Sisältö
Kaikissa maa- ja vesikasveissa ja eläimissä tarvitaan ilmakehän happea hengitystä varten: orgaanisten yhdisteiden hajoaminen hiilestä ja energiasta, joka tarvitaan solujen ylläpitämiseen ja kasvuun. Kasvit ja eläimet palauttavat sitten happea takaisin ilmakehään, maaperään tai veteen, vaikka happea on kuljettava monin tavoin, ensisijaisesti vuorovaikutuksessa muiden maaperän ja veden molekyylien kanssa.
Ilma, maaperä ja vesi
Maapallon ilmakehän happipitoisuus on 21 prosenttia ja alkuaine kiertyy nopeasti kasvien, eläinten ja ilmakehän välillä fotosynteesin ja hengityksen avulla. Vedessä happi liikkuu paljon hitaammin, joten hengityksen kautta tapahtuva hapenkulutus ylittää usein fotosynteesin kautta tapahtuvan tuotannon, mikä johtaa päivittäisiin muutoksiin liuenneen hapen pitoisuuksissa. Samoin hapen tunkeutuminen tyydyttyneeseen maaperään on paljon hitaampaa kuin kuivassa maaperässä, mikä johtaa erilaisiin happipitoisuuksiin maan eri osissa. Tämä puolestaan vaikuttaa lisähappokuljetuksiin.
Fotosynteesi
Fotosynteesissä ilmakehän hiilidioksidi muuttuu glukoosiksi kasvien lehtien sisällä. Happi on fotosynteesin sivutuote, ja kasvit vapauttavat sen takaisin ilmakehään. Se voi vapautua myös juurijärjestelmän kautta tarjoten happea maaperään. Vedenalainen veden kasvillisuus ja kasviplanktoni vapauttavat veteen fotosynteesin aikana syntynyttä happea. Sekä maa- että vesikasvit antavat happea käytettäväksi muiden kasvien ja eläinten hengittämiseen.
hengitys
Hengitys on soluprosessi, jonka suorittavat sekä kasvit että eläimet. Hengityksen aikana käytetään molekyylin happea orgaanisten hiiliyhdisteiden hajottamiseen. Eläimissä tämä hiili tulee kuluttamasta ruuasta, kun taas kasveissa hiiltä saadaan fotosynteesin aikana. Hengitystä, joka vaatii happea, kutsutaan aerobiseksi hengitykseksi ja se koostuu happea vastaanottavista elektroneista hiilestä. Muita alkuaineita kuin happea voidaan käyttää elektronien vastaanottamiseen hiilestä, vaikka ne ovatkin vähemmän tehokkaita.
Anaerobinen hengitys
Happi tarjoaa eniten energiaa kasveille, eläimille ja mikrobille hengityksen aikana. Kuitenkin, kun kaikki veden tai tyydyttyneen maaperän happi on kulutettu, jotkut mikrobit voivat korvata hapolla muita yhdisteitä, mukaan lukien rauta, mangaani, nitraatti ja sulfaatti, prosessissa, joka tunnetaan nimellä anaerobinen hengitys. Anaerobinen hengitys on yleistä kosteikkojen maaperässä, jota usein tulvii ja jonka happipitoisuus on alhaisempi kuin kuivemmassa maaperässä. Kun happi palauttaa maaperän tai veden, aerobinen hengitys alkaa uudelleen.