Siklus oksigen adalah sirkulasi unsur dalam biosfer. Ini dicirikan oleh serangkaian tahapan dan reaksi di mana makhluk hidup, terutama tanaman, ikut campur. Ini adalah siklus vital biogeokimia.

Oksigen adalah unsur paling berlimpah ketiga di alam semesta dan paling berlimpah di kerak bumi. Ini penting untuk kehidupan. Plus, reaktivitas kimianya yang tinggi berarti harus terus diisi ulang oleh makhluk hidup. Tahapan dan reaksi yang dialami oksigen di biosfer dikenal sebagai siklus oksigen.

Pengertian

Siklus oksigen adalah sirkulasi oksigen dalam berbagai bentuk yang terjadi di alam. Oksigen bebas di udara dan yang terlarut dalam air merupakan unsur dengan kelimpahan yang kedua setelah nitrogen di atmosfer. Tumbuhan dan hewan menggunakan oksigen untuk bernafas dan mengembalikannya ke udara dan air sebagai karbon dioksida (CO2). CO₂ ini kemudian diambil oleh ganggang dan tanaman hijau darat dan diubah menjadi karbohidrat selama proses fotosintesis, oksigen berubah menjadi berbagai produk.

Oksigen adalah komponen yang sangat penting untuk kelangsungan hidup. Membentuk banyak senyawa organik. Oksigen juga diperlukan oleh organisme yang bernafas secara aerobik. Oksigen dapat terjadi dalam bentuk gas atau dalam bentuk gabungan. Bentuk gas merupakan 20 persen dari total konten. Dalam bentuk gabungan itu terjadi sebagai karbon dioksida dan air. Kebutuhan organisme akan oksigen terpenuhi dari atmosfer.

Perairan dunia adalah generator oksigen utama di biosfer; alga mereka diperkirakan akan menggantikan sekitar 90 persen dari seluruh oksigen yang digunakan. Oksigen akan terlibat dalam beberapa tingkat di semua siklus biogeokimia lainnya. Misalnya, dari waktu ke waktu, detritus dari organisme hidup mentransfer oksigen yang mengandung senyawa seperti kalsium karbonat menjadi litosfer.

Hewan air memenuhi kebutuhan oksigen mereka dari air dengan oksigen hadir dalam bentuk menyebar. Beberapa dari organisme mungkin muncul ke permukaan untuk mendapatkan oksigen. Proses respirasi melibatkan oksidasi di mana karbon dioksida dan air terbentuk.

Pembakaran bahan bakar fosil menyebabkan emisi sejumlah gas seperti karbon dioksida, sulfur dioksida dll dapat dikurangi secara kimia maupun biologis. Mereka melepaskan oksigen. Proses utama yang berkaitan dengan pembebasan oksigen fotosintesis. Fotolisis memecah air. Jadi, kandungan oksigen dari atmosfer tetap statis selama beberapa dekade yang lama. Pada saat awal ketika bumi berevolusi oksigen hadir dalam bentuk gabungan.

Meskipun pembakaran bahan bakar fosil dan pengurangan vegetasi alami (di darat dan di laut), tingkat oksigen atmosfer tampaknya relatif stabil karena peningkatan produktivitas tanaman yang dihasilkan dari kemajuan pertanian di seluruh dunia.

Terdiri dari apa siklus oksigen itu?

Daur oksigen adalah sirkulasi, transformasi dan penyediaan elemen di antara makhluk hidup di planet Bumi. Manusia dan hewan lain menghirup oksigen diatomik (O2) – diproduksi oleh tanaman – dan menghembuskan karbon dioksida (CO2). Gas karbon dioksida yang digunakan tanaman dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan energi dan oksigen.

Hanya organisme fotosintesis: tumbuhan, ganggang dan cyanobacteria, yang memiliki kemampuan menghasilkan oksigen. Mereka menggunakan energi dari sinar matahari, air, dan CO2. Mereka melepaskan sebagian karbon dioksida melalui respirasi seluler dan menghasilkan glukosa dan oksigen dari fotosintesis.

Siklus oksigen dikaitkan dengan siklus hidup lainnya, seperti siklus air dan karbon. Saat menghembuskan oksigen diatomik, manusia juga mengeluarkan uap air (H2O). CO2 yang dihasilkan oleh makhluk hidup memberi makan troposfer, itu adalah karbon dioksida, terdiri dari satu karbon dan dua atom oksigen. Dan ketika manusia atau makhluk heterotrofik lainnya mati, mereka rusak dan melepaskan sejumlah kecil O2.

Karakteristik

Siklus oksigen adalah siklus biogeokimia, vital seperti siklus air, karbon, dan nitrogen. Daur oksigen dicirikan oleh proses biologis, geologis, kimia, dan fisik yang berkembang terus menerus dari satu sama lain.

Atmosfer adalah tahap terbesarnya, terdiri dari oksigen diatomik, juga disebut dioksigen; H2O, karbon dioksida dan ozon (O3). Oksigen juga merupakan hampir 90% dari hidrosfer. Ini menyusun inti Bumi, tanah, massa es dan organisme hidup.

Siklus dimulai dengan proses fotosintesis dan transformasi zat anorganik menjadi bahan organik, energi esensial untuk semua makhluk hidup.

Tahapan siklus

Siklus oksigen terdiri dari setidaknya empat tahap atau fase utama:

• Fase atmosfer: Oksigen membentuk 21% dari udara di atmosfer, ia hadir dalam bentuk gas yang jumlahnya bervariasi sesuai dengan ketinggian. Ozon adalah bentuk alotropiknya, terdiri dari molekul dengan tiga atom oksigen, terletak di ketinggian tinggi dan melindungi biosfer dari sinar ultraviolet. Dioksigen, gas tanpa warna, bau dan rasa, diproduksi pada suhu dan tekanan normal. Karbon dioksida dan uap air atau H2O berasal dari respirasi makhluk hidup.
• Fase fotosintesis: Ini adalah titik awal dari siklus. Berkat fungsi klorofilnya, tanaman, ganggang dan cyanobacteria menyerap karbon dioksida dari udara. Dalam proses kimia, mereka mensintesis CO2 dan mengubahnya menjadi karbohidrat atau karbohidrat, partisipan dalam struktur tubuh dan sumber energi utama. Karbohidrat mengalami berbagai reaksi. Proses oksidasi yang digunakan fotosintesis untuk mengubah zat anorganik menjadi bahan organik adalah reaksi biokimia. Kloroplas, organel yang terkandung dalam sitoplasma sel eukariotik, harbour stroma, terdiri dari enzim yang bertanggung jawab untuk transformasi materi anorganik. Ketika donor elektron primer adalah air, kombinasinya dengan karbon dioksida untuk membentuk glukosa menghasilkan kelebihan oksigen, yang dilepaskan ke atmosfer. Proses ini dikenal sebagai fotosintesis oksigen. Ada fotosintesis anoksigenik, yang donor elektronnya adalah hidrogen sulfida, tidak terkait dengan siklus oksigen, karena produknya adalah belerang.
• Fase repirasi: Selama proses pernapasan ada pertukaran gas antara makhluk hidup dan lingkungan atmosfer. Tubuh menghirup oksigen, membawa udara ke paru-paru, dan mengeluarkan (mengeluarkan) karbon dioksida. Pada manusia dan mamalia lain, sistem pernapasan terdiri dari lubang hidung yang terhubung ke laring, trakea, dan akhirnya paru-paru. Itu ada di paru-paru, di alveolusnya, tempat pertukaran gas dengan darah terjadi. Oksigen disebarluaskan melalui sistem peredaran darah dan terjadi pertukaran gas antara darah dan jaringan, mencapai sel-sel di seluruh tubuh. Karbon dioksida yang dihasilkan bergerak secara terbalik, melewati dari sel ke dalam darah, paru-paru, dan dikeluarkan dari tubuh.
• Fase balik: Ini adalah nama yang diberikan untuk mengembalikan oksigen ke atmosfer. Ia kembali sebagai residu dari nafas makhluk hidup (karbon dioksida). Kadaluwarsa atau pengusiran udara dari paru-paru terjadi ketika dada, tulang rusuk dan diafragma rileks ke keadaan alami mereka. Rongga toraks mengurangi kapasitasnya, meningkatkan tekanan intrapulmoner dan jauh dari tekanan atmosfer.

Siklus oksigen dalam tubuh manusia

Oksigen memasuki tubuh manusia melalui rongga hidung. Ia melewati laring, faring, dan trakea, sementara ukuran dada meningkat dan paru-paru membiarkan udara masuk untuk menyamakan tekanan. Diafragma (berkontraksi dan menurunkan) dan otot-otot lain ikut campur dalam proses tersebut, bahkan memodifikasi posisi tulang, khususnya tulang rusuk.

Di paru-paru, gas melintasi dinding alveoli dan kapiler darah yang mengelilinginya. Sejumlah kecil oksigen dilarutkan dalam darah, tetapi sebagian besar bercampur dengan hemoglobin untuk diangkut dan dilepaskan ke dalam jaringan. Oksigen berpindah dari darah ke sel melalui membran sel. Dalam proses ini sel mengurangi jumlah oksigen, mereka menyerapnya untuk fungsi metabolisme mereka.

Karbon dioksida dan uap air dilepaskan dari sel-sel jaringan dan akan dilepaskan selama fase pernapasan pasif. Limbah melewati membran sel ke dalam darah, pergi dari kapiler vena ke vena cava, jantung dan paru-paru.

Tidak seperti oksigen, sebagian kecil karbon dioksida bergabung dengan hemoglobin untuk membentuk deoxyhemoglobin, yang lain larut dalam plasma, dan lebih dari 70% diangkut sebagai karbon dioksida (karbon dioksida + air). Respirasi adalah proses mengubah oksigen menjadi karbon dioksida.

Transfer oksigen dalam tubuh manusia sangat penting, menghasilkan energi di tingkat sel. Tidak mengherankan, barang tersebut terdaftar sebagai salah satu dari empat barang yang paling penting bagi kehidupan.

Siklus oksigen pada tumbuhan

Siklus oksigen pada tanaman adalah kunci dalam keseluruhan proses. Tumbuhan, alga dan bakteri menghasilkan oksigen yang terakumulasi di atmosfer dan digunakan oleh makhluk hidup untuk fungsi vitalnya.

Melalui proses fotosintesis mereka mengubah energi sinar matahari menjadi energi kimia. Mereka menggunakan air dan karbon dioksida untuk – melalui respirasi seluler dan fermentasi – membuat molekul glukosa dan gula lainnya. Molekul-molekul ini memasok energi langsung ke sel. Ketika mereka menggabungkan karbon anorganik (karbon dioksida) ke dalam molekul organik, mereka memperbaiki karbon yang berkontribusi pada pembentukan molekul lain yang diperlukan dalam tubuh.

Selain memfiksasi karbon dan memasukkan energi ke dalam ekosistem, fotosintesis mengeluarkan oksigen sebagai produk sampingan, yang memengaruhi komposisi atmosfer bumi. Seluruh proses terjadi di daun, setidaknya di sebagian besar tanaman hijau.

Karbon dioksida masuk melalui stomata atau pori-pori daun, dan disuplai ke mesofil, jaringan perantara. Sel mesofilik terdiri dari kloroplas, dan ini, pada gilirannya, dari struktur yang disebut tylakoids.

Pada membran tilakoid adalah klorofil, yang bertanggung jawab untuk menyerap sinar matahari. Energi cahaya diubah menjadi energi kimia berkat pembentukan ATP dan NADPH. Yang pertama, molekul cadangan energi. Yang kedua, pembawa elektron tereduksi. Dalam proses yang bergantung pada cahaya ini, molekul air dikonversi menjadi gas oksigen.

Produksi glukosa tidak membutuhkan cahaya langsung, tetapi berkembang dalam stroma. Itu adalah bagian dari siklus Calvin.

Perubahan siklus oksigen

Seperti siklus biogeokimia lainnya, siklus oksigen rentan terhadap perubahan, terutama yang disebabkan oleh tindakan manusia. Lapisan ozon rusak oleh paparan nitrogen oksida, yang digunakan dalam pupuk. Juga penggunaan halon, metil kloroform dan klorofluorokarbon, di antara senyawa kimia yang berpolusi lainnya.

Manusia juga bertanggung jawab atas penghancuran area tanaman yang luas, sumber oksigen.

Dampak siklus oksigen

Penggunaan senyawa kimia berbahaya memperburuk lapisan ozon, sehingga pemanasan global semakin terasa. Seiring dengan penggundulan hutan dan tindakan sembrono manusia lainnya, dekomposisi lapisan tersebut menunjuk ke:

Akumulasi gas rumah kaca, yang diproduksi oleh industri, kendaraan dan pembakaran bahan bakar fosil.
Hilangnya organisme fotosintesis, yang menyiratkan menipisnya sumber O2 dan kepunahan spesies laut.
Hilangnya keanekaragaman hayati, kerusakan gletser, kekeringan, banjir, dan bencana ekologis lainnya.

Peningkatan populasi menuntut konsumsi oksigen yang lebih besar, bagaimana bisa mengaksesnya dalam kondisi beracun.

Pentingnya

Kehidupan di Bumi tergantung pada keseimbangan siklus oksigen. Dalam bentuk alami, unsur ini sangat reaktif, pengoksidasi, dan bisa menjadi racun. Partisipasi makhluk hidup diperlukan untuk sirkulasi, transformasi, dan pasokan oksigen yang konstan ke biosfer.

Siklus menyediakan energi untuk organisme, yang melalui metabolisme sel memanfaatkan energi untuk fungsi vitalnya. Oksigen membentuk semua molekul organik dan juga air. Jika ini habis, tidak akan ada pasokan air dan sumber daya vital lainnya.

Perubahan siklus oksigen akan menyebabkan kerusakan pada ekosistem yang berbeda.