“此外,在自然界中,一些微生物也需要通过有氧呼吸获得能量,例如细菌中的芽孢杆菌、根瘤菌、固氮菌、硝化细菌以及霉菌、放线菌等在有氧环境中都吸收分子氧进行呼吸作用。
兼性厌氧微生物在有氧条件下氧阻遏酵作用,促进呼吸作用,也通过有氧呼吸获得生命活动所需的能量。
这些微生物虽然微小,但它们在氧的循环和利用中也有着不可忽视的作用。”
老师通过显微镜展示了一些微生物的图像,让他们对微生物的呼吸有更直观的认识。
在讲解完氧元素的生理作用后,老师开始介绍氧元素的分布情况。
“氧是地壳中最丰富的、分布最广的元素,它在地壳中基本上是以氧化合物(如二氧化硅、硅酸盐及含氧酸盐等)的形式存在,在整个地壳中的质量分数为486。
在大气中主要以氧单质(氧气和臭氧)的形式存在,约占整个大气体积的21,大气质量的。
在海洋、江河以及湖泊中主要以水的形式存在,质量分数约为888。
此外,氧在人体和动物中质量占比约为65,在火星大气中也含有约o15的氧气。
可以说,氧元素无处不在,它构成了我们这个丰富多彩的世界的重要基础。”
老师指着墙上的一幅地球剖面图,上面标注着氧元素在不同圈层中的分布。
“同学们,想象一下,从地球的核心到大气层,氧元素就像一个无形的纽带,将各个部分联系在一起。
在地壳中,那些坚硬的岩石里蕴含着大量的氧,它们参与了地球漫长的地质演化过程。
在大气中,氧气是我们呼吸的源泉,臭氧则在高空为我们阻挡了紫外线的伤害。
而在水体中,氧溶解在水中,维持着水生生物的生存。
这种广泛的分布,决定了氧元素在地球生态系统中的核心地位。”
“地球早期的大气是缺氧的,属于还原性质的大气。
氧逐渐增加是大气圈的主要变化之一。”
老师开始讲述大气氧含量的演变过程,她的声音仿佛带着同学们穿越到了远古的地球。
“有科学家推测,37亿年前也许已存在与氧混合的大气,但缺少有力的证据。
一般认为太古宙的自由氧已有明显的意义,可能已存在臭氧。
在早元古宙,南非有古土壤,并且枕状玄武岩中有氧化环,说明那时大气中自由分子氧已增多。”
老师在黑板上画出了不同时期地球大气的示意图,展示氧气含量的变化趋势。
“有学者认为在亿年前已出现大量红层,在各洲都有红色层的记录。
从那时起易氧化的碎屑硫化物、铀云母从地质记录中基本消失,这表明在大气中已有较多的自由氧。
18-2o亿年前广泛分布的条带沉积铁矿是海洋中二价铁氧化为fe?o?沉积形成的,另一种猜测认为可能铁细菌通过光合作用产生出氧,氧化了亚铁,这都说明那时大气中自由氧的浓度不断增高。”
“最原始的真核细胞可能在25-17亿年前出现,真核生物是喜氧的,呼吸能力增大。
个体较大的单细胞真核生物,具复杂细胞器,大约出现在14亿年左右,要求氧的浓度更高。
元古宙晚期出现红层,是陆上二价铁的氧化,红层是含有fe?o?的沉积物,产生fe?o?所需的氧含量要比产生条带状铁矿岩层fe?o?所需的氧含量高。”
老师用生动的语言描绘着地球早期生命与氧气的关系,让同学们感受到生命与环境相互影响的奇妙。
“自由氧的累积有多种途径,其中光致离解的作用不容忽视。
在45-32亿年前,估计大气上层温度达15ooc-2oooc,水汽和甲烷在大气上层受到光的分解,即光致离解作用,水分解成氢和氧。
海拔高度约6ook以上是逃逸层,那里温度高而空气稀薄,分子间碰撞的机率小,低分子量的氢以相当快的度逃逸出地球引力圈外
