Na rozdíl od horkých a studených planet naší sluneční soustavy má planeta Země podmínky, které umožňují život v určité formě. Jednou z hlavních podmínek je složení atmosféry, které umožňuje všemu živému volně dýchat a chrání před smrtící radiací, která vládne ve vesmíru.
Z čeho se skládá atmosféra
Atmosféra Země se skládá z mnoha plynů. Jde především o dusík, který zaujímá 77 %. Plyn, bez kterého je život na Zemi nemyslitelný, zaujímá mnohem menší objem, obsah kyslíku ve vzduchu je 21 % z celkového objemu atmosféry. Poslední 2 % tvoří směs různých plynů, včetně argonu, oxidu uhličitého, helia, neonu, kryptonu a dalších.
Atmosféra Země stoupá do výšky 8 tisíc km. Dýchatelný vzduch se nachází pouze ve spodní vrstvě atmosféry.troposféra, dosahující na pólech - 8 km, nahoru a nad rovníkem - 16 km. Jak se zvyšuje nadmořská výška, vzduch se stává řidším a tím více ubývá kyslíku. Abychom zvážili, jaký je obsah kyslíku ve vzduchu v různých výškách, uvedeme příklad. Na vrcholu Everestu (nadmořská výška 8848 m) zadržuje vzduch tohoto plynu 3x méně než nad hladinou moře. Dobyvatelé vysokých hor - horolezci - proto mohou vylézt na jeho vrchol pouze v kyslíkových maskách.
Kyslík je hlavní podmínkou přežití na planetě
Na počátku existence Země neměl vzduch, který ji obklopoval, tento plyn ve svém složení. To se docela hodilo pro život těch nejjednodušších – jednobuněčných molekul, které se vznášely v oceánu. Nepotřebovali kyslík. Proces začal asi před 2 miliony let, kdy první živé organismy v důsledku reakce fotosyntézy začaly uvolňovat malé dávky tohoto plynu získaného v důsledku chemických reakcí nejprve do oceánu a poté do atmosféry. Život se na planetě vyvíjel a nabýval různých podob, z nichž většina nepřežila do dnešních dob. Některé organismy se nakonec adaptovaly na život s novým plynem.
Naučili se, jak bezpečně využívat jeho sílu v buňce, kde fungovala jako elektrárna, k získávání energie z potravy. Tento způsob využití kyslíku se nazývá dýchání a děláme to každou sekundu. Byl to dech, který umožnil vícsložité organismy a lidé. Během milionů let obsah kyslíku ve vzduchu raketově vzrostl na současnou úroveň asi 21 %. Akumulace tohoto plynu v atmosféře přispěla k vytvoření ozonové vrstvy ve výšce 8–30 km od zemského povrchu. Planeta zároveň získala ochranu před škodlivými účinky ultrafialových paprsků. Další vývoj forem života na vodě a na souši se rychle zvýšil v důsledku zvýšené fotosyntézy.
Anaerobní život
Přestože se některé organismy přizpůsobily stoupající hladině uvolňovaného plynu, mnoho z nejjednodušších forem života, které na Zemi existovaly, zmizelo. Jiné organismy přežily skrytím před kyslíkem. Některé z nich dnes žijí v kořenech luštěnin a využívají dusík ze vzduchu ke stavbě aminokyselin pro rostliny. Smrtící organismus botulismus je dalším „uprchlíkem“před kyslíkem. Tiše přežívá ve vakuových obalech s konzervami.
Jaká je optimální hladina kyslíku pro život
Předčasně narozené děti, jejichž plíce ještě nejsou plně otevřené pro dýchání, spadají do speciálních inkubátorů. V nich je obsah kyslíku ve vzduchu objemově vyšší a místo obvyklých 21 % je zde stanovena jeho hladina 30-40 %. Batolata s vážnými dýchacími problémy jsou obklopena vzduchem se 100% hladinou kyslíku, aby se zabránilo poškození mozku dítěte. Být v takových podmínkách zlepšuje kyslíkový režim tkání, které jsou ve stavu hypoxie, a normalizuje jejich životní funkce. Alepříliš mnoho ve vzduchu je stejně nebezpečné jako příliš málo. Příliš mnoho kyslíku v krvi dítěte může poškodit krevní cévy v očích a způsobit ztrátu zraku. To ukazuje dualitu vlastností plynu. Musíme ho dýchat, abychom mohli žít, ale jeho nadbytek se někdy může stát pro tělo jedem.
Proces oxidace
Když se kyslík spojí s vodíkem nebo uhlíkem, dojde k reakci zvané oxidace. Tento proces způsobuje rozklad organických molekul, které jsou základem života. V lidském těle probíhá oxidace následovně. Červené krvinky shromažďují kyslík z plic a roznášejí ho po celém těle. Dochází k procesu ničení molekul potravy, kterou jíme. Tento proces uvolňuje energii, vodu a oxid uhličitý. Ten je vylučován krvinkami zpět do plic a my ho vydechujeme do vzduchu. Osoba se může udusit, pokud je bráněno v dýchání po dobu delší než 5 minut.
Dýchání
Zvažte obsah kyslíku ve vdechovaném vzduchu. Atmosférický vzduch, který při nádechu vstupuje do plic zvenčí, se nazývá vdechovaný a vzduch, který při výdechu vychází dýchacím systémem, se nazývá vydechovaný.
Je to směs vzduchu, která naplnila alveoly tím, který je v dýchacích cestách. Chemické složení vzduchu, který zdravý člověk v přirozených podmínkách vdechuje a vydechuje, je praktickyse mění a vyjadřuje se takto.
Obsah plynu (v %)
| - | Kyslík | Oxid uhličitý | Dusík a jiné plyny |
| Vdechovaný vzduch | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Vydechovaný vzduch | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Alveolární vzduch | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Kyslík je hlavní složkou vzduchu pro život. Změny množství tohoto plynu v atmosféře jsou malé. Pokud moře obsahuje až 20,99 % kyslíku ve vzduchu, pak ani ve velmi znečištěném ovzduší průmyslových měst jeho hladina neklesne pod 20,5 %. Takové změny neodhalí účinky na lidské tělo. Fyziologické poruchy se objevují, když procento kyslíku ve vzduchu klesne na 16-17%. Zároveň je zřetelný nedostatek kyslíku, který vede k prudkému poklesu vitální aktivity a při obsahu kyslíku 7-8 % ve vzduchu je možná smrt.
Atmosféra v různých obdobích
Složení atmosféry vždy ovlivňovalo evoluci. V různých geologických dobách byl v důsledku přírodních katastrof pozorován vzestup nebo pokles hladiny kyslíku, což mělo za následek změnu biosystému. Přibližně před 300 miliony let byl jeho obsah v atmosféřevzrostl na 35 %, zatímco planetu obýval hmyz obří velikosti. K největšímu vymírání živých bytostí v historii Země došlo asi před 250 miliony let. Během ní zemřelo více než 90 % obyvatel oceánu a 75 % obyvatel pevniny. Jedna verze hromadného vymírání říká, že za to mohl nízký obsah kyslíku ve vzduchu. Množství tohoto plynu kleslo na 12 % a nachází se v nižších vrstvách atmosféry až do výšky 5300 metrů. V naší éře dosahuje obsah kyslíku v atmosférickém vzduchu 20,9 %, což je o 0,7 % méně než před 800 tisíci lety. Tato čísla potvrzují vědci z Princetonské univerzity, kteří zkoumali vzorky grónského a atlantického ledu, který se v té době vytvořil. Zmrzlá voda zachránila vzduchové bubliny a tato skutečnost pomáhá vypočítat hladinu kyslíku v atmosféře.
Čemu se řídí jeho hladina ve vzduchu
Aktivní vstřebávání z atmosféry může být způsobeno pohybem ledovců. Jak se vzdalují, odhalují rozsáhlé oblasti organických vrstev, které spotřebovávají kyslík. Dalším důvodem může být ochlazování vod oceánů: jeho bakterie při nízkých teplotách aktivněji absorbují kyslík. Vědci tvrdí, že průmyslový skok a s ním i spalování obrovského množství paliva nemá zvláštní dopad. Světové oceány se ochlazují již 15 milionů let a množství životně důležité hmoty v atmosféře se snížilo bez ohledu na vliv člověka. Je pravděpodobné, že na Zemi probíhají některé přírodní procesy, které vedou ke spotřebě kyslíkuje vyšší než jeho produkce.
Vliv člověka na složení atmosféry
Promluvme si o vlivu člověka na složení ovzduší. Úroveň, kterou máme dnes, je pro živé bytosti ideální, obsah kyslíku ve vzduchu je 21 %. Rovnováha mezi ním a ostatními plyny je dána životním cyklem v přírodě: zvířata vydechují oxid uhličitý, rostliny jej využívají a uvolňují kyslík.
Není však zaručeno, že tato úroveň bude vždy konstantní. Množství oxidu uhličitého uvolňovaného do atmosféry se zvyšuje. To je způsobeno tím, že lidstvo používá palivo. A jak víte, vznikl z fosilií organického původu a oxid uhličitý vstupuje do vzduchu. Mezitím jsou největší rostliny na naší planetě, stromy, ničeny ve stále větší míře. Kilometry lesa zmizí během minuty. To znamená, že část kyslíku ve vzduchu postupně klesá a vědci už bijí na poplach. Zemská atmosféra není neomezená spíž a kyslík se do ní nedostane zvenčí. Vyvíjel se celou dobu spolu s vývojem Země. Je třeba neustále připomínat, že tento plyn produkuje vegetace v procesu fotosyntézy v důsledku spotřeby oxidu uhličitého. A jakékoli významné omezení vegetace ve formě odlesňování nevyhnutelně snižuje pronikání kyslíku do atmosféry, čímž narušuje její rovnováhu.
