Как в атмосферу поступает кислород?

Кислород в атмосферу поступает в основном благодаря биологическим процессам, и в меньшей степени — из физических и химических источников. Самый важный “поставщик” атмосферного кислорода — фотосинтез.

1) Фотосинтез — главный источник кислорода

Как это работает

Растения, водоросли и некоторые бактерии (цианобактерии) используют энергию света, чтобы из углекислого газа (CO₂) и воды (H₂O) синтезировать органические вещества (например, сахара). Побочным продуктом этого процесса становится молекулярный кислород (O₂), который выделяется наружу и пополняет атмосферу.

Упрощённо можно представить так:

• свет + CO₂ + H₂O → органическое вещество + O₂

Важно понимать, что кислород при фотосинтезе выделяется именно из воды: световая часть фотосинтеза “расщепляет” молекулы воды, и из неё образуется O₂.

Кто даёт больше кислорода: леса или океан?

Значительная доля кислорода, попадающего в атмосферу, образуется в океане. Там фотосинтезируют микроскопические водоросли (фитопланктон) и цианобактерии. На суше крупный вклад дают леса, луга и вообще вся зелёная растительность.

2) Почему кислород “накапливается” в атмосфере, а не исчезает сразу

Кислород постоянно расходуется:

• на дыхание животных, растений и микроорганизмов;

• на разложение органики;

• на горение;

• на химическое “окисление” минералов и веществ на поверхности Земли.

Так что важен баланс: чтобы O₂ в атмосфере поддерживался и мог расти, часть органического вещества должна не успевать полностью разлагаться и окисляться, а “захораниваться” (например, в донных осадках, торфе, угле, нефти, органических слоях почвы). Когда органический углерод надолго выводится из круговорота, соответствующее количество кислорода остаётся “лишним” и может удерживаться в атмосфере.

3) Вклад океанов: как кислород из воды попадает в воздух

В океане кислород сначала появляется растворённым в воде (из фотосинтеза фитопланктона). Дальше он переходит в атмосферу через газообмен на поверхности:

• диффузия (молекулы переходят туда, где их меньше);

• перемешивание воды ветром и волнами;

• сезонные изменения температуры (в тёплой воде кислород растворяется хуже и легче “выходит” в воздух).

Часть кислорода, наоборот, может поглощаться океаном из атмосферы — обмен идёт в обе стороны, но глобально фотосинтез в океане делает океан важным источником O₂ для воздуха.

4) Небольшие небилогические источники кислорода

Они существуют, но по сравнению с фотосинтезом их вклад обычно намного меньше.

Фотолиз воды в верхней атмосфере

Высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение может расщеплять молекулы воды (водяного пара):

• H₂O → H + O (и дальше атомарный кислород может образовать O₂)

Лёгкий водород при этом частично может улетучиваться в космос, оставляя кислород. Однако в современных условиях это не главный механизм пополнения атмосферного O₂.

Разложение некоторых веществ (например, пероксидов)

В природе есть реакции, где нестойкие кислородсодержащие соединения могут выделять O₂, но глобально это второстепенно.

5) Итог

Основная схема поступления кислорода в атмосферу такая:

1. фотосинтез (на суше и в океане) производит O₂;

2. произведённый кислород выделяется в воздух (или сначала растворяется в воде и затем переходит в атмосферу);

3. кислород удерживается в атмосфере благодаря тому, что часть органического углерода надолго “захоранивается” и не успевает снова связать кислород при разложении.

То есть главный ответ: кислород попадает в атмосферу прежде всего как продукт фотосинтеза растений, водорослей и цианобактерий, а дальнейшая его доля в воздухе определяется балансом между образованием и расходованием.