Ауадағы оттегінің мөлшері: анықтамасы және мағынасы

Күн жүйесіндегі ыстық және суық планеталардан айырмашылығы планетаның Жер бетінде өмірдің белгілі бір түріне мүмкіндік беретін шарттары бар. Негізгі шарттарының бірі атмосфераның құрамы болып табылады, ол барлық тірі заттарды тыныс алу мүмкіндігін береді және ғарышта басқарылатын өлі сәуледен қорғайды.

Атмосфера неден тұрады?

Жердің атмосферасы көптеген газдардан тұрады. Негізінен бұл азот, ол 77% құрайды. Жер бетіндегі тіршілік етудің мүмкін болмайтын газы әлдеқайда аз көлемде, ауадағы оттегі мөлшері атмосфераның жалпы көлемінің 21% құрайды. Соңғы 2% аргон, көміртегі диоксиді, гелий, неон, криптон және басқаларын қосқанда әртүрлі газдардың қоспасы.

Жердің атмосферасы 8 мың км биіктікте көтеріледі. Ауа тыныс алу үшін қолайлы, тек төменгі атмосферада, тропосферада полюстерге жететін - 8 км, жоғары және экватордан 16 км. Жоғары биіктікте ауаның сирек болуы және оттегі жетіспеушілігі сезіледі. Ауадағы әртүрлі биіктіктегі оттегінің мазмұнын көру үшін мысал келтірейік. Эверест тауының шыңында (8848 м биіктікте) ауада бұл газ теңіз деңгейінен 3 есе аз. Сондықтан жоғары тау шыңдары - альпинистерді жаулап алатындар - өз саммитіне тек оттегі маскаларында көтеріле алады.

Оттегі - планетада өмір сүрудің негізгі шарты

Жердің басында оны қоршап тұрған ауа құрамында бұл газ болмады. Бұл мұхитта жүзіп бара жатқан қарапайым - бір клеткалық молекулалардың өміріне әбден лайықты болды. Оларға оттегі қажет емес еді. Процесс шамамен 2 миллион жыл бұрын, алғашқы тірі организмдер фотосинтетикалық реакция нәтижесінде химиялық реакциялардың нәтижесінде алдымен мұхитқа, содан кейін атмосфераға шығарылған бұл газдың шағын дозаларын шығара бастады. Өмір планетада дамыды және әртүрлі нысандарға қол жеткізді, олардың басым бөлігі біздің уақытымызда аман қалды. Кейбір ағзалар ақыр соңында жаңа газбен өмірге бейімделді.

Олар энергияны энергиядан шығару үшін электр станциясы ретінде әрекет жасаған ұяшықтың ішінде өз күштерін қауіпсіз қолдануға үйренді. Оттегін пайдаланудың бұл жолы тыныс деп аталады, және біз оны әр секунд сайын жасаймыз. Бұл күрделі ағзалар мен адамдар пайда болуына мүмкіндік беретін тыныс алу. Миллиондаған жыл ішінде ауадағы оттегі мөлшері ағымдағы деңгейге - шамамен 21% -ға артты. Бұл газдың атмосферада жиналуы жердің 8-30 километр биіктігінде озон қабатының пайда болуына себепші болды. Сонымен бірге планета ультракүлгін сәулелердің зиянды әсерлерінен қорғауды алды. Фотосинтездің ұлғаюы салдарынан суда және жер бетінде өмір сүрудің одан әрі дамуы тез артты.

Анаэробтық өмір

Кейбір ағзалар босатылған газдың көтерілу деңгейіне бейімделсе де, Жердегі өмірдің көптеген қарапайым тіршіліктері жоғалып кетті. Басқа организмдер оттегіден жасырынып қалды. Олардың кейбіреулері қазіргі уақытта өсімдіктердің аминқышқылдары үшін ауадан азотты пайдаланып, бұршақ тамырларында өмір сүреді. Ботулизмнің өлі организмі - оттегіден басқа «босқын». Консервіленген тамақпен вакуумдық орамдарда тыныш өмір сүреді.

Өмір бойы қандай оттегі деңгейі оңтайлы

Тыныс алу үшін әлі күнге дейін ашық өкпесі жоқ нәрестелерге арнайы инкубаторлар кіреді. Оларда ауаның құрамында оттегі мөлшері үлкен, ал әдеттегі 21% орнына оның деңгейі 30-40% құрайды. Балалардың миына зақым келтірмеу үшін қатты тыныс алу проблемалары бар нәрестелер 100% оттегі деңгейімен ауамен қоршалған. Мұндай жағдайларда гипоксия күйінде болатын ұлпалардың оттегі режимін жақсартады, олардың өмірлік функцияларын қалыпқа келтіреді. Бірақ оның ауадағы шамадан тыс саны ақау сияқты қауіпті. Баланың қанындағы шамадан тыс оттегі қан тамырларын зақымдауы және көру қабілетінің жоғалуы мүмкін. Бұл газдың қасиеттерінің дуалалдылығын көрсетеді. Біз оны тыныс алу үшін демалуға тиіспіз, бірақ оның астығы кейде денеге зиян келтіруі мүмкін.

Тотығу процесі

Кислород сутегі немесе көміртекпен біріктірілген кезде тотығу деп аталатын реакция орын алады. Бұл процесс өмірдің негізі болып табылатын органикалық молекулалардың бұзылуына әкеледі. Адам ағзасында тотығу келесі түрде жүреді. Қанның эритроциттері оттегіні өкпеден жинап, оны бүкіл денеде өткізеді. Біз қолданатын азық-түлік молекулаларының бұзылу процесі бар. Бұл процесс энергияны, суды шығарады және көмірқышқыл газын қалдырады. Соңғысы қан клеткалары арқылы өкпенің ішіне алынады және біз оны ауаға батырамыз. Адам тыныс алуды 5 минуттан артық тоқтатса, тітіркендіреді.

Тыныс алу

Шайқалған ауада оттегі құрамын қарастырайық. Атмосфералық ауаның сыртқы тыныс алу арқылы өкпеге кіретін ауа деммен жұту деп аталады, ал тыныс алу жүйесі арқылы дем шығаратын ауаға шығарылады.

Бұл альвеолды толтыратын ауа қоспасы, ол әуе жолдарында орналасқан. Табиғи жағдайларда тыныс алатын және салауатты адамның ауаның химиялық құрамы іс жүзінде өзгермейді және мұндай сандар арқылы көрінеді.

Газдардың мазмұны (% -бен)

Оттегі - бұл ауадағы негізгі компонент. Атмосферада осы газдың мөлшерінің өзгеруі үлкен емес. Егер ауадағы оттегі мөлшері 20,99% болса, тіпті өнеркәсіптік қалалардың өте ластанған ауада болса, оның деңгейі 20,5% төмен емес. Мұндай өзгерістер адам ағзасына әсер етпейді. Физиологиялық бұзылулар ауадағы оттегінің пайыздық қатынасы 16-17% -ға дейін төмендеген кезде пайда болады. Сонымен қатар, оттегі жетіспеушілігі айқын байқалады, бұл өмірлік белсенділіктің күрт төмендеуіне әкеледі және ауадағы оттегі мөлшері 7-8% болса, өлімге әкелетін нәтиже болады.

Әртүрлі дәуірлердегі атмосфера

Атмосфераның құрамы әрқашан эволюцияға әсер етті. Түрлі геологиялық кезеңдерде, табиғи апаттар салдарынан, оттегі деңгейінің көтерілуі мен төмендеуі байқалды, бұл биожүйенің өзгеруіне әкелді. Шамамен 300 миллион жыл бұрын, оның атмосферадағы мазмұны 35% -ға дейін өсті, ал планета алып қоқысымен қоныстанды. Жер тарихындағы тірі тіршілік иелерінің ең үлкен жойылуы шамамен 250 миллион жыл бұрын болды. Оған мұхит тұрғындарының 90% -ы және жер тұрғындарының 75% -ы қайтыс болды. Жаппай қырып-жоюдың бір нұсқасы ауадағы оттегінің төмен болуының себебі осы. Бұл газдың көлемі 12% -ға төмендеді, ал төменгі атмосферада 5300 метр биіктікке дейін. Біздің дәуірімізде ауадағы оттегі мөлшері 20,9% -ға жетеді, бұл 800 мың жыл бұрынғыдан 0,7% төмен. Бұл мәліметтерді Принстон университетінің ғалымдары дәлелдеді, ол Гренландия мен сол кезде қалыптасқан Атлант мұзының үлгілерін зерттеді. Мұздатылған су ауа көпіршіктерін сақтап қалды, бұл жағдай атмосферадағы оттегінің деңгейін есептеуге көмектеседі.

Ауадағы деңгейі қандай

Атмосферадан белсенді сіңіру мұздықтар қозғалысына байланысты болуы мүмкін. Көшіп кетіп, олар оттегіді тұтынатын органикалық қабаттардың үлкен аймақтарын ашады. Тағы бір себеп Дүниежүзілік мұхит суының салқындауы болуы мүмкін: төмен температурада оның бактериялары оттегін белсенді түрде сіңіреді. Зерттеушілердің айтуынша, өнеркәсіптік секіріс және онымен бірге ерекше әсерлі жанармайдың жанып кетуі де әсер етпейді. Әлемдік мұхит 15 миллион жыл бойы салқындатылды және адамның әсеріне қарамастан, атмосферадағы өмірлік маңызы азайды. Мүмкін, Жер бетінде кейбір табиғи процестер жүріп жатыр, бұл оттегі тұтыну оның өндірісінен жоғары болады.

Адамның атмосфералық құрамына әсер етуі

Адамның ауа құрамына әсер етуі туралы әңгімелеп берейік. Біздің бүгінгі деңгейіміз тіршілік үшін өте қолайлы, ауадағы оттегі мөлшері 21% құрайды. Өзінің және басқа газдардың балансы табиғаттың өмірлік циклі арқылы анықталады: жануарлар көмірқышқыл газын шығарады, өсімдіктер оны пайдаланады және оттегін босатады.

Бірақ бұл деңгей әрдайым тұрақты болатынын ешқандай кепілдік жоқ. Атмосфераға шығарылған көмірқышқыл газының мөлшерін көбейтеді. Бұл адамзат отынмен байланысты. Және бұл, белгілі болғандай, органикалық шыққан тастардан және көмірқышқыл газынан пайда болды. Сонымен қатар біздің планетамыздың ең ірі өсімдіктері, ағаштар жылдамдығын жоғарылатуда. Бір минуттан кейін орман километр жоғалады. Бұл ауадағы кейбір оттегі бірте-бірте құлдырап, ғалымдар дабыл дыбысын шығарады дегенді білдіреді. Жердің атмосферасы шексіз кеме емес, оны сыртынан ешқандай оттегі жоқ. Ол Жердің дамуымен бірге дамыды. Бұл газ көміртегі диоксиді тұтынуына байланысты фотосинтез процесінде өсімдіктер арқылы өндірілетінін үнемі еске алу керек. Ормандардың жойылу түрінде өсімдіктердің кез келген айтарлықтай төмендеуі оттегінің атмосфераға түсуін сөзсіз азайтады, осылайша оның теңгерімін бұзады.