Egy lélegző bolygó története

"Ez a cikk nem arról szól, hogy pontosan hány liter oxigént lélegzünk be naponta. Hanem arról, hogy megértsük: az oxigén nem magától van a levegőben. Egy finoman hangolt rendszer eredménye, amit a Föld élő és élettelen folyamatai együtt tartanak fenn – és amit mi, emberek, befolyásolunk, akár tudtunkon kívül is."

Oxigéntermelés évszakok szerint

A Föld oxigéntermelésének döntő többsége fotoszintézis útján történik, és a következő két fő forrásból származik:

1. Tengeri fitoplankton (algák, cianobaktériumok stb.) – kb. 50–85%-a a globális oxigéntermelésnek

2. Szárazföldi növényzet, főleg erdők – kb. 15–50%-a, évszaktól és régiótól függően

A szárazföldi növények (például a fák) tavasszal, nyáron és ősszel aktívan fotoszintetizálnak, télen viszont, főleg a lombhullató fák esetében, szinte teljesen leáll ez a folyamat, mivel lehullanak a levelek, és a fa nyugalmi állapotba kerül.

Mi történik télen az oxigéntermeléssel?

• A fotoszintézis mértéke jelentősen csökken a téli hónapokban az északi féltekén, különösen a mérsékelt övben, ahol sok a lombhullató fa.

• A tűlevelűek (fenyők, lucok stb.) télen is zöldek, és lassított ütemben ugyan, de tovább fotoszintetizálnak, ha elég fényt és hőt kapnak.

• A trópusi és egyenlítői zónákban azonban nincs tél, így ott az oxigéntermelés viszonylag állandó egész évben.

Télen csökken az oxigéntermelés, de globálisan nem drámaian, mert:

• A tengeri fitoplankton tovább dolgozik (bár ott is van szezonális változás).

• A trópusi erdők (pl. Amazonas, Kongó-medence) nem esnek ki a körforgásból. 

• Összefüggés a lombkorona hiánya és az oxigéntermelés között?

Teljes mértékben van összefüggés. A lombkorona (a levelek összessége) a fő helyszíne a fotoszintézisnek. Amikor a levelek lehullanak:Megszűnik a fényenergia begyűjtése

• Nem történik gázcsere (CO₂ be, O₂ ki)

• A fa a tartalékaira támaszkodik, de nem termel oxigént

Ezért egy lecsupaszított lombkoronájú erdő télen gyakorlatilag nem járul hozzá számottevően az oxigéntermeléshez. A lombkorona hiánya tehát közvetlen oka az alacsonyabb fotoszintézisnek.

De aggodalomra semmi ok

A Föld oxigénkészlete nem ingadozik jelentősen szezonálisan, mivel:

• Az oxigén hatalmas mennyiségben van jelen a légkörben (kb.21%).

• Az oxigénfogyasztás (például légzés, égés stb.) és a termelés között hosszú távon van egy viszonylag kiegyensúlyozott egyensúly.

• A globális rendszer (óceán, trópusok, állandó növényzeti zónák) kiegyenlíti az évszakos különbségeket.

Érdekes gondolat: Van-e érzékelhető hatása ennek?

Személy szerint az emberek nem érzékelnek oxigénhiányt télen, mert:

• Az oxigén nem fogy el rövid távon.

• A tartalék óriási.

• A regionális termelési ingadozásokat globálisan kompenzálja a bolygó másik fele.

  Hogyan termel a fitoplankton oxigént? 

A fitoplankton gyűjtőnév alatt a vízben lebegő, mikroszkopikus növények és algák értendők (pl. cianobaktériumok, zöldalgák, kovamoszatok). Ezek fotoszintetizálnak, akárcsak a szárazföldi növények:

Tehát:

• Szén-dioxidot és vizet használnak fel,

• A napfény energiáját alakítják át kémiai energiává (cukrok),

• Melléktermékként oxigént bocsátanak ki a vízbe, ami részben kioldódik a légkörbe.

Fontos:

• Mivel a fitoplankton a víz felső rétegében él (fotonzóna, kb. 0–200 m mélység), elér hozzájuk a napfény.

• Oxigént a vízbe bocsátanak, de onnan diffúzióval átkerül a légkörbe.

2. Mennyire van jelen a fitoplankton a világ  óceánjaiban?

Elterjedtség:

• Szinte mindenhol megtalálható, ahol:

• Van fény

• Van tápanyag (nitrát, foszfát, vas stb.)

• Leginkább a partközeli vizekben, hidegebb áramlatoknál és a feláramlásos zónákban koncentrálódik.

Koncentráció:

• A fitoplankton biomasszája kicsi, de produktivitása hatalmas.

• A fitoplankton naponta több milliárd tonna oxigént termel, több, mint az összes esőerdő együttvéve.

Lehet azt mondani, hogy a tengerek teljes felülete „lélegzik”?

Igen, bizonyos értelemben IGEN, de némi pontosítással:

Az óceán úgy működik, mint egy lélegző tüdő:

• Elnyel CO₂-t a légkörből (globális szénmegkötés!)

• Kibocsát oxigént a légkörbe

• Az áramlások (pl. El Niño, Golf-áramlat) és a hőmérséklet nagyban befolyásolják ezt

Kivételt képeznek:

• „Halott zónák”, ahol oxigénhiányos a víz, pl. túlzott tápanyagbejutás miatt algavirágzás, bomlás, oxigénfogyasztás-termelés miatt

• Ezek lokális jelenségek, nem jellemzik az egész óceánt

Mennyi oxigén termelődik és mennyi használódik el naponta?

Napi oxigéntermelés (becslés):

• A fitoplankton és a szárazföldi növények együttesen naponta kb. 1–2 milliárd tonna (gigatonna) oxigént termelnek.

Napi oxigén fogyasztás (becslés)

• Gyakorlatilag az összes oxigén, amit naponta termel a Föld, szinte teljes mértékben el is használódik nap mint nap.

• A légkör oxigénszintje (kb. 21%) csak nagyon lassan változik, köszönhetően ennek a finoman kiegyensúlyozott körforgásnak.

Szárazföldi növényzet (pl. erdő)

Átlagos oxigéntermelés:Egy mérsékelt övi erdő (pl. lombhullató erdő) fotoszintézis útján évente kb. 10 tonna oxigént termel 1 hektáron.

• 1 km² = 100 hektár, tehát:

Tehát 1 km² jó állapotú erdő kb. 2,7 tonna oxigént termel naponta.

2. Fitoplankton az óceánban

Átlagos oxigéntermelés:

• Az óceáni fitoplankton globálisan kb. 50 milliárd tonna oxigént termel évente.

• A Föld óceánfelszíne kb. 361 millió km².

Összehasonlítás – 1 km² terület napi O₂-termelése:

• Mérsékelt övi erdő: 2,7 tonna

• Trópusi őserdő: 5-7 tonna

• Óceán átlagban: 0,38 tonna

• Halott zóna: 0 tonna

Érdekesség – Egy ember oxigénigénye

• Egy ember napi oxigénfogyasztása: kb. 550 liter, ami kb. 0,75 kg O₂.

• Tehát:

• 1 km² erdő napi oxigéntermelése kb. 3600 ember napi igényét fedezheti.

• 1 km² óceán kb. 500 ember napi igényét.

Néhány gondolat

1. Az oxigén nemcsak egy „légzőanyag” – hanem egy elem a nagy körforgásban

• Keletkezik: fotoszintézis (növények, fitoplankton)

• Felhasználódik: sejtlégzés, bomlás, égés

• Átalakul: oxidáció, CO₂-vé vissza

• Egyensúlyban van: termelés - fogyás

2. Az oxigén nem állandó: mozog, átalakul, elveszik

• Elszökik a világűrbe (hidrogénnel, héliummal együtt)

• Kötött formában van vízben, sziklákban, testekben

• A légkör oxigénszintje történelmileg változott (pl. dinoszaurusz-kor: magasabb szint)

3. A bioszféra „lélegzik”

• Nappal a növények termelnek → oxigéndúsabb

• Éjjel minden élőlény fogyaszt → CO₂-dúsabb

• Az évszakokkal együtt is „lélegzik” a Föld

4. A Föld védelmi rendszere nélkül nem lenne stabil

• Mágneses mező: védi a légkört az elszökéstől

• Légkör: szabályozza a hőmérsékletet, megfogja a hőt

• Egyensúly: ha borul (pl. túl sok CO₂), oxigénszint is sérülhet

  
  

5. Nem egy dolog tartja fent az oxigént – hanem az egész élő Föld

• Erdők, óceánok, gombák, baktériumok, kőzetek mind részei

• Az ember beavatkozása (erdőirtás, szennyezés) hatással van az egyensúlyra