А самое главное волшебство, на нашей с вами планете - есть не что иное, как простой зеленый листик. Потому что, как раз в нем спрятан сложнейший химический завод по производству кислорода и поглощению углекислого газа. И не смотря на совсем маленький КПД - всего 1-2%, он дает нам возможность жить и радоваться здесь, в отличии от других планет.
Главная химическая реакция превращения называется - фотосинтез и очень упрощенно выглядит так:
Работает этот заводик на энергии Солнца, воде и углекислом газе, так что с поставкой сырья проблем нет, разве что в зимние месяцы. Поздней осенью, у завода начинается: нехватка воды и света (короткий световой день), и на ежегодном собрании акционеров решают закрыть производство. Хлорофилл перестает вырабатываться, становятся видны различные оставшиеся пигменты, и листик меняет окраску. Затем закрывается подача воды, листик сбрасывается, а место крепления зарубцовывается до весны.
Но есть заводы, которые не хотят выбрасывать оборудование зимой, а просто приостанавливают его работу. С течением эволюции их листик постепенно приобрел форму трубочки и превратился в иголку, а сверху покрылся специальным маслом от мороза.
С понижением температур до минусовых прекращается подача воды, возрастает содержание дегидрина. Происходит сложное перестроение химических процессов. Вся оставшаяся вода уходит в межклетники с образованием внеклеточного льда. Снижается эффективность фотосинтеза, прекращаются ростовые процессы. Снижается потребление солнечной энергии, которая скорее накапливается потенциалом для весны. А уж весной происходит мощное движение, за счет накопившейся энергии зимы и сильный рост. особенно хорошо это заметно у ели - весной свежие побеги легко отличить по цвету иголок.
Исходя из выше сказанного можно сделать вывод - что максимальная выработка кислорода происходит, когда растение активно растет, в последующем происходит снижение, у взрослых растений. А рекордсменом по росту, а следовательно и по выработки кислорода является - тополь. 1 гектар леса из тополя дает в 40 раз больше кислорода чем 1 гектар хвойного. (1 тополь = 7 елей + 4 осины + 3 липы).
1 гектар леса из дуба дает 830 кг кислорода, из березы - 725 кг, из осины - 575 кг, из ели - 500 кг. В среднем 1 дерево дает 120 кг (100м3) кислорода за год и потребляет 1000 кг углекислого газа за жизнь.
Кроме растений и деревьев, большой вклад в производство кислорода вносят торфяные болота. Так если в лесу дерево по каким то причинам погибает, то на его гниение и переработку микроорганизмами тратится довольно таки, большое количество кислорода. В торфяных болотах растение уходит вглубь болота и медленно превращается в торф, без лишних затрат.
Ну а рекордсменом по балансу выработки кислорода являются микроскопические водоросли - фитопланктон, находящийся в океанах. Потому как на разложение умерших микроорганизмов кислород практически не затрачивается. Отработанный фитопланктон поедают различные жители морей от рачков до китов, которые потом долгое время покоятся на дне.
Также на планете Земля существует еще один способ получения кислорода, о котором мало кто знает: фотолиз в верхних слоях атмосферы, под воздействием высокоэнергетического ультрафиолетового излучения атмосферная вода и оксид азота, распадаются на атомы. Свободные атомы азота и водорода улетают в Космос, оставляя более тяжелые атомы кислорода в атмосфере. Возможно этот способ и дал миллиарды лет назад, то начальное, необходимое для зарождения растений - количество кислорода.
Вообще планета Земля с большим трудом и огромное количество лет выходила на содержание кислорода которое есть сегодня - это около 21%.
Если вернуться в предыдущую статью "Хронология", то можем записать, что к концу периода Архея (2,5млрд лет назад) в атмосфере появились лишь доли процентов кислорода, к концу периода Протерозоя (500млн. лет назад) - около 1% и только к концу Палеозоя (300 млн лет назад) - около 21%.
Рассмотрим кладовые хранения кислорода на планете Земля:
1) Оказывается основной запас кислорода находится - где бы вы думали?
- в земной коре -99,5% это силикаты и оксиды содержащиеся под землей и в мантии или 250 000 000 млрд. тонн;
2) В атмосфере всего лишь - 0,36% или 1 400 000 млрд. тонн;
3) И в биосфере - 0,01% или 16 000 млрд. тонн.
Общая масса атмосферы Земли составляет при этом 5 500 000 млрд. тонн
Рассматривая материальный баланс по кислороду на планете Земля, я столкнулся с проблемой отсутствия данных, наверное потому что слишком много факторов которые могут исказить результаты.
Могу лишь привести данные научной работы журнала Science от 23 сентября 2016 года. В ней говорится, что ученые извлекли на станции Восток в Антарктиде, с глубины 1837м, ледяной керн, соответствующий отрезку 800 000 лет. При этом, убрали из исследований последние 200 лет, (неизвестно почему конечно, как раз их и любопытно было бы посмотреть) и пришли к выводу - содержание кислорода снижается на планете Земля и получается на 1816 год (2016-200), его стало на 0,7% меньше, чем 800 000 лет назад - то есть идет снижение.
На сегодняшний день состав атмосферы представляет собой смесь газов: азота -78,09%, кислорода - 20,95%, аргона - 0,93%, углекислый газ - 0,039% и не значительные количества других газов. Причем есть данные, что скорость увеличения содержания углекислого газа в атмосфере составляет на сегодняшний день примерно 0,5% в год, то есть через 10 лет содержание углекислого газа в атмосфере должно быть 0,041%, ну что же - проверим через 10 лет.
И если включить логику - если снижение кислорода уже было на 1816 год, то что же творится сейчас - после научно-технической революции?
Изобретение двигателя внутреннего сгорания, а в последующем и реактивных двигателей, испытания атомных бомб, все эти факторы явно не способствуют исправлению баланса по кислороду который настраивался и соблюдался миллиарды лет. И явно не зря все мировые автомобилестроители, решили перейти к 2030 году полностью на производство электромобилей, а людей выкашивают невиданные доселе вирусы, что-то явно кто-то знает и не говорит, дабы не создавать паники?
До сих пор нет промышленного производства по фотосинтезу - кто знает почему?