Круговорот Оксигена в природе. Биологическая роль кислорода

Понятие о круговороте химических элементов

Почти все элементы и вещества в природе совершают круговорот. Из курса природоведения вам уже знаком круговорот воды в природе: вода испаряется из океанов, образует облака, а потом, выпадая на землю в виде дождя, с водой рек снова попадает в Мировой океан.

Таким же образом могут совершать круговорот и атомы разных элементов. Только атомы, благодаря химическим процессам в живой и неживой природе, постепенно переходят из молекул одних веществ в другие. Впервые учение о круговороте элементов в природе разработал выдающийся украинский и российский ученый, первый президент Украинской академии наук В. И. Вернадский.

Выдающийся российский и украинский ученый, академик Петербургской академии наук, первый президент Украинской академии наук. Основная научная деятельность Вернадского связана с минералогией. Основатель геохимии, биогеохимии, радиогеологии. Автор учения о биосфере и ее эволюции, о влиянии человека на окружающую среду и о превращении современной биосферы в ноосферу — сферу разума. Первым отметил огромную роль живых организмов в круговороте, концентрации и рассеивании химических элементов. По его мнению, решающим фактором развития биосферы должна стать разумная деятельность человека.

Связывание атомов Оксигена в другие соединения

Кислород — одно из самых важных веществ на Земле, обеспечивающее возможность существования жизни. Почти все живые организмы используют кислород для дыхания, и только некоторые микроорганизмы могут без него обходиться.

Почему же кислород так необходим живым организмам? При окислении органических веществ выделяется большое количество энергии, которую организмы используют для своей жизнедеятельности. Один из основных процессов, происходящих в организме при участии кислорода,— дыхание можно схематично изобразить уравнением:

При дыхании животных и растений выделяется углекислый газ и вода, т. е. атомы Оксигена из молекул кислорода переходят в состав углекислого газа и воды.

Но не только живые организмы потребляют атмосферный кислород. Большое количество кислорода тратится при гниении и горении различных веществ, особенно во время лесных пожаров и извержений вулканов (рис. 109а).

За последние сто лет значительно возросли объемы потребления кислорода человечеством. Тепловые электростанции, автомобили, самолеты и другие виды транспорта расходуют огромное количество кислорода при сжигании топлива — бензина, керосина и мазута (рис. 1096).

Образование кислорода

При современных объемах потребления кислорода весь его запас в атмосфере очень быстро исчерпался бы, если бы не происходило его восстановление и пополнение. Главный поставщик кислорода на Земле — это растения. Они образуют и выделяют кислород в атмосферу в процессе фотосинтеза.

Фотосинтез происходит с использованием энергии солнечного света. Растения поглощают углекислый газ из атмосферы и воду из почвы, а из них синтезируют глюкозу и кислород. Фотосинтез, как и дыхание, является очень сложным процессом и состоит из огромного числа реакций. Схематически его суммарное уравнение можно записать таким образом:

В процессе фотосинтеза атомы Оксигена из молекул углекислого газа и воды частично переходят в молекулы кислорода. Таким образом они совершают круговорот в природе (рис. 110). В этом круговороте также принимают участие атомы Карбона, Гидрогена и некоторых других элементов.

Круговорот атомов Оксигена сопровождается поглощением или выделением энергии. В результате фотосинтеза энергия Солнца переходит в энергию химических связей в молекуле глюкозы. Глюкоза, «сгорая» в живых организмах, высвобождает эту энергию для их жизнедеятельности. Это значит, что круговорот Оксигена в природе обеспечивает «транспортировку» энергии Солнца к живым организмам.

Итак, Оксиген вместе с Карбоном и Гидрогеном являются теми элементами, которые обеспечивают существование жизни на Земле.

Средний автомобиль за 100 км пробега расходует около 21 м³ кислорода. Этого количества хватило бы одному человеку для дыхания на протяжении полутора месяцев.

Выводы:

1. Атомы Оксигена в природе совершают круговорот, переходя из кислорода в сложные соединения и наоборот. Основные пути расходования кислорода — дыхание живых организмов, горение и хозяйственная деятельность человека. Основной источник пополнения кислорода в атмосфере — фотосинтез растений на поверхности Земли и водорослей в Мировом океане.

2. Совершая круговорот, атомы Оксигена способствуют переносу энергии от Солнца к живым организмам, поддерживая их жизнедеятельность.

Контрольные вопросы

1. Как происходит круговорот определенного химического элемента?

2. В каких природных процессах принимает участие кислород?

3. В чем заключается биологическая роль кислорода и Оксигена?

Задания для усвоения материала

1. Содержание кислорода в атмосфере в течение миллионов лет существенным образом не меняется, несмотря на значительное потребление кислорода живыми организмами. Чем это можно объяснить?

2. Объясните суть круговорота Оксигена в природе.

3. Бензин является сложной смесью веществ, но приблизительный его состав можно изобразить общей формулой ^₁₆. Составьте уравнение реакции горения этого вещества, если продукты сгорания такие же, как и при горении метана.

4*. Как вы считаете, каким образом сегодня можно уменьшить потребление кислорода человечеством для своих технологических нужд?

Проверьте свои знания по теме «Кислород».

Это материал учебника Химия 7 класс Григорович