Ciclo
del Oxigeno
Ciclo del oxígeno es ciclo
biogeoquímico eso
describe el movimiento de oxígenoen y entre sus tres depósitos principales: atmósfera (aire), biosfera (cosas que viven), y litosfera (Corteza de tierra). El factor que conduce
principal del ciclo del oxígeno es fotosíntesis, que es responsable de la atmósfera y de la
vida de la tierra moderna como la sabemos.
Depósitos y flujos
El depósito en gran medida más grande del oxígeno de la tierra está
dentro del silicato y del óxido minerales de corteza y capa (99.5%). Solamente una porción pequeña se ha
lanzado como oxígeno libre a la biosfera (0.01%) y a la atmósfera (0.36). La fuente
principal del oxígeno dentro de la biosfera y de la atmósfera es la
fotosíntesis, que analiza el bióxido y el agua de carbono para crear las
azúcares y el oxígeno:
6CO2 + 6H2→ C
de O + de la energía6H12O6 + 6O2
Los organismos de Photosynthesizing incluyen la vida de planta de las
áreas de la tierra así como phytoplankton de los océanos. El infante de marina
minúsculo cyanobacterium Prochlorococcus fue descubierto en 1986 y explica más
que la mitad de la fotosíntesis del océano abierto.
Una fuente adicional del oxígeno atmosférico viene de photolysis, por el que alta energía ultravioleta la radiación analiza el agua y el nitrito atmosféricos en los átomos componentes. Los átomos libres de H y de N se escapan en el espacio que sale de O2 en la atmósfera:
Una fuente adicional del oxígeno atmosférico viene de photolysis, por el que alta energía ultravioleta la radiación analiza el agua y el nitrito atmosféricos en los átomos componentes. Los átomos libres de H y de N se escapan en el espacio que sale de O2 en la atmósfera:
2H2→ de O + de la
energía 4H + O2
2N2→ de O + de la
energía 4N + O2
La manera principal que el oxígeno se pierde de la atmósfera está
vía respiración y decaimiento, mecanismos en los cuales animal vida y bacterias consuma el oxígeno y lance el bióxido de carbono.
Porque los minerales lithospheric se oxidan en oxígeno, producto químico desgaste por la acción atmosférica de rocas expuestas también consume el oxígeno. Un ejemplo de la química superficial del desgaste por la acción atmosférica es formación de hierro-óxidos (moho):
Porque los minerales lithospheric se oxidan en oxígeno, producto químico desgaste por la acción atmosférica de rocas expuestas también consume el oxígeno. Un ejemplo de la química superficial del desgaste por la acción atmosférica es formación de hierro-óxidos (moho):
4FeO + 3O2 →
2Fe2O3
El oxígeno también se completa un ciclo entre la biosfera y la
litosfera. Los mamíferos marinos en la biosfera crean carbonato de
calcio material de la
cáscara (CaCO3) que es rico en oxígeno. Cuando el organismo muere su cáscara se
deposita en el piso y en un cierto plazo enterrada mar bajo de crear piedra caliza roca de la litosfera. Los procesos del
desgaste por la acción atmosférica iniciados por los organismos pueden también
liberar el oxígeno de la litosfera. Las plantas y los animales extraen los
minerales nutrientes de rocas y lanzan el oxígeno en el proceso.
Capacidades y flujos del depósito del oxígeno
Las tablas siguientes ofrecen estimaciones de las capacidades y de los
flujos del depósito del ciclo del oxígeno. Estos números se basan sobre todo en
estimaciones de (Walker, J.C.G.):
Tabla 1: Depósitos importantes implicados en el ciclo del oxígeno.
Tabla 1: Depósitos importantes implicados en el ciclo del oxígeno.
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Depósito
|
Capacidad
(kilogramo O2) |
Flujo In/Out
(kilogramo O2 por año) |
Residencia
Tiempo
(años) |
|
Atmósfera
|
1.4 * 1018
|
30.000 * 1010
|
4,500
|
|
Biosfera
|
1.6 * 1016
|
30.000 * 1010
|
50
|
|
Litosfera
|
2.9 * 1020
|
60 * 1010
|
500.000.000
|
Tabla 2: Aumento y pérdida anuales del oxígeno atmosférico (unidades de 1010kilogramo O2 por año)
|
Aumentos
|
|
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Fotosíntesis
(tierra)
Fotosíntesis (océano) Photolysis de N2O Photolysis de H2O |
16,500
13,500 1.3 0.03 |
|
Aumentos del
total
|
~ 30,000
|
|
Pérdidas -
respiración y decaimiento
|
|
|
Respiración
aerobia
Oxidación microbiana Combustión del combustible fósil (anthropogenic) Oxidación fotoquímica Fijación del N2 de Lightning Fijación del N2 de Industry (anthropogenic) Oxidación de gases volcánicos |
23,000
5,100 1,200 600 12 10 5 |
|
Pérdidas -
desgaste por la acción atmosférica
|
|
|
Desgaste por la
acción atmosférica químico
Reacción superficial de O3 |
50
12 |
|
Pérdidas totales
|
~ 30,000
|
Ozono
La presencia del oxígeno atmosférico ha conducido a la formación
de ozono y capa de ozono dentro de estratosfera. La capa de ozono es extremadamente
importante para la vida moderna pues absorbe dañoso ultravioleta radiación:
O2 + → uv 2O
de la energía
O + O2 → O3
El oxígeno participa en muchas reacciones fundamentales para sostener
la vida, es el aceptor final de los electrones en
la cadena respiratoria que es la máxima suministradora
de energía en los organismos aerobios (son los que consumen
oxígeno).
La fotosíntesis es el proceso fundamental por el que los vegetales producen su propio alimento (es decir son autótrofos). Para poder llevar a cabo la fotosíntesis, los cloroplastos (en las plantas verdes), captan bióxido de carbono (que contiene oxígeno y carbono) del medio ambiente, agua, y finalmente, utilizando enzimas y la energía luminosa, producen: oxígeno y glucosa.
El oxígeno producido en la fotosíntesis sale en forma de gas y es el que se encuentra en el aire. Es introducido por todos los organismos aerobios, donde entra en la cadena respiratoria como aceptor final de electrones para formar agua que es llamada agua de oxidación y es eliminada por los seres vivos en el sudor, la orina, las lágrimas etc. El bióxido de carbono (que también contiene oxígeno), es producto de reacciones catabólicas aerobias y es expulsado por los organismos aerobios y reciclado por las plantas de la forma antes vista.
Este oxígeno que se encuentra en el aire, también es utilizado por el hombre en sus reacciones de combustión, que como se había visto anteriormente, producen bióxido de carbono que también se recicla en la fotosíntesis.
De esta forma existe una circulación constante de oxígeno y una especie de simbiosis entre los organismos que respiran oxígeno y las plantas, donde los organismos aerobios utilizan el oxígeno de las plantas para su metabolismo y producen bióxido de carbono que es aprovechado por las plantas para producir oxígeno y nutrientes.
La fotosíntesis es el proceso fundamental por el que los vegetales producen su propio alimento (es decir son autótrofos). Para poder llevar a cabo la fotosíntesis, los cloroplastos (en las plantas verdes), captan bióxido de carbono (que contiene oxígeno y carbono) del medio ambiente, agua, y finalmente, utilizando enzimas y la energía luminosa, producen: oxígeno y glucosa.
El oxígeno producido en la fotosíntesis sale en forma de gas y es el que se encuentra en el aire. Es introducido por todos los organismos aerobios, donde entra en la cadena respiratoria como aceptor final de electrones para formar agua que es llamada agua de oxidación y es eliminada por los seres vivos en el sudor, la orina, las lágrimas etc. El bióxido de carbono (que también contiene oxígeno), es producto de reacciones catabólicas aerobias y es expulsado por los organismos aerobios y reciclado por las plantas de la forma antes vista.
Este oxígeno que se encuentra en el aire, también es utilizado por el hombre en sus reacciones de combustión, que como se había visto anteriormente, producen bióxido de carbono que también se recicla en la fotosíntesis.
De esta forma existe una circulación constante de oxígeno y una especie de simbiosis entre los organismos que respiran oxígeno y las plantas, donde los organismos aerobios utilizan el oxígeno de las plantas para su metabolismo y producen bióxido de carbono que es aprovechado por las plantas para producir oxígeno y nutrientes.
El oxígeno, es el elemento químico más abundante en los seres
vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como
molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad
fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia
tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera
de oxígeno puro produce daños irreparables en las células.
Pero el metabolismo celular, se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así, una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.
La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos, está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.
Otra parte del ciclo del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
Pero el metabolismo celular, se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así, una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.
La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos, está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.
Otra parte del ciclo del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
El ciclo del oxígeno es complejo, una vez que ese elemento es utilizado
y liberado por los seres vivos en diferentes formas de combinación química. El
principal reservorio de oxígeno para los seres vivos es la atmósfera, donde ese
elemento se encuentra en la forma de gas oxigeno (O2) y de gas carbono (CO2).
El CO2 es utilizado en la respiración aeróbica de las plantas y animales. En
este proceso, átomos de oxigeno se combinan con átomos de hidrógeno, formando
moléculas de agua. El agua formada en la respiración, llamada como agua
metabólica es, en parte eliminada para el ambiente a través de la
transpiración, de excreción y de heces y en parte utilizada en procesos
metabólicos.
De esa forma, sus átomos de oxígeno acaban incorporados a la materia
orgánica y pueden volver a la atmósfera por la respiración y por la
descomposición del organismo, que producen agua y gas carbono.
El CO2 atmosférico es utilizado en el proceso de fotosíntesis. Los carbonos y
los oxígenos presentes en el gas carbono pasan a formar parte de la materia
orgánica del vegetal y tanto la respiración como la descomposición de esa
materia orgánica restituirán el oxígeno a la atmósfera en forma de agua y gas
carbono. El agua utilizada por las plantas en la fotosíntesis se
rompe y sus átomos de oxigeno son liberados para la atmósfera en la forma
de O2.
Respiración Celular
Los seres vivos necesitan de un consumo constante de energía, que las
células emplean en forma de energía química. La respiración celular, proceso
utilizado por la mayoría de las células animales y vegetales, es la degradación
de biomoléculas (glucosa, lípidos, proteínas) para que se produzca la
liberación de energía necesaria, y así el organismo pueda cumplir con sus
funciones vitales. Mediante la degradación de la glucosa (glucólisis) se forma
ácido pirúvico. Este ácido se desdobla a dióxido de carbono y agua, generándose
36 moléculas de ATP. La respiración
celular es una parte del metabolismo, más precisamente del catabolismo, en la
cual la energía presente en distintas biomoléculas es liberada de manera
controlada. Durante la respiración, parte de esa energía es utilizada para
sintetizar (fabricar) ATP, que a su vez es empleado en el mantenimiento y
desarrollo del organismo (anabolismo). La respiración celular es un proceso
mediante el cual las células de los organismos oxidan nutrientes de los
alimentos para que liberen energía. Como resultado, el carbono presente en
dichos nutrientes queda oxidado, es decir, se transforma en dióxido de carbono
que es eliminado por medio de la respiración a la atmósfera. Para que se
realice la respiración celular es fundamental la presencia de oxígeno
(respiración aeróbica). Los animales lo toman de la atmósfera a través de
órganos especializados (pulmones, branquias). Los vegetales lo hacen mediante
un aparato denominado estomas, ubicados en las hojas. La respiración se
efectúa durante las 24 horas. La cantidad de oxígeno que los vegetales absorben
de la atmósfera a raíz del proceso respiratorio es menor que la que desprenden
al efectuar la fotosíntesis, y el dióxido de carbono que desprenden también es
menor a la cantidad que absorben.
La respiración
celular puede dividirse en dos tipos, según sea la presencia de oxígeno.
Respiración aerobia o aeróbica: hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas. Es la forma más extendida de respiración, propia de la mayoría de las bacterias y de los organismos eucariontes. Es por ello que a los seres que requieren de oxígeno se los llama aerobios.
Respiración
anaerobia o anaeróbica: no
interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de
electrones, generalmente minerales. La respiración anaeróbica está presente en
algunos organismos procariontes, en general habitantes de suelos y sedimentos,
y de vital importancia en los ciclos biogeoquímicos de los elementos. Al no
requerir de oxígeno se los denomina anaerobios. Algunas especies de bacterias,
denominadas facultativas, se adaptan y sobreviven ante la presencia o ausencia
de oxígeno en el medio que las rodea.
Cuadro comparativo entre Fotosíntesis y Respiración celular
Las tres principales fuentes no vivas de átomos de oxígeno para los
seres vivos son por tanto, gas, oxígeno (O2), gas carbono (CO2) y agua (H2O). Esos tres tipos de
moléculas están constantemente intercambiando átomos de oxigeno entre sí,
durante los procesos metabólicos de la biosfera.
La biosfera comprende las porciones de tierra, mar y aguas continentales habitadas por los seres vivos. No coincide con la atmósfera, la litósfera o la hidrosfera aisladamente pues abarca a las tres.
El oxígeno puede ser encontrado en la atmósfera bajo varias formas. Sea en la forma de oxigeno molecular (O2) o en composición con otros elementos (CO2, NO2, SO2, etc.) el hecho es que el oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre y en los océanos (99,5% del oxígeno está contenido allí) y el segundo más abundante en la atmósfera (0,49% del oxígeno existente está en la atmósfera, los otros 0.01% están contenidos en los seres vivos).
El ciclo de transformaciones del oxígeno por estos reservorios (atmósfera, océano y corteza terrestre) constituye el llamado ciclo del oxígeno que es mantenido por procesos biológicos, físicos, geológicos e hidrológicos.
La principal forma de producción del oxígeno es la fotosíntesis realizada por todas las plantas clorofilazas y algunas algas. La fotosíntesis es un proceso por el cual las plantas transforman agua y gas carbono en la presencia de luz y la clorofila en compuestos orgánicos bastante más energéticos que el oxígeno.
Luz
6H2O + 6CO2 –> 6O2 + C6H12O6
La biosfera comprende las porciones de tierra, mar y aguas continentales habitadas por los seres vivos. No coincide con la atmósfera, la litósfera o la hidrosfera aisladamente pues abarca a las tres.
El oxígeno puede ser encontrado en la atmósfera bajo varias formas. Sea en la forma de oxigeno molecular (O2) o en composición con otros elementos (CO2, NO2, SO2, etc.) el hecho es que el oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre y en los océanos (99,5% del oxígeno está contenido allí) y el segundo más abundante en la atmósfera (0,49% del oxígeno existente está en la atmósfera, los otros 0.01% están contenidos en los seres vivos).
El ciclo de transformaciones del oxígeno por estos reservorios (atmósfera, océano y corteza terrestre) constituye el llamado ciclo del oxígeno que es mantenido por procesos biológicos, físicos, geológicos e hidrológicos.
La principal forma de producción del oxígeno es la fotosíntesis realizada por todas las plantas clorofilazas y algunas algas. La fotosíntesis es un proceso por el cual las plantas transforman agua y gas carbono en la presencia de luz y la clorofila en compuestos orgánicos bastante más energéticos que el oxígeno.
Luz
6H2O + 6CO2 –> 6O2 + C6H12O6
Clorofila
Más allá que las plantas consuman parte de este oxígeno en su propia
respiración, la gran cantidad producida por la fotosíntesis puede ser 30 veces
mayor que la consumida.
Este fue uno de los factores que posibilitó el surgimiento de todas las formas de vida que tenemos hoy en el planeta y el principal repositor de oxígeno para la atmósfera.
Otra forma de producción de oxígeno es la fotólisis: Reacción por la cual la radiación ultravioleta que entra en la atmósfera descompone el agua atmosférica en óxido de nitrógeno.
2H2O + energía –> 4H + O2
El principal medio de consumo de oxígeno en el ciclo de carbono es por medio de la respiración de los seres vivos. Las plantas utilizarán el oxígeno para realizar la fotosíntesis como ya fue referido y los animales lo utilizarán en su metabolismo.
{CH2O} + O2 –> CO2 + H2O
Otra forma de consumo del oxígeno es a descomposición de la materia orgánica y la oxidación de minerales en exposición.
Este fue uno de los factores que posibilitó el surgimiento de todas las formas de vida que tenemos hoy en el planeta y el principal repositor de oxígeno para la atmósfera.
Otra forma de producción de oxígeno es la fotólisis: Reacción por la cual la radiación ultravioleta que entra en la atmósfera descompone el agua atmosférica en óxido de nitrógeno.
2H2O + energía –> 4H + O2
El principal medio de consumo de oxígeno en el ciclo de carbono es por medio de la respiración de los seres vivos. Las plantas utilizarán el oxígeno para realizar la fotosíntesis como ya fue referido y los animales lo utilizarán en su metabolismo.
{CH2O} + O2 –> CO2 + H2O
Otra forma de consumo del oxígeno es a descomposición de la materia orgánica y la oxidación de minerales en exposición.
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