A diferencia de los planetas fríos y calientes de nuestro sistema solar, el planeta Tierra tiene condiciones que permiten la vida de alguna forma. Una de las principales condiciones es la composición de la atmósfera, que permite que todos los seres vivos respiren libremente y protege de la radiación mortal que reina en el espacio.
De qué está hecha la atmósfera
La atmósfera de la Tierra está formada por muchos gases. Se trata principalmente de nitrógeno, que ocupa el 77%. El gas, sin el cual es impensable la vida en la Tierra, ocupa un volumen mucho menor, el contenido de oxígeno en el aire es el 21% del volumen total de la atmósfera. El último 2% es una mezcla de varios gases, incluidos argón, dióxido de carbono, helio, neón, criptón y otros.
La atmósfera de la Tierra se eleva a una altura de 8 mil km. El aire respirable se encuentra solo en la capa inferior de la atmósfera.troposfera, llegando a los polos - 8 km, arriba y por encima del ecuador - 16 km. A medida que aumenta la altitud, el aire se vuelve más delgado y se agota más oxígeno. Para considerar qué contenido de oxígeno hay en el aire a diferentes alturas, daremos un ejemplo. En la cima del Everest (altitud 8848 m), el aire contiene este gas 3 veces menos que sobre el nivel del mar. Por lo tanto, los conquistadores de los picos de las altas montañas, los escaladores, solo pueden subir a su cima con máscaras de oxígeno.
El oxígeno es la principal condición para la supervivencia en el planeta
Al comienzo de la existencia de la Tierra, el aire que la rodeaba no tenía este gas en su composición. Esto era bastante adecuado para la vida de las moléculas unicelulares más simples que flotaban en el océano. No necesitaban oxígeno. El proceso comenzó hace unos 2 millones de años, cuando los primeros organismos vivos, como resultado de la reacción de la fotosíntesis, comenzaron a liberar pequeñas dosis de este gas obtenido como resultado de reacciones químicas, primero al océano y luego a la atmósfera. La vida evolucionó en el planeta y tomó una variedad de formas, la mayoría de las cuales no han sobrevivido hasta nuestros días. Algunos organismos finalmente se adaptaron a la vida con el nuevo gas.
Aprendieron a usar su poder de manera segura dentro de la célula, donde actuó como una planta de energía, para extraer energía de los alimentos. Esta forma de usar el oxígeno se llama respiración, y lo hacemos cada segundo. Fue el aliento lo que hizo posible que másorganismos complejos y personas. Durante millones de años, el contenido de oxígeno en el aire se ha disparado hasta su nivel actual de alrededor del 21 %. La acumulación de este gas en la atmósfera contribuyó a la creación de la capa de ozono a una altura de 8 a 30 km de la superficie terrestre. Al mismo tiempo, el planeta recibió protección contra los efectos nocivos de los rayos ultravioleta. La evolución posterior de las formas de vida en el agua y en la tierra ha aumentado rápidamente como resultado del aumento de la fotosíntesis.
Vida anaeróbica
Aunque algunos organismos se han adaptado a los crecientes niveles del gas que se libera, muchas de las formas de vida más simples que existían en la Tierra han desaparecido. Otros organismos sobrevivieron escondiéndose del oxígeno. Algunos de ellos hoy viven en las raíces de las legumbres, utilizando nitrógeno del aire para construir aminoácidos para las plantas. El organismo mortal botulismo es otro "refugiado" del oxígeno. Sobrevive tranquilamente en paquetes al vacío con comida enlatada.
¿Cuál es el nivel óptimo de oxígeno para toda la vida?
Los bebés nacidos prematuramente, cuyos pulmones aún no están completamente abiertos para respirar, caen en incubadoras especiales. En ellos, el contenido de oxígeno en el aire es mayor en volumen, y en lugar del 21% habitual, aquí se establece su nivel de 30-40%. Los niños pequeños con problemas respiratorios graves están rodeados de aire con niveles de oxígeno al 100 % para evitar daños en el cerebro del niño. Estar en tales circunstancias mejora el régimen de oxígeno de los tejidos que se encuentran en estado de hipoxia, y normaliza sus funciones vitales. Perodemasiado en el aire es tan peligroso como muy poco. Demasiado oxígeno en la sangre de un niño puede dañar los vasos sanguíneos de los ojos y causar pérdida de la visión. Esto muestra la dualidad de las propiedades del gas. Debemos respirarlo para vivir, pero su exceso a veces puede convertirse en un veneno para el cuerpo.
Proceso de oxidación
Cuando el oxígeno se combina con hidrógeno o carbono, tiene lugar una reacción llamada oxidación. Este proceso hace que las moléculas orgánicas que son la base de la vida se descompongan. En el cuerpo humano, la oxidación procede de la siguiente manera. Los glóbulos rojos recogen el oxígeno de los pulmones y lo transportan por todo el cuerpo. Hay un proceso de destrucción de las moléculas de los alimentos que comemos. Este proceso libera energía, agua y dióxido de carbono. Este último es excretado por las células sanguíneas de regreso a los pulmones y lo exhalamos al aire. Una persona puede asfixiarse si no puede respirar durante más de 5 minutos.
Respiración
Considere el contenido de oxígeno en el aire inhalado. El aire atmosférico que entra a los pulmones desde el exterior cuando se inhala se llama inhalado, y el aire que sale a través del sistema respiratorio cuando se exhala se llama exhalado.
Es una mezcla de aire que llena los alvéolos con el que está en las vías respiratorias. La composición química del aire que una persona sana inhala y exhala en condiciones naturales es prácticamentevaría y se expresa en números como este.
Contenido de gas (en %)
| - | Oxígeno | Dióxido de carbono | Nitrógeno y otros gases |
| Aire inhalado | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Aire exhalado | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Aire alveolar | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
El oxígeno es el principal componente del aire para la vida. Los cambios en la cantidad de este gas en la atmósfera son pequeños. Si el mar contiene hasta un 20,99 % de oxígeno en el aire, incluso en el aire muy contaminado de las ciudades industriales, su nivel no desciende por debajo del 20,5 %. Tales cambios no revelan efectos en el cuerpo humano. Los trastornos fisiológicos aparecen cuando el porcentaje de oxígeno en el aire cae al 16-17%. Al mismo tiempo, hay una clara deficiencia de oxígeno, lo que conduce a una fuerte caída de la actividad vital, y con un contenido de oxígeno del 7-8% en el aire, es posible la muerte.
Atmósfera en diferentes épocas
La composición de la atmósfera siempre ha influido en la evolución. En diferentes momentos geológicos, debido a desastres naturales, se observaron subidas o bajadas en el nivel de oxígeno, y esto supuso un cambio en el biosistema. Hace aproximadamente 300 millones de años, su contenido en la atmósferasubió al 35%, mientras el planeta estaba habitado por insectos de tamaño gigantesco. La mayor extinción de seres vivos en la historia de la Tierra ocurrió hace unos 250 millones de años. Durante el mismo murieron más del 90% de los habitantes del océano y el 75% de los habitantes de la tierra. Una versión de la extinción masiva dice que el bajo contenido de oxígeno en el aire fue el culpable. La cantidad de este gas ha descendido al 12% y se encuentra en la baja atmósfera hasta una altura de 5300 metros. En nuestra era, el contenido de oxígeno en el aire atmosférico alcanza el 20,9%, un 0,7% menos que hace 800 mil años. Estas cifras son confirmadas por científicos de la Universidad de Princeton que examinaron muestras del hielo de Groenlandia y el Atlántico que se formaron en ese momento. El agua congelada salvó las burbujas de aire, y este hecho ayuda a calcular el nivel de oxígeno en la atmósfera.
A qué obedece su nivel en el aire
La absorción activa del mismo de la atmósfera puede deberse al movimiento de los glaciares. A medida que se alejan, revelan vastas áreas de capas orgánicas que consumen oxígeno. Otra razón puede ser el enfriamiento de las aguas de los océanos: sus bacterias absorben oxígeno de forma más activa a bajas temperaturas. Los investigadores argumentan que el s alto industrial y con él la quema de una enorme cantidad de combustible no tiene un impacto especial. Los océanos del mundo se han estado enfriando durante 15 millones de años, y la cantidad de materia vital en la atmósfera ha disminuido independientemente del impacto humano. Es probable que algunos procesos naturales estén teniendo lugar en la Tierra, lo que lleva al hecho de que el consumo de oxígenollega a ser mayor que su producción.
Impacto humano en la composición de la atmósfera
Hablemos del impacto humano en la composición del aire. El nivel que tenemos hoy es ideal para los seres vivos, el contenido de oxígeno en el aire es del 21%. El equilibrio de este y otros gases está determinado por el ciclo de vida en la naturaleza: los animales exhalan dióxido de carbono, las plantas lo usan y liberan oxígeno.
Pero no hay garantía de que este nivel sea siempre constante. La cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera está aumentando. Esto se debe al uso de combustible por parte de la humanidad. Y, como saben, se formó a partir de fósiles de origen orgánico y el dióxido de carbono entra en el aire. Mientras tanto, las plantas más grandes de nuestro planeta, los árboles, están siendo destruidos a un ritmo cada vez mayor. Kilómetros de bosque desaparecen en un minuto. Esto significa que parte del oxígeno del aire está cayendo poco a poco y los científicos ya están dando la voz de alarma. La atmósfera de la tierra no es una despensa ilimitada y el oxígeno no entra desde el exterior. Se ha desarrollado todo el tiempo junto con el desarrollo de la Tierra. Hay que recordar constantemente que este gas es producido por la vegetación en el proceso de fotosíntesis debido al consumo de dióxido de carbono. Y cualquier reducción significativa de la vegetación en forma de deforestación inevitablemente reduce la entrada de oxígeno a la atmósfera, alterando así su equilibrio.
