Походження кисню у нашій атмосфері
© pixabay.com
Який зв'язок між океаном і киснем в атмосфері, чому його концентрація не завжди була такою, як зараз і як впливають зміни клімату на газовий склад нашої планети. Про все це йтиметься в нашій статті.
Звідки в нашій атмосфері береться кисень (О2), який необхідний для дихання та існування практично всієї фауни на Землі? Вважають, що легенями планети є ліси. Вони справді створили кисневу атмосферу, виробляючи органічні речовини з неорганічних при використанні енергії сонячного світла та виділяючи вільний кисень як побічний продукт виробництва. Цей процес називається фотосинтезом. Завдяки лісам в атмосферу щорічно надходить близько 145 млрд тон кисню. Але є один важливий факт: більша частина цього кисню витрачається самими лісами. Ліси споживають кисень на дихання дерев, тварин, і найбільше, на процеси гниття.
Величезну роль у виробництві кисню на суші відіграють болота. Незважаючи на їхню меншу площу порівняно з лісовими масивами, їхній внесок величезний. Загиблі рослини та тварини йдуть на дно боліт, стаючи їхньою частиною, перетворюючись на поклади торфу. Тому тут практично не спостерігається процесів гниття, які споживають кисень. Таким чином, болота віддають у загальне тло близько половини виробленого кисню. Другу половину споживають мешканці боліт.
Також читайте
Однак найбільшим постачальником кисню на планеті є Світовий Океан. А точніше, його мешканці – фітопланктон. Це мікроскопічні океанічні водорості, невидимі неозброєним оком. Вони спостерігаються у дуже великій кількості та виробляють у 10 разів більше кисню, ніж їм необхідно для дихання. При цьому витрати на розкладання в океані набагато нижчі, ніж у лісах і болотах. Близько 20% від загального виробітку: падальники, яких в океані дуже багато, поїдають мертві організми, а останки, які не становлять ні для кого інтересу, осідають на дно і перетворюються на мул. І близько 40% кисню постачається в атмосферу.
Більше того, саме древні синьо-зелені водорості та ціанобактерії, які населяли океани Землі в археї (більше 3 млрд. років тому) стали пусковим механізмом у наповненні атмосфери киснем. Цей період у геологічній історії планети назвали «кисневою катастрофою», коли хімічний склад атмосфери став швидко змінюватися, сформувався озоновий шар, і навіть зменшився парниковий ефект (за рахунок поглинання водоростями вуглекислого газу, одного з головних парникових газів). Адже до цього, газовий склад повітряної оболонки був сумішшю вуглекислого газу, азоту, метану, аміаку та деяких інших елементів.
Зазначимо, що невелика кількість кисню надходить в атмосферу з надр Землі внаслідок дегазації мантії. І дуже мала його частина утворюється у самій атмосфері внаслідок дисоціації молекул вуглекислого газу (СО2) та води.
Періодичні зміни клімату впливають на джерела вільного кисню. Наприклад, глобальне потепління сприяє поширенню посух та пожеж, згубних для лісів. Болота осушуються, вуглець окислюється і потрапляє у повітря, посилюючи парниковий ефект, провокуючи пожежі. Фітопланктон відчуває наслідки потепління меншою мірою. Згідно з дослідженнями, він здатний швидко пристосовуватися до різкого підвищення температури навколишнього середовища.
Але й самі джерела кисню можуть впливати на клімат. На сьогоднішній день концентрація кисню становить 21%, але протягом останніх 500 млн. років вона змінювалася приблизно від 12 до 35 % (див. рисунок). Дослідники з університету Мічігану на чолі з Крістофером Поулсеном виявили, що при різкому зниженні біопродуктивності рослинних організмів, що веде до падіння концентрації кисню, атмосфера може стати значно прохолоднішою і більш сухою. І навпаки, при зростанні насиченості киснем атмосфера стає теплішою, вологість збільшується. Але, на відміну вуглекислого газу, зміна концентрації кисню працює лише на тривалих відрізках часу, що вимірюються у мільйонах років. Тому в сучасному потеплінні кисень практично не відіграє жодної ролі.
Міжурядова група експертів зі зміни клімату впевнена, що якщо не відбудеться значного скорочення викидів парникових газів, світ не зможе забезпечити запобігання екстремальним кліматичним змінам. І оскільки людство не поспішає скорочувати викиди, вчені замислюються над тим, як штучно «відкачати» з атмосфери парникові гази.
Так, група океанологів пропонує поглинати вуглекислий газ з атмосфери за допомогою фітопланктону. Населення планктону часто обмежено через брак заліза у воді. Залізо потрапляє в океан у невеликих кількостях з пилом, що переноситься вітром з пустель, вулканічним попелом і з підводних гідротермальних джерел, але його кількість недостатня. Вчені пропонують удобрювати воду залізом і цим викликати масове цвітіння водоростей. Невідомо, чи допоможе цей експеримент знизити кількість вуглекислого газу в атмосфері, але ясно одне – за технологіями від’ємних викидів майбутнє. Навіть якщо країни різко скоротять викиди, для запобігання серйозним змінам клімату, світу необхідно «витягувати» з повітря СО2.
Підготував Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.
