ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของบรรยากาศประมาณ 20.9% การหมุนเวียนของออกซิเจนจะเกิดควบคู่ไปกับคาร์บอน ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงของสิ่งมีชีวิต จะมีการผลิตก๊าซออกซิเจนเข้าสู่บรรยากาศในขณะที่มีการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อสิ่งมีชีวิตหายใจ ก๊าซออกซิเจนในบรรยากาศจะถูกใช้ ส่วนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถูกผลิตออกมา
ในมหาสมุทร แพลงค์ตอนพืชเป็นผู้ผลิตก๊าซออกซิเจนจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ก๊าซออกซิเจนที่ได้ถูกนำไปใช้ในการหายใจและการย่อยสลาย สารอินทรีย์ที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบอาจถูกทับถมในดินตะกอนจนกลายเป็นหิน ออกซิเจนในรูปนี้จะกลับสู่บรรยากาศเมื่อเกิดการผุกร่อนของหินซึ่งอาจจะอยู่ในรูปก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือก๊าซออกซิเจน
วัฏจักรน้ำ วัฏจักรคาร์บอน และวัฏจักรออกซิเจน มีความสัมพันธ์เกี่ยวโยงกัน เพราะต่างประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนโดยทั่วไป O2ได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง แล้วจึงเปลี่ยนเป็นน้ำในขั้นตอนการหายใจที่มีการใช้ O2
วัฏจักรออกซิเจนแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน
1. ขั้นตอนการปลดปล่อยก๊าซออกชิเจน
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีและปลดปล่อยก๊าซออกซิเจน โดยใช้ H2O และ CO2 ซึ่งจะได้น้ำตาล ( CH2O)n และ O2 เป็นผลิตภัณฑ์ ซึ่งแสงนั้นเกิดขึ้นได้ทั้งจากพืชที่เรามองเห็นใบชัดเจน และแพลงก์ตอนพืช (สาหร่ายเซลเดียว)
6 H2O + 6 CO2 + light → C6H12O6 (glucose) + 6 O2
นอกเหนือจากการสังเคราะห์แสงอุลตร้าไวโอเลตที่มีความเข้มสูงยังทำให้เกิดการปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนออกจากไอนำ หรือไนตรัสออกไซด์ในชั้นบรรยากาศดังนี้
2 H2O + energy → 4 H + O2
2 N2O + energy → 4 N + O2
นอกเหนือจากปฏิกิริยาที่ใช้แสงแล้วก็อาจจะมีปฏิกิริยาอื่นในธรรมชาติที่ปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนอีก เช่น กระบวนย่อยสลายของหินปูนซึ่งประกอบด้วย CaCO3 เป็นหลัก เมื่อมีย่อยสลายของหินปูนก็จะปลดปล่อยออกซิเจนออกมาเช่นกัน
2. ขั้นตอนการใช้ก๊าซออกซิเจน
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนพลังงานที่สะสมภายใน cell เป็นพลังงานความร้อน ซึ่งใช้ O2 ในปฏิกิริยาและให้ CO2 ดังนั้น ปฏิกิริยาการหายใจจึงเป็นปฏิกิริยาผันกลับของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง
C6H12O6 (glucose) + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + พลังงาน
ในระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์แสงออกซิเจนพืชจะผลิตกลูโคส และองค์ประกอบชีวมวลอื่นๆ ซึ่งมีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ
ในระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์แสงออกซิเจนพืชจะผลิตกลูโคส และองค์ประกอบชีวมวลอื่นๆ ซึ่งมีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ชีวมวลเหล่านี้จะเป็นแหล่งพลังงานของทั้งสัตว์ แมลง และจุลินทรีย์ต่างๆ ซึ่งในขบวนการย่อยสารชีวมวลเหล่านี้ผ่านกระบวนการหายใจก็จะใช้ออกซิเจนและคืนออกซิเจนกลับออกมาในรูปแบบของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
นอกจากนั้นยังมีความเกี่ยวข้องกับออกซิเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบของน้ำ H2O ซึ่งเราใช้น้ำในขั้นตอนการสังเคราะห์แสง และคืนน้ำกลับมาในขั้นตอนการหายใจ เราจึงจะเห็นว่าวัฏจักรออกซิเจน วัฏจักรคาร์บอน และวัฏจักรของน้ำต่างมีความเกี่ยวข้องกันอย่างมาก
ขบวนการเกิดออกไซด์ต่างๆ ในขั้นตอนการผุพังของหิน หรือแร่ธาตุต่างก็ใช้ออกซิเจนเช่นกัน
4 FeO + O2 → 2 Fe2O3
นอกเหนือจากการหายใจแล้วการเผาไหม้สารไฮโดรคาร์บอน หรือชีวมวลต่างก็ใช้ก๊าซออกซิเจนในการเผาไหม้โดยจะกลับเป็นก๊าซต่างๆ ที่มีองค์ประกอบของออกซิเจน เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ เป็นต้น
วัฏจักรออกซิเจนเดี่ยวๆ น่าจะเป็นการเกิดโอโซน(O3)ซึ่งเป็นออกซิเจนบนชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ชั้นโอโซนนี้มีความสำคัญในฐานะที่ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอัลตราไวโอเลต โดยโอโซนจะเกิดจากการนำพลังงานแสงอัลตราไวโอเลตมาใช้ในการทำให้ก๊าซออกซิเจนแตกตัว และจับกับก๊าซออกซิเจนกลายเป็นO3
O2 + uv → 2O
O + O2 → O3
วัฏจักรชีวธรณีเคมี (อังกฤษ: Biogeochemical cycle) คือวงจรหรือแนวกระบวนการที่เกี่ยวกับการที่ธาตุหลักทางเคมีหรือโมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมของระบบนิเวศทั้งที่มีชีวิต (ชีวภาพ) และไม่มีชีวิต (ธรณีภาพ) โดยหลักการแล้ว วัฏจักรทุกวัฏจักรย่อมซ้ำกระบวนการเสมอ แม้ว่าในบางวัฏจักร จะใช้เวลาซ้ำกระบวนการนานมาก โดยการเปลี่ยนรูปนี้จะเกิดผ่านทั้งบรรยากาศ น้ำ และบนบก รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีส่วนร่วมในวัฏจักร
วัฎจักรหลักที่เราสนใจศึกษาสำหรับเกษตรธรรมชาติ คือ วัฏจักรของธาตุอาหารหลักของพืช ได้แก่ ไฮโดรเจน(H) ออกซิเจน(O) คาร์บอน(C) ไนโตรเจน(N) ฟอสฟอรัส(P) โพแทสเซียม (P) แคลเซียม(Ca) และกำมะถัน(S) ซึ่งความเข้าใจในวัฏจักรเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานในความพยายามที่จะรักษาสมดุลให้มีแร่ธาตุต่างๆ หมุนเวียนในธรรมชาติที่เพียงพอสำหรับพืชที่เราปลูก โดยมนุษย์ไม่ต้องเข้าไปแทรกแซงมากจนเกินไป ผมจึงได้รวบรวมเรื่องราวของวัฏจักรสำคัญๆ ไว้ดังนี้ :
- วัฏจักรของน้ำ
- ฝนเอย..ทำไมจึงตก?
- ต้นไม้สายฝน - บทบาทของต้นไม้กับสายฝน
- แกะรอยน้ำฝน...น้ำฝนหายไปไหนเมื่อตกมาถึงพื้น?
- การระเหยของน้ำ
- ทำไมต้องเก็บน้ำลงใต้ดิน?
- วัฏจักรคาร์บอน (C)
- วัฏจักรไนโตรเจน (N)
- วัฏจักรแคลเซียม (Ca)
- วัฏจักรฟอสฟอรัส (P)
- วัฏจักรโพแทสเซียม (K)
- วัฏจักรกำมะถัน (S)
- วัฏจักรไฮโดรเจน (H)
- Dynamic Accumulator ผู้ช่วยในการหมุนเวียนของวัฏจักร
- เรากำลังคุกคามการอยู่รอดในอนาคตของพวกเราเองหรือไม่?
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น