Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.4: Кисень

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    36698

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Іони - не єдині матеріали, які розчиняються в морській воді. Океани також містять розчинені гази, які дуже важливі для живих організмів, зокрема кисень (O 2), вуглекислий газ (CO 2) та азот (N 2). Кисень необхідний для дихання морських рослин, водоростей, фітопланктону (первинних продуцентів) і тварин. Вуглекислий газ використовується первинними виробниками для живлення фотосинтезу, побічним продуктом якого є кисень. Газ азоту, розчинений в океані, фіксується бактеріями і перетворюється в форми, необхідні для первинного виробництва, такі як нітрат і нітрит.

    Всі ці гази знаходяться в атмосфері і можуть потрапити в океан, розчиняючись у воді на поверхні океану. Але кількість кожного газу в повітрі сильно відрізняється від кількості, знайденої в океані (табл. 5.4.1).

    [ідентифікатор таблиці = 6/]

    Кількість кожного газу, який може розчинятися в океані, залежить від розчинності і насиченості газу у воді. Розчинність відноситься до кількості розчиненого газу, який вода може утримувати при певному наборі умов, які зазвичай визначаються як 0 o C і 1 атмосфера тиску. Розчинність газу збільшується зі збільшенням тиску, зниженням температури і зниженням солоності. Насиченістю називають кількість газу, розчиненого в даний час у воді, щодо максимально можливого вмісту. Якщо вода недосичена, може розчинитися більше газу. Якщо вода насичена або перенасичена, може виділятися газ. Більшість атмосферних газів насичені в океані, але O 2 і CO 2 не насичені, оскільки вони швидко використовуються живими організмами.

    Кисень

    Типові океанічні профілі розчиненого кисню наведені на малюнку\(\PageIndex{1}\). Форма профілю визначається різними процесами, які додають або видаляють кисень з води на різній глибині.

    Вміст кисню найвищий на поверхні з двох основних причин; саме тут кисень розчиняється в океані з атмосфери, а поверхнева вода - це місце, де кисень виробляється фітопланктоном за допомогою фотосинтезу. Дихання також відбувається в поверхневих водах, але швидкість вироблення фотосинтетичного кисню більше, ніж швидкість видалення через дихання. Слід зазначити, що навіть незважаючи на те, що розчинений кисень є найвищим на поверхні, у воді все ще набагато менше кисню, ніж у повітрі. Добре оксигенізована поверхнева вода може містити лише близько 8 мг O 2 /л, тоді як повітря містить 210 мг O 2 /л.

    Зі збільшенням глибини розчинений кисень зменшується, досягаючи мінімуму між кількома сотнями метрів і 1000 м глибиною, точно названий мінімальний шар кисню. На цих глибині і нижче вода занадто далеко віддалена від поверхні для будь-якого атмосферного обміну, і світла недостатньо для підтримки фотосинтезу, тому в воду мало, якщо кисню додається. При цьому кисень видаляється з води через дихання глибоководних організмів, і розкладання органічного матеріалу бактеріями в міру його занурення на глибину.

    Нижче мінімального шару кисню часто спостерігається збільшення розчиненого кисню на найбільшій глибині (рис. 5.4.1, 5.4.2). Ця донна вода, як правило, холодніша за поверхневу воду і знаходиться під величезним тиском; як зазначено вище, нижчі температури і більш високий тиск збільшують розчинність розчинених газів. Але є й інша причина того, що донна вода містить більше кисню, ніж глибина середньої води, що пов'язано з тим, як вода циркулює по всьому глибокому океану (див. Розділ 9.8). У полярних регіонах холодна поверхнева вода поглинає багато кисню. Ця холодна, багата киснем вода опускається на дно завдяки своїй високій щільності, забираючи кисень з собою. Багата киснем донна вода потім проведе наступні тисячі років або близько того, рухаючись по морському дну по всьому основних океанічних басейнів. Ця глибока циркуляція води є джерелом кисню для донних (донних) організмів. Багата киснем донна вода утворюється в полярних районах Атлантики і повільно пробирається до Тихого океану, при цьому кисень видаляється для дихання по дорозі. Ось чому рівень розчиненого кисню в тихоокеанській глибокій воді, як правило, нижче, ніж в Атлантиці (рис.\(\PageIndex{1}\)).

    Малюнок\(\PageIndex{1}\) Представницькі профілі розчиненого кисню для Тихого та Атлантичного океанів (PW).
    \(\PageIndex{2}\)Малюнок Розчинений кисневий профіль від перетину через Атлантичний океан від Флориди до узбережжя Африки (вставка). Мінімальний шар кисню видно між 500-1000 м (eWoCE, http://www.ewoce.org/gallery/eWOCE_T....html#Atlantic).

    Області, де рівень розчиненого кисню занадто низький, щоб підтримувати більшу частину життя, називаються гіпоксичними зонами (вони відчувають гіпоксію або низький вміст кисню). Гіпоксія зазвичай визначається як рівень кисню нижче 2 мг/л. аноксичні зони (аноксия = без кисню) показують більш важкі форми гіпоксії, при цьому кисень нижче 0,5 мг/л Деякі райони океанів можуть відчувати сезонні або тимчасові періоди гіпоксії, в той час як в інших районах ці умови можуть тривати набагато довше . Ці гіпоксичні умови часто призводять до масових відмирання морських організмів, які борються за виживання без достатньої кількості кисню.

    Додаткові посилання для отримання додаткової інформації: