ჩვენი მზის სისტემის ცხელი და ცივი პლანეტებისგან განსხვავებით, პლანეტა დედამიწას აქვს პირობები, რომლებიც საშუალებას აძლევს სიცოცხლეს გარკვეული ფორმით. ერთ-ერთი მთავარი პირობა ატმოსფეროს შემადგენლობაა, რომელიც ყველა ცოცხალ არსებას თავისუფლად სუნთქვის საშუალებას აძლევს და კოსმოსში გამეფებული მომაკვდინებელი რადიაციისგან იცავს.
რისგან არის შექმნილი ატმოსფერო
დედამიწის ატმოსფერო შედგება მრავალი გაზისგან. ეს არის ძირითადად აზოტი, რომელიც 77%-ს იკავებს. გაზი, რომლის გარეშეც დედამიწაზე სიცოცხლე წარმოუდგენელია, გაცილებით მცირე მოცულობას იკავებს, ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა ატმოსფეროს მთლიანი მოცულობის 21%-ია. ბოლო 2% არის სხვადასხვა გაზების ნარევი, მათ შორის არგონი, ნახშირორჟანგი, ჰელიუმი, ნეონი, კრიპტონი და სხვა.
დედამიწის ატმოსფერო 8 ათასი კმ სიმაღლეზე ადის. სუნთქვადი ჰაერი გვხვდება მხოლოდ ატმოსფეროს ქვედა ფენაში.ტროპოსფერო, რომელიც აღწევს პოლუსებზე - 8 კმ, ზემოთ, ხოლო ეკვატორის ზემოთ - 16 კმ. სიმაღლის მატებასთან ერთად ჰაერი თხელდება და ჟანგბადი იკლებს. იმის გასათვალისწინებლად, თუ რა ჟანგბადის შემცველობაა ჰაერში სხვადასხვა სიმაღლეზე, მოვიყვანთ მაგალითს. ევერესტის მწვერვალზე (სიმაღლე 8848 მ) ჰაერი ამ გაზს ზღვის დონიდან 3-ჯერ ნაკლებს ფლობს. ამიტომ მაღალი მწვერვალების დამპყრობლებს - მთამსვლელებს - მხოლოდ ჟანგბადის ნიღბებით შეუძლიათ მის მწვერვალზე ასვლა.
ჟანგბადი პლანეტაზე გადარჩენის მთავარი პირობაა
დედამიწის არსებობის დასაწყისში, ჰაერს, რომელიც მას აკრავდა, არ იყო ეს გაზი თავის შემადგენლობაში. ეს საკმაოდ შესაფერისი იყო უმარტივესი - ერთუჯრედიანი მოლეკულების სიცოცხლისთვის, რომლებიც ცურავდნენ ოკეანეში. მათ არ სჭირდებოდათ ჟანგბადი. პროცესი დაიწყო დაახლოებით 2 მილიონი წლის წინ, როდესაც პირველმა ცოცხალმა ორგანიზმებმა, ფოტოსინთეზის რეაქციის შედეგად, დაიწყეს ქიმიური რეაქციების შედეგად მიღებული ამ გაზის მცირე დოზების გამოყოფა ჯერ ოკეანეში, შემდეგ ატმოსფეროში. სიცოცხლე განვითარდა პლანეტაზე და მიიღო სხვადასხვა ფორმები, რომელთა უმეტესობა ჩვენს დრომდე არ შემორჩენილა. ზოგიერთი ორგანიზმი საბოლოოდ შეეგუა სიცოცხლეს ახალი გაზით.
მათ ისწავლეს როგორ გამოეყენებინათ მისი ძალა უსაფრთხოდ უჯრედის შიგნით, სადაც ის მოქმედებდა როგორც ელექტროსადგური, რათა გამოეღოთ ენერგია საკვებიდან. ჟანგბადის გამოყენების ამ ხერხს სუნთქვა ჰქვია და ამას ყოველ წამს ვაკეთებთ. ეს იყო სუნთქვა, რამაც შესაძლებელი გახადა მეტირთული ორგანიზმები და ადამიანები. მილიონობით წლის განმავლობაში ჰაერში ჟანგბადის შემცველობამ ამჟამინდელი დონე 21%-მდე აიწია. ატმოსფეროში ამ გაზის დაგროვებამ ხელი შეუწყო ოზონის შრის შექმნას დედამიწის ზედაპირიდან 8–30 კმ სიმაღლეზე. ამავდროულად, პლანეტამ მიიღო დაცვა ულტრაიისფერი სხივების მავნე ზემოქმედებისგან. სიცოცხლის ფორმების შემდგომი ევოლუცია წყალსა და ხმელეთზე სწრაფად გაიზარდა ფოტოსინთეზის გაზრდის შედეგად.
ანაერობული სიცოცხლე
მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ორგანიზმი ადაპტირდა გამოშვებული აირის მზარდ დონესთან, დედამიწაზე არსებული სიცოცხლის მრავალი უმარტივესი ფორმა გაქრა. სხვა ორგანიზმები გადარჩნენ ჟანგბადისგან დამალვით. ზოგიერთი მათგანი დღეს ცხოვრობს პარკოსნების ფესვებში, ჰაერიდან აზოტს იყენებს მცენარეებისთვის ამინომჟავების შესაქმნელად. მომაკვდინებელი ორგანიზმი ბოტულიზმი კიდევ ერთი „ლტოლვილია“ჟანგბადისგან. ის მშვიდად გადარჩება ვაკუუმურ პაკეტებში კონსერვებთან ერთად.
რა არის ჟანგბადის ოპტიმალური დონე სიცოცხლისთვის
ნაადრევად დაბადებული ბავშვები, რომელთა ფილტვები ჯერ კიდევ ბოლომდე არ არის გახსნილი სუნთქვისთვის, ხვდებიან სპეციალურ ინკუბატორებში. მათში ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა მოცულობით უფრო მაღალია და ჩვეულებრივი 21%-ის ნაცვლად აქ მისი დონე 30-40%-ს შეადგენს. სუნთქვის მძიმე პრობლემების მქონე პატარებს აკრავს ჰაერი 100% ჟანგბადით, რათა თავიდან აიცილოს ბავშვის ტვინის დაზიანება. ასეთ ვითარებაში ყოფნა აუმჯობესებს ჰიპოქსიის მდგომარეობაში მყოფი ქსოვილების ჟანგბადის რეჟიმს და ახდენს მათი სასიცოცხლო ფუნქციების ნორმალიზებას. მაგრამჰაერში მისი ჭარბი რაოდენობა ისეთივე საშიშია, როგორც ძალიან ცოტა. ბავშვის სისხლში ჭარბი რაოდენობით ჟანგბადი შეიძლება დააზიანოს თვალის სისხლძარღვები და გამოიწვიოს მხედველობის დაკარგვა. ეს აჩვენებს გაზის თვისებების ორმაგობას. ჩვენ უნდა ვისუნთქოთ, რომ ვიცხოვროთ, მაგრამ მისი ჭარბი რაოდენობა შეიძლება ზოგჯერ შხამი გახდეს სხეულისთვის.
ჟანგვის პროცესი
როდესაც ჟანგბადი შერწყმულია წყალბადთან ან ნახშირბადთან, ხდება რეაქცია, რომელსაც ეწოდება დაჟანგვა. ეს პროცესი იწვევს ორგანული მოლეკულების დაშლას, რომლებიც სიცოცხლის საფუძველია. ადამიანის ორგანიზმში დაჟანგვა შემდეგნაირად მიმდინარეობს. სისხლის წითელი უჯრედები აგროვებენ ჟანგბადს ფილტვებიდან და ატარებენ მას მთელ სხეულში. არსებობს საკვების მოლეკულების განადგურების პროცესი, რომელსაც ჩვენ ვჭამთ. ეს პროცესი გამოყოფს ენერგიას, წყალს და ნახშირორჟანგს. ეს უკანასკნელი სისხლის უჯრედებით გამოიყოფა უკან ფილტვებში და ჩვენ ამოვისუნთქავთ ჰაერში. ადამიანს შეუძლია დახრჩობა, თუ სუნთქვას 5 წუთზე მეტ ხანს შეუშლის ხელს.
სუნთქვა
გაითვალისწინეთ ჟანგბადის შემცველობა ჩასუნთქულ ჰაერში. ატმოსფერულ ჰაერს, რომელიც ჩასუნთქვისას გარედან შედის ფილტვებში, ეწოდება ჩასუნთქვა, ხოლო ჰაერს, რომელიც გადის სასუნთქი სისტემის მეშვეობით ამოსუნთქვისას, ეწოდება ამოსუნთქული..
ეს არის ჰაერის ნარევი, რომელიც ავსებდა ალვეოლებს სასუნთქ გზებში არსებულით. ჰაერის ქიმიური შემადგენლობა, რომელსაც ჯანმრთელი ადამიანი ბუნებრივ პირობებში ისუნთქავს და ამოისუნთქავს, პრაქტიკულად არისმერყეობს და გამოიხატება მსგავსი რიცხვებით.
გაზის შემცველობა (%)
| - | ჟანგბადი | ნახშირორჟანგი | აზოტი და სხვა აირები |
| ჩასუნთქული ჰაერი | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| ამოსუნთქული ჰაერი | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| ალვეოლარული ჰაერი | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
ჟანგბადი არის ჰაერის მთავარი კომპონენტი სიცოცხლისთვის. ატმოსფეროში ამ გაზის ოდენობის ცვლილებები მცირეა. თუ ზღვა ჰაერში 20,99%-მდე ჟანგბადს შეიცავს, მაშინ ინდუსტრიული ქალაქების ძალიან დაბინძურებულ ჰაერშიც კი მისი დონე 20,5%-ს არ ეცემა. ასეთი ცვლილებები არ ავლენს გავლენას ადამიანის სხეულზე. ფიზიოლოგიური დარღვევები ჩნდება მაშინ, როდესაც ჰაერში ჟანგბადის პროცენტული მაჩვენებელი 16-17%-მდე ეცემა. ამასთან, აშკარაა ჟანგბადის ნაკლებობა, რაც იწვევს სასიცოცხლო აქტივობის მკვეთრ ვარდნას და ჰაერში 7-8% ჟანგბადის შემცველობით შესაძლებელია სიკვდილი..
ატმოსფერო სხვადასხვა ეპოქაში
ატმოსფეროს შემადგენლობა ყოველთვის ახდენს გავლენას ევოლუციაზე. სხვადასხვა გეოლოგიურ დროს, ბუნებრივი კატასტროფების გამო, შეინიშნებოდა ჟანგბადის დონის აწევა ან დაცემა, რამაც გამოიწვია ბიოსისტემის ცვლილება. დაახლოებით 300 მილიონი წლის წინ, მისი შინაარსი ატმოსფეროშიგაიზარდა 35%-მდე, ხოლო პლანეტაზე დასახლებული იყო გიგანტური ზომის მწერები. დედამიწის ისტორიაში ცოცხალი არსებების ყველაზე დიდი გადაშენება მოხდა დაახლოებით 250 მილიონი წლის წინ. მის დროს დაიღუპა ოკეანის მკვიდრთა 90%-ზე მეტი და ხმელეთის მცხოვრებთა 75%. მასობრივი გადაშენების ერთ-ერთი ვერსია ამბობს, რომ ჰაერში ჟანგბადის დაბალი შემცველობა იყო დამნაშავე. ამ გაზის რაოდენობა 12%-მდე დაეცა და ის ქვედა ატმოსფეროში 5300 მეტრ სიმაღლემდეა. ჩვენს ეპოქაში ატმოსფერულ ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა 20,9%-ს აღწევს, რაც 0,7%-ით ნაკლებია, ვიდრე 800 ათასი წლის წინ. ამ ციფრებს ადასტურებენ პრინსტონის უნივერსიტეტის მეცნიერები, რომლებმაც გამოიკვლიეს იმ დროს წარმოქმნილი გრენლანდიისა და ატლანტის ყინულის ნიმუშები. გაყინულმა წყალმა გადაარჩინა ჰაერის ბუშტები და ეს ფაქტი ხელს უწყობს ატმოსფეროში ჟანგბადის დონის გამოთვლას.
რას ემორჩილება მისი დონე ჰაერში
მისი აქტიური აბსორბცია ატმოსფეროდან შესაძლოა გამოწვეული იყოს მყინვარების მოძრაობამ. როდესაც ისინი შორდებიან, ისინი ავლენენ ორგანული ფენების უზარმაზარ ნაწილებს, რომლებიც მოიხმარენ ჟანგბადს. კიდევ ერთი მიზეზი შეიძლება იყოს ოკეანეების წყლების გაციება: მისი ბაქტერიები უფრო აქტიურად შთანთქავენ ჟანგბადს დაბალ ტემპერატურაზე. მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ სამრეწველო ნახტომი და მასთან ერთად დიდი რაოდენობით საწვავის წვა განსაკუთრებულ გავლენას არ ახდენს. მსოფლიო ოკეანეები 15 მილიონი წლის განმავლობაში გაცივდა და ატმოსფეროში სასიცოცხლო მნიშვნელობის მატერიის რაოდენობა შემცირდა ადამიანის ზემოქმედების მიუხედავად. სავარაუდოა, რომ დედამიწაზე გარკვეული ბუნებრივი პროცესები მიმდინარეობს, რაც იწვევს ჟანგბადის მოხმარებასხდება უფრო მაღალი ვიდრე მისი წარმოება.
ადამიანის გავლენა ატმოსფეროს შემადგენლობაზე
მოდით ვისაუბროთ ადამიანის გავლენას ჰაერის შემადგენლობაზე. დონე, რომელიც დღეს გვაქვს, იდეალურია ცოცხალი არსებებისთვის, ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა 21%-ია. მისი და სხვა აირების ბალანსს განსაზღვრავს ბუნებაში სასიცოცხლო ციკლი: ცხოველები ამოისუნთქავენ ნახშირორჟანგს, მცენარეები იყენებენ მას და გამოყოფენ ჟანგბადს.
მაგრამ არ არსებობს გარანტია, რომ ეს დონე ყოველთვის მუდმივი იქნება. ატმოსფეროში გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგის რაოდენობა იზრდება. ეს გამოწვეულია კაცობრიობის მიერ საწვავის გამოყენების გამო. და ის, როგორც მოგეხსენებათ, წარმოიქმნა ორგანული წარმოშობის ნამარხებიდან და ნახშირორჟანგი შემოდის ჰაერში. იმავდროულად, ჩვენი პლანეტის ყველაზე დიდი მცენარეები, ხეები, მზარდი ტემპით ნადგურდებიან. ტყის კილომეტრები ერთ წუთში ქრება. ეს ნიშნავს, რომ ჰაერში ჟანგბადის ნაწილი თანდათან ეცემა და მეცნიერები უკვე განგაშის ზარს აცხადებენ. დედამიწის ატმოსფერო არ არის უსაზღვრო საკუჭნაო და მასში გარედან ჟანგბადი არ შედის. ის მუდმივად ვითარდებოდა დედამიწის განვითარებასთან ერთად. მუდმივად უნდა გვახსოვდეს, რომ ეს გაზი წარმოიქმნება მცენარეულობით ფოტოსინთეზის პროცესში ნახშირორჟანგის მოხმარების გამო. და მცენარეულობის ნებისმიერი მნიშვნელოვანი შემცირება ტყეების გაჩეხვის სახით აუცილებლად ამცირებს ჟანგბადის შეღწევას ატმოსფეროში, რითაც არღვევს მის წონასწორობას.
