Syrecykel

Syrecykeln  är en biogeokemisk cykel under vilken syre överförs mellan tre huvudreservoarer: atmosfären (luft), biosfärens organiska material (den globala summan av alla ekosystem ) och jordskorpan. Ett fel i syrecykeln i hydrosfären kan leda till utveckling av hypoxiska zoner, d.v.s. områden med låg syrehalt. Den huvudsakliga drivkraften för syrecykeln är fotosyntesen , som är ansvarig för sammansättningen av den moderna jordens atmosfär och livet på jorden (se syrekatastrof ).

Reservoarer

Den största reservoaren av syre på jorden är silikater och oxider i skorpan och manteln (99,5%). Endast en liten del av syre finns i form av fritt syre i atmosfären (0,36 %) och bundet i form av organiskt material i biosfären (0,01 %). Den huvudsakliga källan till atmosfäriskt syre är fotosyntes, under vilken organismer producerar socker och fritt syre från koldioxid och vatten:

Fotosyntetiska organismer inkluderar landväxter såväl som växtplankton i haven. Mer än hälften av de fotosyntetiska organismerna i det öppna havet är små marina cyanobakterier av släktet Prochlorococcus som upptäcktes 1986 [1] .

Fotolysreaktioner fungerar som en extra källa till fritt syre . I den övre atmosfären, under inverkan av ultraviolett strålning med hög energi , bryts atmosfäriskt vatten och kväveoxid I ned till sina ingående atomer. Fria N- och H-atomer flyr ut i rymden och lämnar tyngre O 2 i atmosfären:

Atmosfäriskt syre förbrukas främst genom andning och nedbrytning , de processer genom vilka djur och bakterier förbrukar syre och frigör koldioxid.

Litosfären kan också förbruka fritt syre genom kemisk erosion och ytreaktioner. Ett exempel på en sådan process är bildandet av järnoxider ( rost ):

Syre cirkulerar också mellan biosfären och litosfären. Marina organismer i biosfären skapar kalciumkarbonat (CaCO 3 ), materialet i deras syrerika yttre skal. När en organism dör, lägger sig dess skal på havsbottnen och, när den begravs där, förvandlas det så småningom till kalksten  - litosfärens sedimentära bergart. Vitrings- och erosionsprocesser som initieras av organismer kan frigöra syre från litosfären.

Växter och bakterier utvinner mineraler från bergarter och omvandlar syre till vatten, från vilket det kan frigöras genom fotosyntes.

Reservoarkapacitet och materialflöden

Tabellerna nedan innehåller uppskattningar av kapaciteten hos syrecykelreservoarerna och materiaflödena i dem. Dessa siffror är främst baserade på en uppskattning (Walker, J.K.G. [2] ):

Tabell 1 : Huvudtankar för syrgascykel

Lagringstank Kapacitet
(kg O 2 ) 		Flöde till/från
(kg O 2 per år) 		Vistelsetid
(år)
Atmosfär 1,4⋅10 18 3⋅10 14 4500
Biosfär 1,6⋅10 16 3⋅10 14 femtio
Litosfären 2,9⋅10 20 6⋅10 11 500 000 000


Tabell 2 : Årlig ökning och förlust av atmosfäriskt syre (Enheter: 10 10 kg O 2 per år)

Fotosyntes (jord)

Fotosyntes (hav)
Fotolys av N 2 O
Fotolys av H 2 O

16 500

13 500
1,3
0,03

Allmän vinst ~ 30 000
Avfall - andetag och röta
Aerob andning

Mikrobiell oxidation Förbränning av
fossila bränslen (antropogen)
Fotokemisk oxidation
N 2
fixering genom blixt N 2 fixering i gödseltillverkning
Oxidation av vulkaniska gaser

23 000

5,100
1,200
600
12
10
5

Förluster - vittring
kemisk vittring

Ytreaktion O 3

femtio

12

Totala förluster ~ 30 000

Ozon

Uppkomsten av atmosfäriskt syre ledde till bildandet av ozon (O 3 ) och ozonskiktet i stratosfären :

Ozonskiktet är extremt viktigt för det moderna livet, eftersom det absorberar skadlig ultraviolett strålning:

Anteckningar

  1. ↑ Steve Nadis, The Cells That Rule the Seas , Scientific American, nov. 2003 [1] Arkiverad 12 oktober 2007 på Wayback Machine
  2. ↑ Walker, JCG (1980) Syrets kretslopp i den naturliga miljön och de biogeokemiska kretsloppen, Springer-Verlag, Berlin, Förbundsrepubliken Tyskland (DEU).

Litteratur