Tento proces uvoľňuje energiu, vodu a oxid uhličitý. Ten sa vylúči krvinkami späť do pľúc a my ho vydýchneme do vzduchu. Osoba sa môže udusiť, ak jej bráni dýchať dlhšie ako 5 minút.
Dýchanie
Zvážte obsah kyslíka vo vdychovanom vzduchu. Atmosférický vzduch, ktorý sa pri vdýchnutí dostáva zvonka do pľúc, sa nazýva inhalovaný a vzduch, ktorý pri výdychu vychádza cez dýchací systém, sa nazýva vydychovaný.
Je to zmes vzduchu, ktorá naplnila alveoly tým, ktorý je v dýchacích cestách. Chemické zloženie vzduchu, ktorý zdravý človek v prirodzených podmienkach vdýchne a vydýchne, je praktickésa mení a vyjadruje sa takto.
Obsah plynu (v %)
| - | Kyslík | Oxid uhličitý | Dusík a iné plyny |
| Vdychovaný vzduch | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Vydychovaný vzduch | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Alveolárny vzduch | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Kyslík je hlavnou zložkou vzduchu pre život. Zmeny v množstve tohto plynu v atmosfére sú malé. Ak more obsahuje až 20,99 % kyslíka vo vzduchu, tak ani vo veľmi znečistenom ovzduší priemyselných miest jeho hladina neklesne pod 20,5 %. Takéto zmeny neodhalia účinky na ľudský organizmus. Fyziologické poruchy sa objavia, keď percento kyslíka vo vzduchu klesne na 16-17%. Zároveň je zjavný nedostatok kyslíka, čo vedie k prudkému poklesu vitálnej aktivity a pri obsahu kyslíka vo vzduchu 7-8% je možná smrť.
Atmosféra v rôznych obdobiach
Zloženie atmosféry vždy ovplyvňovalo evolúciu. V rôznych geologických časoch sa v dôsledku prírodných katastrof pozorovalo zvýšenie alebo zníženie hladiny kyslíka, čo malo za následok zmenu biosystému. Približne pred 300 miliónmi rokov bol jeho obsah v atmosférevzrástol na 35 %, zatiaľ čo planétu obýval hmyz gigantických rozmerov. K najväčšiemu vyhynutiu živých bytostí v histórii Zeme došlo asi pred 250 miliónmi rokov. Počas nej zomrelo viac ako 90 % obyvateľov oceánu a 75 % obyvateľov pevniny. Jedna verzia masového vymierania hovorí, že za to mohol nízky obsah kyslíka vo vzduchu. Množstvo tohto plynu kleslo na 12% a nachádza sa v spodnej atmosfére až do výšky 5300 metrov. V našej dobe dosahuje obsah kyslíka v atmosférickom vzduchu 20,9 %, čo je o 0,7 % menej ako pred 800 tisíc rokmi. Tieto údaje potvrdzujú vedci z Princetonskej univerzity, ktorí skúmali vzorky grónskeho a atlantického ľadu, ktorý sa v tom čase vytvoril. Zamrznutá voda zachránila vzduchové bubliny a táto skutočnosť pomáha vypočítať hladinu kyslíka v atmosfére.
Ako sa riadi jeho hladina vo vzduchu
Aktívna absorpcia z atmosféry môže byť spôsobená pohybom ľadovcov. Ako sa vzďaľujú, odhaľujú obrovské plochy organických vrstiev, ktoré spotrebúvajú kyslík. Ďalším dôvodom môže byť ochladzovanie vôd oceánov: jeho baktérie pri nízkych teplotách aktívnejšie absorbujú kyslík. Vedci tvrdia, že priemyselný skok a s ním aj spaľovanie obrovského množstva paliva nemá zvláštny vplyv. Svetové oceány sa ochladzujú už 15 miliónov rokov a množstvo životne dôležitých látok v atmosfére sa znížilo bez ohľadu na vplyv človeka. Je pravdepodobné, že na Zemi prebiehajú niektoré prírodné procesy, ktoré vedú k tomu, že spotreba kyslíkaje vyššia ako jeho produkcia.
Vplyv človeka na zloženie atmosféry
Poďme sa rozprávať o vplyve človeka na zloženie ovzdušia. Úroveň, ktorú máme dnes, je ideálna pre živé bytosti, obsah kyslíka vo vzduchu je 21%. Rovnováha medzi ním a ostatnými plynmi je určená životným cyklom v prírode: zvieratá vydychujú oxid uhličitý, rastliny ho využívajú a uvoľňujú kyslík.
Neexistuje však žiadna záruka, že táto úroveň bude vždy konštantná. Množstvo oxidu uhličitého uvoľňovaného do atmosféry sa zvyšuje. Je to spôsobené tým, že ľudstvo používa palivo. A ako viete, vznikol z fosílií organického pôvodu a oxid uhličitý vstupuje do vzduchu. Najväčšie rastliny na našej planéte, stromy, sú medzitým ničené čoraz rýchlejšie. Kilometre lesa miznú do minúty. To znamená, že časť kyslíka vo vzduchu postupne klesá a vedci už bijú na poplach. Zemská atmosféra nie je bezhraničná špajza a kyslík sa do nej nedostáva zvonku. Vyvíjalo sa neustále spolu s vývojom Zeme. Je potrebné neustále pamätať na to, že tento plyn produkuje vegetácia v procese fotosyntézy v dôsledku spotreby oxidu uhličitého. A každé výrazné zníženie vegetácie vo forme odlesňovania nevyhnutne znižuje prenikanie kyslíka do atmosféry, čím sa narušuje jej rovnováha.
