Tofauti na sayari za joto na baridi za mfumo wetu wa jua, sayari ya Dunia ina hali zinazoruhusu uhai kwa namna fulani. Moja ya hali kuu ni muundo wa angahewa, ambayo inaruhusu viumbe vyote vilivyo hai kupumua kwa uhuru na kulinda dhidi ya mionzi ya mauti inayotawala angani.
Mazingira ya anga yameundwa na nini
Angahewa ya Dunia imeundwa na gesi nyingi. Ni hasa nitrojeni, ambayo inachukua 77%. Gesi, bila ambayo maisha duniani hayafikiriki, inachukua kiasi kidogo zaidi, maudhui ya oksijeni katika hewa ni 21% ya jumla ya kiasi cha anga. Asilimia 2 ya mwisho ni mchanganyiko wa gesi mbalimbali, ikiwa ni pamoja na argon, dioksidi kaboni, heliamu, neon, kryptoni na nyinginezo.
Angahewa ya dunia huinuka hadi urefu wa kilomita elfu 8. Hewa ya kupumua inapatikana tu kwenye safu ya chini ya anga.troposphere, kufikia kwenye miti - 8 km, juu, na juu ya ikweta - 16 km. Kadiri urefu unavyoongezeka, hewa inakuwa nyembamba na oksijeni zaidi inapungua. Kuzingatia kile kilichomo kwenye hewa ya oksijeni kwa urefu tofauti, tutatoa mfano. Katika kilele cha Everest (urefu wa 8848 m), hewa inashikilia gesi hii mara 3 chini ya usawa wa bahari. Kwa hivyo, washindi wa vilele vya milima mirefu - wapandaji - wanaweza kupanda hadi juu kwa vinyago vya oksijeni pekee.
Oksijeni ndiyo hali kuu ya kuishi kwenye sayari hii
Mwanzoni mwa uwepo wa Dunia, hewa iliyoizunguka haikuwa na gesi hii katika muundo wake. Hii ilifaa kabisa kwa maisha ya molekuli rahisi zaidi - zenye seli moja ambazo zilielea baharini. Hawakuhitaji oksijeni. Mchakato huo ulianza kama miaka milioni 2 iliyopita, wakati viumbe hai vya kwanza, kama matokeo ya mmenyuko wa photosynthesis, vilianza kutoa dozi ndogo za gesi hii iliyopatikana kama matokeo ya athari za kemikali, kwanza ndani ya bahari, kisha kwenye anga. Maisha yalibadilika kwenye sayari na kuchukua aina mbalimbali, ambazo nyingi hazijaishi hadi nyakati zetu. Baadhi ya viumbe hatimaye walizoea maisha kwa kutumia gesi hiyo mpya.
Walijifunza jinsi ya kutumia nguvu zake kwa usalama ndani ya seli, ambako ilifanya kazi kama mtambo wa kuzalisha nishati, ili kutoa nishati kutoka kwa chakula. Njia hii ya kutumia oksijeni inaitwa kupumua, na tunafanya kila sekunde. Ni pumzi ambayo ilifanya iwezekane zaidiviumbe tata na watu. Kwa mamilioni ya miaka, kiwango cha oksijeni angani kimepanda hadi kiwango chake cha sasa cha karibu 21%. Mkusanyiko wa gesi hii katika angahewa ulichangia kuundwa kwa safu ya ozoni kwa urefu wa kilomita 8-30 kutoka kwenye uso wa dunia. Wakati huo huo, sayari ilipokea ulinzi kutokana na athari mbaya za mionzi ya ultraviolet. Mabadiliko zaidi ya viumbe kwenye maji na ardhini yameongezeka kwa kasi kutokana na kuongezeka kwa usanisinuru.
Maisha ya anaerobic
Ingawa baadhi ya viumbe vimezoea viwango vya kupanda vya gesi inayotolewa, viumbe vingi rahisi vilivyokuwepo Duniani vimetoweka. Viumbe vingine vilinusurika kwa kujificha kutoka kwa oksijeni. Baadhi yao leo wanaishi kwenye mizizi ya mikunde, wakitumia nitrojeni kutoka hewani kutengeneza amino asidi kwa mimea. Botulism ya kiumbe hatari ni "mkimbizi" mwingine kutoka kwa oksijeni. Anaishi kimya kimya kwenye vifurushi vya utupu na chakula cha makopo.
Kiwango bora cha oksijeni kwa maisha ni kipi
Watoto waliozaliwa kabla ya wakati, ambao mapafu yao bado hayajafunguka kikamilifu kwa ajili ya kupumua, huanguka kwenye incubators maalum. Ndani yao, maudhui ya oksijeni katika hewa ni ya juu kwa kiasi, na badala ya 21% ya kawaida, kiwango chake cha 30-40% kinawekwa hapa. Watoto wachanga wenye matatizo makubwa ya kupumua huzungukwa na hewa yenye viwango vya oksijeni 100% ili kuzuia uharibifu wa ubongo wa mtoto. Kuwa katika hali kama hizi kunaboresha serikali ya oksijeni ya tishu zilizo katika hali ya hypoxia, na kurekebisha kazi zao muhimu. Lakinikupita kiasi katika hewa ni hatari kama vile kidogo sana. Oxygen nyingi katika damu ya mtoto inaweza kuharibu mishipa ya damu machoni na kusababisha kupoteza uwezo wa kuona. Hii inaonyesha uwili wa mali ya gesi. Ni lazima tuipumue ili tuishi, lakini ziada yake wakati mwingine inaweza kuwa sumu kwa mwili.
Mchakato wa oksidi
Oksijeni inapochanganyika na hidrojeni au kaboni, mmenyuko unaoitwa oxidation hutokea. Utaratibu huu husababisha molekuli za kikaboni ambazo ni msingi wa maisha kuoza. Katika mwili wa binadamu, oxidation huendelea kama ifuatavyo. Seli nyekundu za damu hukusanya oksijeni kutoka kwa mapafu na kuibeba kwa mwili wote. Kuna mchakato wa uharibifu wa molekuli za chakula tunachokula. Utaratibu huu hutoa nishati, maji na dioksidi kaboni. Mwisho huo hutolewa na seli za damu nyuma kwenye mapafu, na tunaiondoa ndani ya hewa. Mtu anaweza kukosa hewa akizuiwa kupumua kwa zaidi ya dakika 5.
Kupumua
Zingatia maudhui ya oksijeni katika hewa inayovutwa. Hewa ya angahewa inayoingia kwenye mapafu kutoka nje ikivutwa inaitwa kuvuta pumzi, na hewa inayotoka nje kupitia mfumo wa upumuaji ikitolewa huitwa exhaled.
Ni mchanganyiko wa hewa iliyojaza alveoli na ile iliyo kwenye njia ya hewa. Utungaji wa kemikali ya hewa ambayo mtu mwenye afya huvuta na kutolea nje chini ya hali ya asili ni kivitendoinatofautiana na inaonyeshwa kwa nambari kama hii.
Maudhui ya gesi (katika %)
| - | Oksijeni | Carbon dioxide | Nitrojeni na gesi zingine |
| Hewa ya kuvuta pumzi | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| Hewa iliyotoka | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| Awa ya alveolar | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
Oksijeni ndicho sehemu kuu ya hewa maishani. Mabadiliko katika kiasi cha gesi hii katika anga ni ndogo. Ikiwa bahari ina hadi 20.99% ya oksijeni hewani, basi hata katika hewa iliyochafuliwa sana ya miji ya viwanda, kiwango chake hakiingii chini ya 20.5%. Mabadiliko kama haya hayaonyeshi athari kwenye mwili wa binadamu. Matatizo ya kisaikolojia yanaonekana wakati asilimia ya oksijeni katika hewa inapungua hadi 16-17%. Wakati huo huo, kuna upungufu wa wazi wa oksijeni, ambayo husababisha kushuka kwa kasi kwa shughuli muhimu, na kwa maudhui ya oksijeni ya 7-8% ya hewa, kifo kinawezekana.
Anga katika enzi tofauti
Muundo wa angahewa daima umeathiri mageuzi. Kwa nyakati tofauti za kijiolojia, kwa sababu ya majanga ya asili, kuongezeka au kushuka kwa kiwango cha oksijeni kulionekana, na hii ilijumuisha mabadiliko katika mfumo wa kibaolojia. Takriban miaka milioni 300 iliyopita, maudhui yake katika angailiongezeka hadi 35%, wakati sayari ilikaliwa na wadudu wa ukubwa mkubwa. Kutoweka kubwa zaidi kwa viumbe hai katika historia ya Dunia kulitokea karibu miaka milioni 250 iliyopita. Wakati huo, zaidi ya 90% ya wenyeji wa bahari na 75% ya wenyeji wa ardhi walikufa. Toleo moja la kutoweka kwa wingi linasema kwamba kiwango cha chini cha oksijeni angani ndicho kilisababisha kulaumiwa. Kiasi cha gesi hii imeshuka hadi 12% na iko katika anga ya chini hadi urefu wa mita 5300. Katika zama zetu, maudhui ya oksijeni katika hewa ya anga hufikia 20.9%, ambayo ni 0.7% chini kuliko miaka elfu 800 iliyopita. Takwimu hizi zinathibitishwa na wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Princeton ambao walichunguza sampuli za barafu ya Greenland na Atlantiki ambayo iliundwa wakati huo. Maji yaliyogandishwa yalihifadhi viputo vya hewa, na ukweli huu husaidia kukokotoa kiwango cha oksijeni katika angahewa.
Kiwango chake angani kinatii nini
Kufyonzwa kwake kutoka kwenye angahewa kunaweza kusababishwa na kusogea kwa barafu. Wanaposonga, hufunua maeneo makubwa ya tabaka za kikaboni ambazo hutumia oksijeni. Sababu nyingine inaweza kuwa baridi ya maji ya bahari: bakteria yake huchukua oksijeni kikamilifu kwa joto la chini. Watafiti wanasema kuwa kuruka kwa viwanda na kuchomwa kwa kiasi kikubwa cha mafuta haina athari maalum. Bahari za dunia zimekuwa zikipoa kwa miaka milioni 15, na kiasi cha vitu muhimu katika angahewa kimepungua bila kujali athari za binadamu. Kuna uwezekano kwamba baadhi ya michakato ya asili inafanyika duniani, na kusababisha ukweli kwamba matumizi ya oksijeniinakuwa juu kuliko uzalishaji wake.
Athari za binadamu kwenye muundo wa angahewa
Wacha tuzungumze kuhusu athari za binadamu kwenye muundo wa hewa. Kiwango ambacho tunacho leo ni bora kwa viumbe hai, maudhui ya oksijeni katika hewa ni 21%. Uwiano wake na gesi zingine huamuliwa na mzunguko wa maisha katika asili: wanyama hutoa kaboni dioksidi, mimea huitumia na kutoa oksijeni.
Lakini hakuna hakikisho kwamba kiwango hiki kitakuwa sawa kila wakati. Kiasi cha kaboni dioksidi iliyotolewa kwenye angahewa kinaongezeka. Hii ni kutokana na matumizi ya mafuta kwa wanadamu. Na, kama unavyojua, iliundwa kutoka kwa mabaki ya asili ya kikaboni na dioksidi kaboni huingia angani. Wakati huo huo, mimea kubwa zaidi kwenye sayari yetu, miti, inaharibiwa kwa kasi ya kuongezeka. Kilomita za msitu hupotea kwa dakika moja. Hii ina maana kwamba sehemu ya oksijeni katika hewa inaanguka hatua kwa hatua na wanasayansi tayari wanapiga kengele. Angahewa ya dunia sio pantry isiyo na kikomo na oksijeni haiingii kutoka nje. Imeendelezwa wakati wote pamoja na maendeleo ya Dunia. Ni lazima ikumbukwe daima kwamba gesi hii hutolewa na mimea katika mchakato wa photosynthesis kutokana na matumizi ya dioksidi kaboni. Na upunguzaji wowote mkubwa wa mimea kwa njia ya ukataji miti bila shaka hupunguza uingiaji wa oksijeni kwenye angahewa, na hivyo kuharibu usawa wake.
