Penebangan hutan adalah ancaman yang pasti kepada kewujudan hutan. Adalah diketahui bahawa tumbuh-tumbuhan hijau bertanggungjawab untuk menukar kembali karbon dioksida yang kita hembus ke dalam oksigen yang kita nafas. Adakah ia sama apabila semua pokok diterbangkan sehingga daun terakhir? Mari kita cari kenyataannya.
Oksigen
Terdapat oksigen di udara dan itulah sebabnya kita masih hidup hari ini.
Kembali kepada asas-asas sains, kami telah memperlihatkan bahawa Oksigen adalah simbolik dengan huruf “O” dan ia mempunyai angka atomic 8 . Dengan massa, oksigen adalah unsur ketiga paling banyak di alam semesta, selepas hidrogen dan helium.
Ia pada dasarnya bermakna oksigen adalah di mana-mana dan dekat perkara yang tidak terhingga dalam alam semesta.
Oksigen tidak kekal bersendirian, ia adalah unsur yang mengoksidasi yang sentiasa bersama-sama dengan unsur-unsur lain untuk menjadi stabil. Sebagai sebatian termasuk oksida, unsur ini membentuk hampir separuh daripada kerak bumi.
Bahan mudah terbakar terbakar dalam udara berOksigen, Oksigen diperlukan untuk menjalankan enjin pembakaran dalam kenderaan dan penjana, oksigen menyebabkan logam menjadi karat, kita boleh nampak tindak balas oksigen di mana-mana di sekeliling kita.
Pada suhu dan tekanan standard, dua atom oksigen akan terikat bersama untuk membentuk dioxygen yang lebih stabil (O2)atau oksigen atmosfera, yang membentuk 20.8% dari atmosfera bumi.
Tiga atom oksigen boleh membentuk ozon (O3), yang melimpah pada paras atmosfera yang lebih tinggi yang melindungi permukaan bumi dari dos sinar UVB tinggi.
Dengan begitu banyak oksigen di sekeliling kita, jadi apa yang membingungkan tentang oksigen? Kita boleh mengeluarkannya di mana sahaja. Tetapi adakah begitu? Mari kita cari cara untuk mengekstrak oksigen secara cekap dari alam sekitar untuk membentuk oksigen yang kita perlukan untuk bernafas dan hidup.
Evolusi Fotosintesis
Fotosintesis oksigenik adalah proses utama yang menghasilkan oksigen yang tersedia secara bebas di atmosfer bumi kita.
Kembali ke evolusi kehidupan di bumi, spekulasi bahawa> 3500 juta tahun yang lalu suasana bumi tidak mempunyai oksigen bebas. Ketepatan masa fotosintesis oksigen berubah tidak diketahui, tetapi cyanobacteria (bakteria yang dapat memperoleh tenaga mereka melalui fotosintesis) kekal sebagai pengeluar oksigen utama 2500 juta tahun yang lalu. Pada masa ini, fotosintesis tidak berkesan dan tidak meningkatkan paras oksigen atmosfera dengan ketara kerana O2 dihasilkan terutamanya diserap dalam lautan dan batu dasar laut.
Sekitar 1800 juta tahun yang lalu, oksigen mula mengeluarkan gas dari lautan tetapi diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon. Oksigen mula berkumpul di atmosfer sejak 850 juta tahun dahulu.
Peristiwa Oksigenasi Besar menunjukkan bahawa oksigen atmosfera bebas pertama dihasilkan oleh prokariotik dan kemudian organisma eukariotik yang melakukan fotosintesis oksigen lebih efisien.
Oksigen terkumpul di atmosfera, memberi peluang kepada kepelbagaian biologi. Metabolisme aerobik (dengan oksigen) lebih berkesan daripada laluan anaerobik (tanpa oksigen). Kehidupan kompleks bermula hampir 540 juta yang lalu.
Sekitar 300 juta tahun yang lalu (Carboniferous), oksigen atmosfera disyaki adalah sekitar 35%, yang jauh lebih tinggi daripada kepekatan oksigen atmosfera hari ini sebanyak 21%.
( Carboniferous bermaksud “bearing karbon”, seperti banyak bentuk arang batu yang terbentuk pada masa ini. Ditemukan bahawa pokok Carboniferous menggunakan larutan lignin yang tidak larut dengan kulit kayu yang sangat tinggi sehingga nisbah kayu karbon rendah yang dibina oleh tumbuhan-tumbuhan mati yang terkubur di dalam tanah ini membentuk takungan karbon yang berkesan, menyebabkan peningkatan kadar oksigen oksigen atmosfera. Peristiwa-peristiwa iklim utama, Rembatan Hutan Karboniferous, zaman ais glasier, penurunan paras laut juga berlaku dalam tempoh Karbon ini.)
Fotosintesis
Fotosintesis telah datang jalan yang jauh untuk mengisi atmosfera dengan oksigen atmosfera. Pada masa ini, fotosintesis tumbuhan sangat cekap sehingga kepekatan oksigen atmosfera semasa dapat dihasilkan dalam sekitar 2000 tahun fotosintesis.
Pada fotosintesis semasa, tenaga dari cahaya diserap oleh protein yang dipanggil pusat reaksi di dalam kloroplas yang mengandungi pigmen hijau klorofil. Inilah yang memberikan warna hijau mereka.
Proses fotosintesis mengambil 6 molekul Karbon dioksida (CO2) dan 6 molekul air (H2O) untuk membentuk 1 molekul gula (C6H12O6) dan 6 molekul oksigen atmosfera (O2).
Fotosintesis adalah tindak balas yang kompleks yang berlaku dalam dua peringkat – Reaksi Tergantung Cahaya dan Reaksi Bebas Cahaya.
Reaksi yang bergantung kepada cahaya berlaku dalam membran thylakoid daripada kloroplas. Ini adalah tahap pertama fotosintesis di mana pecahan tenaga cahaya (fotolisis) molekul Air (H2O) menjadi Oksigen (O2) dan Hidrogen Ion (H+) dalam fotosistem (kompleks protein yang bergantung kepada cahaya). Litar penukaran seterusnya dalam membawa kepada output akhir ATP (tenaga kimia) dan NADPH (mengurangkan kuasa).
Reaksi Bebas Cahaya berlaku di stroma kloroplas. Dalam tumbuh-tumbuhan ia dipanggil kitaran Calvin – laluan kitaran yang melibatkan penetapan Karbon, Pengurangan dan Penjanaan Ribulose. ATP dan NADPH yang dihasilkan dari tahap pertama fotosintesis diperlukan dalam tahap kedua fotosintesis. Ia juga dipanggil reaksi gelap kerana cahaya tidak diperlukan. Pada tahap ini, karbon dioksida (CO2) ditukar kepada glukosa dan produk lain. Produk ini seterusnya menghasilkan sukrosa, kanji dan selulosa.
Organisma fotosintesis menukarkan sekitar 100-115 ribu tan metrik tan karbon ke biomas setiap tahun.
Fotosintesis vs Pernafasan Selular
Fotosintesis berlaku dalam tumbuh-tumbuhan, Alga dan Bakteri Fotosintesis. Ini adalah organisma yang boleh mempunyai proses metabolik Anabolic (membina) di mana Karbon Dioksida, Tenaga Air dan Cahaya diperlukan untuk membina tenaga penyimpanan seperti glukosa. Ia mengeluarkan Oksigen ke udara.
Respirasi selular bagaimanapun berlaku dalam semua organisma hidup, termasuk manusia, haiwan, bakteria dan tumbuh-tumbuhan. Ini adalah proses metabolik Catabolic (pecah) di mana Glukosa dan Oksigen diperlukan untuk membentuk mata wang tenaga dalam sel (ATP, NADH dan FADH2). Ia melepaskan Karbon dioksida ke udara.
Fotosintesis dan pernafasan sel adalah kedua-dua bahagian hubungan yang saling menguntungkan. Ia membentuk kitaran tenaga yang lengkap dalam semua bentuk kehidupan berasaskan karbon. Mengambil satu daripada sistem dan kedua-duanya tidak akan bertahan. Oleh itu, ia kekal dalam keadaan seimbang.
Paru-paru hijau
Tumbuhan hijau adalah salah satu organisma fotosintesis yang paling berkesan. Mereka menyumbang kepada kepekatan oksigen atmosfera di seluruh dunia.
Pokok daun hijau ditemui di kebanyakan kawasan tropika dan sederhana. Hutan tropika dipanggil “paru-paru bumi” atau “paru-paru hijau”. Hutan hujan tropika yang terkenal ialah Hutan Hujan Asia Tenggara (Myanmar, Filipina, Malaysia, Indonesia, Papua New Guinea), Hutan Hujan Congo, Hutan Hujan Amazon, Hutan Biosphere Bosawaha, Australia dan banyak Kepulauan Pasifik.
Bagaimanapun, paru-paru hijau ini semakin surut, disebabkan oleh penebangan hutan dan berkembangnya bandar-bandar dan tanah pertanian. Kebakaran hutan yang kerap juga mencabar paru-paru hijau ini.
Air dan Oksigen
Air mempunyai formula kimia H2O. Ia terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Dalam bentuk cecair, ia adalah penyusun utama aliran bumi, tasik, lautan, dan berjalan dalam tubuh kebanyakan organisme hidup. Dalam bentuk padat, ia kekal di salji, glasier dan ais. Dalam bentuk gas, ia boleh didapati di wap dan wap air atmosfera.
Air adalah salah satu sumber yang paling banyak dikehendaki. Air merangkumi 71% permukaan bumi. Di antaranya, 96.5% daripadanya terletak di lautan dan laut, hanya 2.5% adalah air tawar. 70% daripada air tawar yang digunakan akan pergi ke pertanian.
Air banyak di bumi dan mudah diakses di kebanyakan kawasan. Dengan Oksigen dapat dibubarkan dalam air (yang mengekalkan kehidupan akuatik yang paling) dan mudah untuk memisahkan oksigen dan hidrogen selain melalui electrosynthesis, air telah menjadi alternatif untuk menuai oksigen.
Walaupun oksigen juga didapati dalam sebatian dan oksida yang membentuk hampir separuh kerak bumi, menuai oksigen dari sebatian ini jauh lebih mahal dan kompleks daripada elektrosynthesis.
Fotosintesis VS Electrosynthesis
Kedua-dua Photosynthesis dan Electrosynthesis adalah proses yang berbeza, namun kedua-duanya mempunyai keupayaan yang sama untuk membahagi (atau membubarkan) molekul air H2O ke Oksigen dan Hidrogen. Mari kita lihat bagaimana ia serupa.
Dalam langkah pertama fotosintesis, ia melibatkan fotosistem II, p680. Apabila klorofil menerima satu foton, ia akan membebaskan satu elektron ke rantaian seterusnya dalam rantaian pengangkutan elektron mereka sehingga ia akhirnya diambil oleh NADP untuk membentuk NADPH. Sebagai tindak balas kehilangan satu elektron, fotolisis berlaku untuk menggantikan elektron yang hilang. Photolysis akan memecah molekul air ke dalam oksigen dan ion hidrogen. Oksigen dilepaskan ke atmosfera sebagai produk sisa manakala ion hidrogen melibatkan penciptaan kecerunan proton yang menjalankan langkah seterusnya untuk menghasilkan ATP.
Langkah-langkah yang sama boleh direplikasi menggunakan gabungan sel photovoltaic dan sel electrosynthesis. Sel-sel fotovoltaik (biasanya dilihat dalam panel solar yang dibina dari semikonduktor) mempunyai sifat fotografi seperti apabila foton menyerang bahan dengan tenaga yang cukup, ia akan menyebabkan potensi elektrik dengan memindahkan elektron. Aliran elektron mencipta arus atau elektrik seperti yang kita tahu. Apabila kita menyambungkan litar dengan sel electrosynthesis, kita boleh membahagikan air ke oksigen dan ion hidrogen seperti fotosistem II dalam klorofil.
Dalam sel fotosintesa, pelbagai kombinasi dan penyelesaian boleh didapati, varians termasuk sel berpecah dengan membran / jambatan untuk membolehkan beberapa ion bergerak atau menggabungkan sel di mana larutan dicampur bebas. Untuk tujuan artikel ini, kita akan mengutip jenis elektrosynthesis paling mudah dengan hanya menggunakan air (dengan garam untuk meningkatkan kekonduksian) dan dua elektrod grafit (karbon). Apabila litar selesai, bahagian di mana elektron dikeluarkan – anod – akan mendapatkan semula elektron dengan membelah air ke gas oksigen dan ion hidrogen. Ion hidrogen kemudiannya bergerak ke katod di mana elektron terbentuk dan akan membentuk gas hidrogen.
Dalam kedua-dua sistem, pergerakan elektron adalah yang menyebabkan pemisahan air membentuk oksigen dan hidrogen.
Memandangkan air sangat banyak dan mudah diakses, ia akan menjadi barisan seterusnya untuk mengeluarkan hasil oksigen atmosfera dalam penggantian pokok-pokok yang hilang. Adakah kita perlu menggunakan generasi oksigen buatan pada akhirnya? Pada tahap ini kita akan membayar untuk oksigen yang kita nafas.
Penjelasan Alternatif mengenai Oksigen Atmosfera
Walaupun sekolah pemikiran bahawa oksigen atmosfera dibentuk terutamanya melalui fotosintesis, namun ada lagi pemikiran lain mengenai pembentukan oksigen atmosfera. Ia berpendapat bahawa meskipun pembakaran bahan api fosil baru-baru ini, penebangan hutan, dan aktiviti manusia yang lain, kepekatan oksigen atmosfera tidak banyak berubah. Dalam eksperimen biosphere2 menunjukkan bahawa oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis digunakan kebanyakannya oleh tumbuh-tumbuhan sendiri dan organisma lain termasuk bakteria, sebelum ia sebenarnya boleh menambah oksigen di atmosfera.
Penjelasan yang paling mungkin adalah bahawa molekul air yang mengembara ke pinggir luar atmosfera dipechankan oleh sinar ultraviolet dari Matahari. Atom hidrogen ringan melarikan diri manakala oksigen yang lebih berat terikat ke atmosfer bumi dengan tindakan graviti, yang menerangkan pengumpulan oksigen dalam atmosfera kita.
Tambahan pula, dengan peningkatan karbon dioksida di atmosfera akan menggalakkan pertumbuhan tanaman yang eksponen dan meningkatkan pembentukan biomas, yang kemudiannya memulangkan semula karbon kepada biomas dalam kadar yang lebih cepat dan melepaskan oksigen di atmosfera. Dari masa ke masa ia akan tetap seimbang.
Tahap oksigen dalam trend global
Dengan melihat udara yang terperangkap dalam sampel ais kutub purba, saintis mencadangkan bahawa tahap oksigen atmosfera telah jatuh sebanyak 0.7 peratus sejak 800,000 tahun lalu. Penurunan 0.7 peratus dalam tekanan oksigen atmosfera seumpama kepekatannya kira-kira 100 meter (330 kaki) di atas paras laut – iaitu kira-kira tinggi bangunan tingkat 30 .
Ia mungkin tidak mencukupi untuk mencetuskan masalah utama untuk kehidupan di bumi dalam kajian baru ini. Walau bagaimanapun, ia mungkin atau tidak mungkin disebabkan oleh penebangan hutan atau pembakaran bahan api fosil kerana paras karbon dioksida atmosfera , secara purata, tidak berubah lebih 800,00 tahun. Oleh kerana tahap oksigen atmosfera dikawal oleh sistem global yang rumit yang cenderung untuk mengawal dan melemahkan ayunan besar kepekatannya.
Cadangan lain adalah apabila Ocean sejuk, kelarutan oksigen meningkat, menyimpan lebih banyak oksigen pada suhu yang lebih sejuk. Secara alternatif, peningkatan global dalam kadar hakisan pyrite dan karbon organik juga boleh menyebabkan penurunan paras oksigen atmosfera yang stabil. Apabila bahan organik yang terperangkap terdedah di tanah melalui penebangan hutan dan hakisan tanah, ia akan bertindak balas dengan oksigen atmosfera dan menurunkan tahap oksigen di udara.
Oksigen dan kesan iklim
saintis iklim Chris Poulsen telah mengubah suai model iklim untuk menguji oksigen dan kesan iklim global telah mendapati bahawa kepekatan oksigen memang mempunyai kesan melalui siri umpan balik.
“Mengurangkan tahap oksigen di atmosfera, membolehkan lebih banyak cahaya matahari mencapai permukaan Bumi.”
Apabila kepekatan oksigen lebih tinggi, atmosfer menjadi lebih tebal dan menyerap lebih banyak cahaya matahari, dan oleh itu kurang wap air (yang boleh menyebabkan kesan rumah kaca) dibebaskan untuk memerangkap haba.
Walau bagaimanapun, perubahan cuaca pada masa kini bukan disebabkan oleh kepekatan oksigen tetapi disebabkan oleh tahap gas rumah hijau yang lain seperti karbon dioksida dan metana meningkat secara dramatik.
Tahap oksigen jatuh hari ini memang menjatuhkan pada kadar yang sangat perlahan yang kira-kira puluhan bahagian per juta setahun, yang terlalu perlahan untuk mempengaruhi perubahan iklim di dunia. Kecuali kita memberi planet satu juta tahun lagi bahawa kepekatan oksigen atmosfera amat berbeza, kita perlu mengambil kira tahap kepekatan oksigen dalam model iklim.
Adakah Kekurangan oksigen, mitos?
Walaupun kita secara amnya mengatakan bahawa bumi mempunyai kepekatan oksigen atmosfera sebanyak 21%, namun ia adalah nilai keluar rata-rata yang tidak membandingkan kawasan pembangunan di mana penggunaan oksigen jauh dari generasi oksigen.
Profesor Ervin Laszlo berkata kajian menunjukkan penurunan dalam paras oksigen atmosfera hingga 19% di kawasan yang terjejas dan turun hingga 12-17% ke atas bandar-bandar utama. Ini mempunyai kesan kepada fungsi tubuh manusia termasuk fungsi sistem organ dan imuniti. Kekurangan oksigen jangka panjang akan menyebabkan hipoksia serebrum, yang mengakibatkan kecerdasan dikurangkan.
Penurunan selanjutnya ke 6-7% tahap oksigen atmosfera akan mencabar kemampanan organisma yang bergantung kepada oksigen – manusia.
Dengan menurunnya tahap kepekatan oksigen atmosfera di bandar-bandar utama dengan pembakaran bahan bakar fosil yang luas dan kekurangan pokok, ia akan memberi impak yang lebih besar ke atas kehidupan bandar kerana kebanyakan penduduk bandar tinggal di dalam rumah, yang lebih banyak ruang terkurung di mana udara tidak mudah ditukar. Oleh itu, Kekurangan oksigen bukan mitos.
Apa langkah seterusnya?
Akankah generasi terdekat atau jauh kita menghadapi krisis oksigen? Ia adalah soalan yang sukar dijawab. Kepekatan oksigen atmosfera kami dipelihara dengan baik walaupun kami sedang mengembangkan aktiviti manusia. Bagaimanapun, ini bukan sebab untuk membahayakan alam sekitar sehingga daun terakhir.
Pokok dan tumbuhan bandar menggunakan tanah yang berharga dalam senario bandar-bandar utama kerana tanah yang dipakai untuk tumbuhan akan bermakna berjuta-juta kehilangan keuntungan komersial dan kewangan dari tanah tersebut.
Pokok-pokok bandar di kebanyakan bandar-bandar yang sedang membangun juga berisiko kerana pengembangan infrastruktur, menukarkan laluan menanam pokok ke lebuh raya yang bebas halangan untuk pengangkutan, menukar lot kosong ke tempat letak kereta dan bangunan.
Terdapat perubahan paradigma dalam seni bina bangunan semasa di seluruh dunia. Semakin banyak bangunan baru dengan konsep hijau yang diperbuat direka dan dibina. Sebahagian daripadanya datang dengan kebun di atas bumbung dengan pokok palma dan pokok renek, atau tumbuhan yang meliputi eksterior untuk mengurangkan haba.
Usaha lain oleh individu termasuk menukar lot kosong ke taman awam dengan pokok-pokok akan mempunyai kesan jangka panjang terhadap kelestarian alam sekitar.
Jadi apakah langkah hijau anda?
