ดาวเคราะห์โลกไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ที่ร้อนและเย็นในระบบสุริยะของเรา โลกมีเงื่อนไขที่ทำให้ชีวิตอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง เงื่อนไขหลักประการหนึ่งคือองค์ประกอบของบรรยากาศ ซึ่งช่วยให้สิ่งมีชีวิตทั้งหมดหายใจได้อย่างอิสระและปกป้องจากรังสีอันตรายที่ครอบครองในอวกาศ
บรรยากาศทำจากอะไร
ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนซึ่งมีอยู่ 77% ก๊าซที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดในโลกที่คิดไม่ถึงจะมีปริมาตรน้อยกว่ามาก ปริมาณออกซิเจนในอากาศเท่ากับ 21% ของปริมาตรทั้งหมดของบรรยากาศ 2% สุดท้ายเป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ รวมทั้งอาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม นีออน คริปทอน และอื่นๆ
ชั้นบรรยากาศของโลกขึ้นไปสูง 8,000 กม. อากาศที่ระบายอากาศได้นั้นพบได้เฉพาะในชั้นล่างของบรรยากาศเท่านั้นโทรโพสเฟียร์ถึงขั้วโลก - 8 กม. ขึ้นไปและเหนือเส้นศูนย์สูตร - 16 กม. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อากาศจะบางลงและออกซิเจนก็จะยิ่งลดลง ในการพิจารณาว่าปริมาณออกซิเจนในอากาศมีความสูงต่างกันเท่าใด เราจะยกตัวอย่าง ที่จุดสูงสุดของเอเวอเรสต์ (ระดับความสูง 8848 ม.) อากาศจะมีก๊าซนี้น้อยกว่าระดับน้ำทะเล 3 เท่า ดังนั้นผู้พิชิตยอดเขาสูง - นักปีนเขา - สามารถปีนขึ้นไปบนยอดเขาได้เฉพาะในหน้ากากออกซิเจน
ออกซิเจนเป็นเงื่อนไขหลักในการเอาชีวิตรอดบนโลกใบนี้
ในตอนเริ่มต้นของการดำรงอยู่ของโลก อากาศที่ล้อมรอบมันไม่มีก๊าซนี้อยู่ในองค์ประกอบ สิ่งนี้ค่อนข้างเหมาะสมกับชีวิตของโมเลกุลเซลล์เดียวที่ง่ายที่สุดที่ลอยอยู่ในมหาสมุทร พวกเขาไม่ต้องการออกซิเจน กระบวนการนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อประมาณ 2 ล้านปีก่อน เมื่อสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มปล่อยก๊าซในปริมาณเล็กน้อยที่ได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ออกสู่มหาสมุทรก่อนแล้วจึงออกสู่ชั้นบรรยากาศ ชีวิตวิวัฒนาการมาบนโลกและดำเนินไปในหลายรูปแบบ ซึ่งส่วนใหญ่ไม่รอดมาจนถึงสมัยของเรา ในที่สุดสิ่งมีชีวิตบางชนิดก็ปรับตัวเข้ากับชีวิตด้วยก๊าซใหม่
พวกเขาเรียนรู้วิธีใช้พลังของเขาอย่างปลอดภัยภายในห้องขัง ซึ่งมันทำหน้าที่เป็นโรงไฟฟ้าเพื่อดึงพลังงานจากอาหาร วิธีการใช้ออกซิเจนนี้เรียกว่าการหายใจ และเราทำทุกวินาที มันเป็นลมหายใจที่ทำให้เป็นไปได้มากขึ้นสิ่งมีชีวิตและผู้คนที่ซับซ้อน กว่าล้านปี ปริมาณออกซิเจนในอากาศพุ่งสูงขึ้นถึงระดับปัจจุบันที่ 21% การสะสมของก๊าซนี้ในบรรยากาศมีส่วนทำให้เกิดชั้นโอโซนที่ความสูง 8-30 กม. จากพื้นผิวโลก ในเวลาเดียวกัน ดาวเคราะห์ได้รับการปกป้องจากอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต วิวัฒนาการต่อไปของรูปแบบชีวิตบนน้ำและบนบกได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์แสงที่เพิ่มขึ้น
ชีวิตแบบไม่ใช้ออกซิเจน
แม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดจะปรับตัวตามระดับที่เพิ่มขึ้นของก๊าซที่ปล่อยออกมา แต่รูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายที่สุดที่มีอยู่มากมายบนโลกได้หายไปแล้ว สิ่งมีชีวิตอื่นรอดชีวิตจากการซ่อนตัวจากออกซิเจน บางส่วนในปัจจุบันอาศัยอยู่ในรากของพืชตระกูลถั่ว โดยใช้ไนโตรเจนจากอากาศเพื่อสร้างกรดอะมิโนสำหรับพืช โรคโบทูลิซึมของสิ่งมีชีวิตที่อันตรายถึงตายเป็น "ผู้ลี้ภัย" อีกคนจากออกซิเจน เขารอดชีวิตอย่างเงียบ ๆ ในถุงสูญญากาศพร้อมอาหารกระป๋อง
ระดับออกซิเจนที่เหมาะสมสำหรับชีวิตคืออะไร
ทารกที่คลอดก่อนกำหนดซึ่งปอดยังไม่เปิดเต็มที่สำหรับการหายใจ ตกลงไปในตู้ฟักพิเศษ ในนั้นปริมาณออกซิเจนในอากาศจะสูงขึ้นโดยปริมาตรและแทนที่จะเป็น 21% ปกติจะมีการตั้งค่าระดับ 30-40% ที่นี่ เด็กวัยหัดเดินที่มีปัญหาการหายใจรุนแรงล้อมรอบด้วยอากาศที่มีระดับออกซิเจน 100% เพื่อป้องกันความเสียหายต่อสมองของเด็ก การอยู่ในสถานการณ์ดังกล่าวช่วยปรับปรุงระบอบออกซิเจนของเนื้อเยื่อที่อยู่ในภาวะขาดออกซิเจนและทำให้การทำงานที่สำคัญของพวกเขาเป็นปกติ แต่มากเกินไปในอากาศก็อันตรายพอๆ กับน้อยเกินไป ออกซิเจนในเลือดของเด็กมากเกินไปอาจทำให้หลอดเลือดในดวงตาเสียหายและทำให้สูญเสียการมองเห็น นี่แสดงให้เห็นถึงความเป็นคู่ของคุณสมบัติของก๊าซ เราต้องหายใจเอามันถึงจะมีชีวิตอยู่ แต่ส่วนเกินของมันอาจกลายเป็นพิษต่อร่างกายได้
กระบวนการออกซิเดชัน
เมื่อออกซิเจนรวมกับไฮโดรเจนหรือคาร์บอน จะเกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่าออกซิเดชัน กระบวนการนี้ทำให้โมเลกุลอินทรีย์ที่เป็นพื้นฐานของชีวิตสลายตัว ในร่างกายมนุษย์เกิดออกซิเดชันดังนี้ เซลล์เม็ดเลือดแดงรวบรวมออกซิเจนจากปอดและลำเลียงไปทั่วร่างกาย มีกระบวนการทำลายโมเลกุลของอาหารที่เรากินเข้าไป กระบวนการนี้จะปล่อยพลังงาน น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา หลังถูกขับออกจากเซลล์เม็ดเลือดกลับเข้าไปในปอด และเราหายใจออกในอากาศ บุคคลอาจหายใจไม่ออกหากป้องกันไม่ให้หายใจเกิน 5 นาที
หายใจ
พิจารณาปริมาณออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้า อากาศในบรรยากาศที่เข้าสู่ปอดจากภายนอกเมื่อหายใจเข้าเรียกว่าหายใจเข้า และอากาศที่ไหลออกทางระบบทางเดินหายใจเมื่อหายใจออกเรียกว่าหายใจออก
มันคือส่วนผสมของอากาศที่เติมถุงลมด้วยสิ่งที่อยู่ในทางเดินหายใจ องค์ประกอบทางเคมีของอากาศที่บุคคลที่มีสุขภาพดีหายใจเข้าและหายใจออกภายใต้สภาวะธรรมชาตินั้นเป็นจริงแตกต่างกันไปและแสดงเป็นตัวเลขเช่นนี้
ปริมาณแก๊ส (เป็น %)
| - | ออกซิเจน | คาร์บอนไดออกไซด์ | ไนโตรเจนและก๊าซอื่นๆ |
| สูดอากาศ | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| หายใจออก | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| ถุงลม | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักของอากาศไปตลอดชีวิต การเปลี่ยนแปลงของปริมาณก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศมีน้อย หากทะเลมีออกซิเจนมากถึง 20.99% ในอากาศ แม้แต่ในอากาศที่มีมลพิษมากในเมืองอุตสาหกรรม ระดับของน้ำทะเลก็ไม่ลดลงต่ำกว่า 20.5% การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่เปิดเผยผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ ความผิดปกติทางสรีรวิทยาเกิดขึ้นเมื่อเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในอากาศลดลงเหลือ 16-17% ในขณะเดียวกัน การขาดออกซิเจนที่ชัดเจน ทำให้กิจกรรมสำคัญในชีวิตลดลงอย่างรวดเร็ว และด้วยปริมาณออกซิเจน 7-8% ในอากาศ อาจทำให้เสียชีวิตได้
บรรยากาศในยุคต่างๆ
องค์ประกอบของบรรยากาศมีอิทธิพลต่อการวิวัฒนาการมาโดยตลอด ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน อันเนื่องมาจากภัยธรรมชาติ มีการสังเกตการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของระดับออกซิเจน และสิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบชีวภาพ ประมาณ 300 ล้านปีที่แล้ว เนื้อหาในบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็น 35% ในขณะที่ดาวเคราะห์ดวงนี้อาศัยอยู่โดยแมลงขนาดมหึมา การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตในประวัติศาสตร์โลกเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 250 ล้านปีก่อน ในระหว่างนั้น มากกว่า 90% ของชาวมหาสมุทรและ 75% ของชาวแผ่นดินเสียชีวิต การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่รุ่นหนึ่งกล่าวว่าปริมาณออกซิเจนในอากาศต่ำนั้นเป็นโทษ ปริมาณก๊าซนี้ลดลงเหลือ 12% และอยู่ในบรรยากาศด้านล่างสูงถึง 5300 เมตร ในยุคของเรา ปริมาณออกซิเจนในอากาศถึง 20.9% ซึ่งต่ำกว่า 800,000 ปีก่อน 0.7% ตัวเลขเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันซึ่งตรวจสอบตัวอย่างน้ำแข็งกรีนแลนด์และแอตแลนติกที่เกิดขึ้นในขณะนั้น น้ำที่แช่แข็งช่วยรักษาฟองอากาศ และข้อเท็จจริงนี้ช่วยในการคำนวณระดับออกซิเจนในบรรยากาศ
ระดับของมันในอากาศเชื่อฟังอะไร
การดูดซึมของมันจากชั้นบรรยากาศอาจเกิดจากการเคลื่อนตัวของธารน้ำแข็ง ขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวออกไป พวกมันเผยให้เห็นชั้นอินทรีย์ที่กว้างใหญ่ซึ่งกินออกซิเจน อีกสาเหตุหนึ่งอาจทำให้น้ำทะเลเย็นลง: แบคทีเรียในมหาสมุทรดูดซับออกซิเจนได้ดีขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ นักวิจัยให้เหตุผลว่าอุตสาหกรรมที่ก้าวกระโดดและการเผาไหม้เชื้อเพลิงปริมาณมากไม่ได้ส่งผลกระทบพิเศษ มหาสมุทรของโลกเย็นตัวลงเป็นเวลา 15 ล้านปีแล้ว และปริมาณของสสารสำคัญในชั้นบรรยากาศก็ลดลงโดยไม่คำนึงถึงผลกระทบของมนุษย์ มีแนวโน้มว่ากระบวนการทางธรรมชาติบางอย่างกำลังเกิดขึ้นบนโลก ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าการใช้ออกซิเจนสูงกว่าการผลิต
ผลกระทบของมนุษย์ต่อองค์ประกอบของบรรยากาศ
มาพูดถึงผลกระทบของมนุษย์ที่มีต่อองค์ประกอบของอากาศกัน ระดับที่เรามีในปัจจุบันนี้เหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิต ปริมาณออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ 21% ความสมดุลของมันและก๊าซอื่นๆ ถูกกำหนดโดยวัฏจักรชีวิตในธรรมชาติ: สัตว์หายใจออกคาร์บอนไดออกไซด์ พืชใช้และปล่อยออกซิเจน
แต่ไม่มีการรับประกันว่าระดับนี้จะคงที่เสมอ ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะการใช้เชื้อเพลิงของมนุษย์ และอย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเกิดจากฟอสซิลที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์และคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่อากาศ ในขณะเดียวกัน ต้นไม้ที่ใหญ่ที่สุดในโลกของเรา กำลังถูกทำลายในอัตราที่เพิ่มขึ้น กิโลเมตรของป่าหายไปในหนึ่งนาที ซึ่งหมายความว่าส่วนหนึ่งของออกซิเจนในอากาศค่อยๆ ลดลง และนักวิทยาศาสตร์ก็ส่งเสียงเตือนไปแล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ใช่ตู้กับข้าวที่ไร้ขีดจำกัด และออกซิเจนไม่ได้มาจากภายนอก ได้รับการพัฒนาตลอดเวลาพร้อมกับการพัฒนาของโลก ต้องจำไว้เสมอว่าก๊าซนี้ผลิตโดยพืชในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเนื่องจากการบริโภคคาร์บอนไดออกไซด์ และการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในพืชพรรณในรูปแบบของการตัดไม้ทำลายป่าย่อมช่วยลดการไหลเข้าของออกซิเจนสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะทำให้เสียสมดุล
