Toisin kuin aurinkokuntamme kuumilla ja kylmillä planeetoilla, maapallolla on olosuhteet, jotka mahdollistavat elämän jossain muodossa. Yksi pääedellytyksistä on ilmakehän koostumus, joka antaa kaiken elävän hengittää vapaasti ja suojaa avaruudessa vallitsev alta tappav alta säteilyltä.
Mistä tunnelma on tehty
Maan ilmakehä koostuu monista kaasuista. Se on pääasiassa typpeä, joka on 77 %. Kaasu, jota ilman elämää Maan päällä ei voida ajatella, on paljon pienempi tilavuus, ilman happipitoisuus on 21% ilmakehän kokonaistilavuudesta. Viimeiset 2 % on sekoitus erilaisia kaasuja, mukaan lukien argon, hiilidioksidi, helium, neon, krypton ja muut.
Maan ilmakehä kohoaa 8 tuhannen kilometrin korkeuteen. Hengittävää ilmaa löytyy vain ilmakehän alemmasta kerroksesta.troposfääri, joka ulottuu napoille - 8 km, ylös ja päiväntasaajan yläpuolelle - 16 km. Korkeuden kasvaessa ilma ohenee ja happi loppuu. Annamme esimerkin tarkastellaksemme, mikä happipitoisuus ilmassa on eri korkeuksilla. Everestin huipulla (korkeus 8848 m) ilma pitää tätä kaasua 3 kertaa vähemmän kuin merenpinnan yläpuolella. Siksi korkeiden vuorenhuippujen valloittajat - kiipeilijät - voivat kiivetä sen huipulle vain happinaamareissa.
Happi on tärkein ehto planeetan selviytymiselle
Maan olemassaolon alussa sitä ympäröivässä ilmassa ei ollut tätä kaasua koostumuksessaan. Tämä oli varsin sopiva yksinkertaisimpien - yksisoluisten molekyylien elämään, jotka kelluivat v altameressä. He eivät tarvinneet happea. Prosessi alkoi noin 2 miljoonaa vuotta sitten, kun ensimmäiset elävät organismit alkoivat fotosynteesin reaktion seurauksena vapauttaa pieniä annoksia tätä kemiallisten reaktioiden seurauksena saatua kaasua ensin v altamereen, sitten ilmakehään. Elämä kehittyi planeetalla ja otti erilaisia muotoja, joista suurin osa ei ole säilynyt aikoihin. Jotkut organismit sopeutuivat lopulta elämään uuden kaasun kanssa.
He oppivat käyttämään voimaaan turvallisesti solun sisällä, jossa se toimi voimalaitoksena energian t alteenottamiseksi ruoasta. Tätä tapaa käyttää happea kutsutaan hengityksellä, ja teemme sen joka sekunti. Hengitys teki mahdolliseksi enemmänmonimutkaiset organismit ja ihmiset. Miljoonien vuosien aikana ilman happipitoisuus on noussut pilviin nykyiselle tasolleen, joka on noin 21 %. Tämän kaasun kerääntyminen ilmakehään vaikutti otsonikerroksen syntymiseen 8–30 kilometrin korkeudella maan pinnasta. Samaan aikaan planeetta sai suojan ultraviolettisäteiden haitallisilta vaikutuksilta. Elämänmuotojen jatkokehitys vedessä ja maalla on lisääntynyt nopeasti lisääntyneen fotosynteesin seurauksena.
Anaerobinen elämä
Vaikka jotkin organismit ovat sopeutuneet vapautuvan kaasun nouseviin tasoihin, monet maan yksinkertaisimmista elämänmuodoista ovat kadonneet. Muut organismit selvisivät piiloutumalla hapelta. Jotkut heistä elävät nykyään palkokasvien juurissa ja käyttävät ilmasta peräisin olevaa typpeä aminohappojen rakentamiseen kasveille. Tappava organismi botulismi on toinen "pakolainen" hapesta. Hän selviää hiljaa tyhjiöpakkauksissa säilykkeiden kanssa.
Mikä on elämän optimaalinen happitaso
Keskoset, joiden keuhkot eivät ole vielä täysin avautuneet hengittämistä varten, joutuvat erityisiin inkubaattoreihin. Niissä ilman happipitoisuus on tilavuuden mukaan korkeampi, ja tavanomaisen 21 prosentin sijasta sen taso on 30-40%. Vakavia hengitysvaikeuksia sairastavat taaperot ympäröivät ilmaa, jossa on 100 % happipitoisuutta, jotta lapsen aivot eivät vaurioidu. Tällaisissa olosuhteissa oleminen parantaa hypoksiassa olevien kudosten happipitoisuutta ja normalisoi niiden elintoimintoja. MuttaLiian paljon sitä ilmassa on yhtä vaarallista kuin liian vähän. Liian paljon happea lapsen veressä voi vahingoittaa silmien verisuonia ja aiheuttaa näön menetystä. Tämä osoittaa kaasun ominaisuuksien kaksinaisuuden. Meidän on hengitettävä sitä elääksemme, mutta sen ylimäärä voi joskus olla myrkkyä keholle.
Hapetusprosessi
Kun happi yhdistyy vedyn tai hiilen kanssa, tapahtuu hapettumisreaktio. Tämä prosessi aiheuttaa elämän perustana olevien orgaanisten molekyylien hajoamisen. Ihmiskehossa hapettuminen etenee seuraavasti. Punasolut keräävät happea keuhkoista ja kuljettavat sitä kaikkialle kehoon. On olemassa prosessi, jossa syömämme ruoan molekyylit tuhoutuvat. Tämä prosessi vapauttaa energiaa, vettä ja hiilidioksidia. Verisolut erittävät jälkimmäisen takaisin keuhkoihin ja hengitämme sen ulos ilmaan. Henkilö voi tukehtua, jos hän on estynyt hengittämään yli 5 minuuttia.
Hengitys
Ota huomioon hengitetyn ilman happipitoisuus. Ilmakehän ilmaa, joka tulee keuhkoihin ulkopuolelta sisäänhengitettäessä, kutsutaan sisäänhengitetyksi, ja ilmaa, joka poistuu hengityselinten kautta uloshengitettynä, kutsutaan uloshengitetyksi.
Se on ilmaseos, joka täytti alveolit hengitysteissä olevalla ilmalla. Ilman kemiallinen koostumus, jonka terve ihminen hengittää sisään ja ulos luonnollisissa olosuhteissa, on käytännössävaihtelee ja ilmaistaan numeroina näin.
Kaasupitoisuus (%)
| - | Happi | Hiilidioksidi | Typpi ja muut kaasut |
| hengitettyä ilmaa | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Uloshengitysilma | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Alveolaarinen ilma | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Happi on ilman pääkomponentti elämää varten. Muutokset tämän kaasun määrässä ilmakehässä ovat pieniä. Jos meressä on jopa 20,99% happea ilmassa, niin jopa teollisuuskaupunkien erittäin saastuneessa ilmassa sen taso ei laske alle 20,5%. Tällaiset muutokset eivät paljasta vaikutuksia ihmiskehoon. Fysiologiset häiriöt ilmaantuvat, kun hapen prosenttiosuus ilmassa laskee 16-17 prosenttiin. Samaan aikaan on selvä hapenpuute, joka johtaa jyrkäseen elintoiminnan laskuun, ja ilman happipitoisuuden ollessa 7-8 % kuolema on mahdollista.
Tunnelmaa eri aikakausina
Ilmakehän koostumus on aina vaikuttanut evoluutioon. Eri geologisina aikoina havaittiin luonnonkatastrofeista johtuvia happipitoisuuden nousuja tai laskuja, mikä johti muutokseen biosysteemissä. Noin 300 miljoonaa vuotta sitten sen sisältö ilmakehässänousi 35 prosenttiin, kun taas planeetalla asui jättimäisen kokoisia hyönteisiä. Maan historian suurin elävien olentojen sukupuutto tapahtui noin 250 miljoonaa vuotta sitten. Sen aikana yli 90 % v altamerten asukkaista ja 75 % maan asukkaista kuoli. Eräs versio massasukuttomasta kertoo, että syynä oli ilman alhainen happipitoisuus. Tämän kaasun määrä on pudonnut 12 prosenttiin ja sitä on alemmassa ilmakehässä 5300 metrin korkeuteen asti. Aikakautemme ilmakehän ilman happipitoisuus on 20,9 %, mikä on 0,7 % pienempi kuin 800 tuhatta vuotta sitten. Nämä luvut ovat vahvistaneet Princetonin yliopiston tutkijat, jotka tutkivat näytteitä tuolloin muodostuneesta Grönlannin ja Atlantin jäästä. Jäätynyt vesi säästi ilmakuplat, ja tämä tosiasia auttaa laskemaan ilmakehän happipitoisuuden.
Mitä sen taso ilmassa tottelee
Sen aktiivinen imeytyminen ilmakehästä voi johtua jäätiköiden liikkeestä. Liikkuessaan pois ne paljastavat v altavia alueita orgaanisia kerroksia, jotka kuluttavat happea. Toinen syy voi olla v altamerten vesien jäähtyminen: sen bakteerit imevät happea aktiivisemmin alhaisissa lämpötiloissa. Tutkijat väittävät, että teollisella harppauksella ja sen mukana v altavan polttoainemäärän polttamisella ei ole erityistä vaikutusta. Maailman v altameret ovat jäähtyneet 15 miljoonaa vuotta, ja elintärkeän aineen määrä ilmakehässä on vähentynyt ihmisen vaikutuksesta riippumatta. On todennäköistä, että joitain luonnollisia prosesseja tapahtuu maapallolla, mikä johtaa hapen kulutukseentulee korkeammaksi kuin sen tuotanto.
Ihmisen vaikutus ilmakehän koostumukseen
Puhutaanpa ihmisen vaikutuksesta ilman koostumukseen. Nykyinen taso on ihanteellinen eläville olennoille, ilman happipitoisuus on 21%. Sen ja muiden kaasujen tasapaino määräytyy elinkaari luonnossa: eläimet hengittävät hiilidioksidia ulos, kasvit käyttävät sitä ja vapauttavat happea.
Mutta ei ole takeita siitä, että tämä taso on aina vakio. Ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrä kasvaa. Tämä johtuu ihmiskunnan polttoaineen käytöstä. Ja kuten tiedät, se muodostui orgaanista alkuperää olevista fossiileista ja hiilidioksidi pääsee ilmaan. Samaan aikaan planeettamme suurimpia kasveja, puita, tuhotaan kiihtyvällä vauhdilla. Kilometrejä metsää katoaa minuutissa. Tämä tarkoittaa, että osa ilman hapesta putoaa vähitellen ja tutkijat antavat jo hälytyksen. Maan ilmakehä ei ole rajaton ruokakomero, eikä happea pääse sen sisään ulkopuolelta. Sitä on kehitetty koko ajan maapallon kehityksen mukana. On jatkuvasti muistettava, että tätä kaasua tuottaa kasvillisuus fotosynteesiprosessissa hiilidioksidin kulutuksen vuoksi. Ja mikä tahansa merkittävä kasvillisuuden väheneminen metsien hävittämisen muodossa vähentää väistämättä hapen pääsyä ilmakehään, mikä häiritsee sen tasapainoa.
