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O oxigênio atmosférico é exigido por todas as plantas e animais terrestres e aquáticos para a respiração: a decomposição de compostos orgânicos por carbono e energia necessários à manutenção e crescimento celular. Plantas e animais retornam oxigênio de volta à atmosfera, solo ou água, embora existam várias vias para o oxigênio seguir, principalmente interagindo com outras moléculas no solo e na água.
Ar, Solo e Água
A atmosfera da Terra possui uma concentração de oxigênio de 21% e o elemento é rapidamente alternado entre plantas, animais e a atmosfera através da fotossíntese e da respiração. Na água, o oxigênio se move muito mais lentamente; portanto, o consumo de oxigênio pela respiração geralmente excede a produção pela fotossíntese, resultando em mudanças diárias nas concentrações de oxigênio dissolvido. Da mesma forma, a penetração de oxigênio no solo saturado é muito mais lenta que no solo seco, o que leva a diferentes concentrações de oxigênio em diferentes partes do solo. Isso, por sua vez, influencia ainda mais o transporte de oxigênio.
Fotossíntese
Na fotossíntese, o dióxido de carbono atmosférico é convertido em glicose dentro das folhas das plantas. O oxigênio é um subproduto da fotossíntese e é liberado pelas plantas de volta à atmosfera. Também pode ser liberado através do sistema radicular, fornecendo oxigênio ao solo. Vegetação aquática submersa e fitoplâncton liberam oxigênio produzido durante a fotossíntese na água. As plantas terrestres e aquáticas disponibilizam oxigênio para a respiração de outras plantas e animais.
Respiração
A respiração é um processo celular realizado por plantas e animais. Durante a respiração, o oxigênio molecular é usado para decompor os compostos orgânicos de carbono. Nos animais, esse carbono vem dos alimentos que consomem, enquanto o carbono nas plantas é obtido durante a fotossíntese. A respiração que requer oxigênio é denominada respiração aeróbica e consiste em oxigênio que aceita elétrons do carbono. Outros elementos que não o oxigênio podem ser usados para aceitar elétrons do carbono, embora sejam menos eficientes.
Respiração anaeróbica
O oxigênio fornece mais energia para plantas, animais e micróbios durante a respiração. No entanto, quando todo o oxigênio da água ou do solo saturado é consumido, alguns micróbios podem substituir o oxigênio por outros compostos, incluindo ferro, manganês, nitrato e sulfato, em um processo conhecido como respiração anaeróbica. A respiração anaeróbica é comum em solos de áreas úmidas, frequentemente inundadas e com concentrações mais baixas de oxigênio do que em solos mais secos. Quando o oxigênio entra novamente no solo ou na água, a respiração aeróbica começa novamente.