Поняття біогеохімічного циклу. Цикл біогеохімі́чний, кругообіг речовин — система незамкнутих і незворотних кругообігів хімічних речовин у неорганічній природі через рослин і тварин в органічну природу. Це повторюваний процес взаємопов'язаного перетворення, переміщення речовин у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов'язкової участі живих організмів і часто порушується людською діяльністю.
Фізичні властивості кисню. Це газоподібна речовина характеризується щільністю при нормальних умовах 0,00142897 г / см ³, молярним об’ємом 14,0 см ³ / моль, температурою плавлення мінус 218,2 ° С і температурою кипіння мінус 182,81 ° С. Молярна маса дорівнює 15,9994 г / моль. Основна характеристика кисню – це його здатність окисляти різні речовини. Будучи активним неметалом, O2 взаємодіє з усіма металами з утворення основних і амфотерних оксидів, а також з усіма неметалами (крім галогенів), в результаті виходять кислотні або несолетвірні оксиди.
Кисень входить до складу понад півтори тисячі речовин, так як є найбільш поширеним на Землі хімічним елементом. Він входить до складу різних хімічних сполук (їх налічується понад півтори тисячі). У твердій земній корі вміст O2 дорівнює 47,4%. У морських і прісних водах на його частку у зв’язаному стані припадає 88,8% масових. В атмосфері кисень знаходиться у вільному стані, об’ємна частка його дорівнює, приблизно, 21%, а масова – 23,1%. Він є найважливішим складовим органічних речовин, які присутні в кожній живій клітині. За обсягом в них він займає 25%, а за масою 65%.
Кругообіг кисню в природіКругообіг кисню в природі обумовлений його хімічною активністю. Цикл являє собою ряд змін речовини, в результаті яких воно повертається у вихідну точку, а весь шлях повторюється. Кисневий цикл є біогеохімічним рухом. За допомогою нього O2 проходить через біотичну суму всіх екосистем (біосфера або зона життя на Землі) і абіотичні (літосфера, атмосфера і гідросфера) середовища. Кругообіг кисню описує його рух у гідросфері (маса води, що знаходиться під землею і над її поверхнею), атмосфері (повітря), в біосфері (глобальна сума всіх екосистем) і літосфері (земна кора). Порушення цього циклу в гідросфері може призвести до розвитку гіпоксичних (з низьким вмістом O2) зон у великих озерах і океані. Основним рушійним чинником є фотосинтез.
Роль водних організмів у кругообігу кисню. За кругообіг кисню в біосфері відповідають наземні рослини, а також фітопланктон океанів. Крихітні морські ціанобактерії (синьо-зелені водорості) Prochlorococcus, розміром 0,6 мкм, були виявлені в 1986 році. На їх частку припадає більше половини продуктів фотосинтезу у відкритому океан
Додатковим джерелом вільного атмосферного кисню служить явище фотоліз (хімічна реакція, що протікає під дією фотонів). В результаті атмосферна вода і закис азоту дисоціюють на складові атоми, водень (H) і азот (N) видаляються космос, а O2 залишається в атмосфері: 2 H2 O + енергія – 4 H + O2 і 2 N2 O + енергія – 4 N + O2.
Використання кисню. Споживається вільний кисень атмосфери живими організмами в процесах дихання і розпаду. Літосфера використовує вільний O2 в результаті хімічного вивітрювання і поверхневих реакціях. Наприклад, він витрачається на утворення оксидів заліза (іржі): 4 Fe. O + O2 – 2 Fe2 O3 або оксидів інших металів і неметалів.
Кругообіг кисню також включає цикл між біосферою і літосферою. Морські організми в біосфері служать джерелами карбонату кальцію (Ca. CO3), який багатий O2. Коли організм вмирає, його оболонка виноситься на мілководді морського дна, де знаходиться протягом довгого часу і утворює вапняк (осадова порода земної кори). Процеси вивітрювання, ініційовані біосферою, можуть також витягувати вільний кисень з літосфери. Рослини і тварини витягують поживні речовини з осадових порід і виділяють кисень.
В організм тварин і людини кисень надходить в основному через органи дихання (вільний кисень) і з водою (зв'язаний кисень). Потреба організму в кисні визначається рівнем (інтенсивністю) обміну речовин, який залежить від маси і поверхні тіла, його віку, статі, характеру харчування, зовнішніх умов та ін. В екології як важливу енергетичну характеристику визначають відношення сумарного дихання (тобто сумарних окислювальних процесів) спільноти організмів до його сумарної біомаси.