हमारे सौर मंडल के गर्म और ठंडे ग्रहों के विपरीत, पृथ्वी ग्रह में ऐसी स्थितियां हैं जो किसी न किसी रूप में जीवन की अनुमति देती हैं। मुख्य स्थितियों में से एक वातावरण की संरचना है, जो सभी जीवित चीजों को स्वतंत्र रूप से सांस लेने की अनुमति देता है और अंतरिक्ष में शासन करने वाले घातक विकिरण से बचाता है।
वायुमंडल किस चीज से बना है
पृथ्वी का वायुमंडल कई गैसों से बना है। यह मुख्य रूप से नाइट्रोजन है, जो 77% है। गैस, जिसके बिना पृथ्वी पर जीवन अकल्पनीय है, बहुत कम मात्रा में रहता है, हवा में ऑक्सीजन की मात्रा वायुमंडल के कुल आयतन का 21% है। अंतिम 2% आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड, हीलियम, नियॉन, क्रिप्टन और अन्य सहित विभिन्न गैसों का मिश्रण है।
पृथ्वी का वायुमंडल 8 हजार किमी की ऊंचाई तक उगता है। सांस लेने योग्य हवा वायुमंडल की निचली परत में ही पाई जाती है।क्षोभमंडल, ध्रुवों पर पहुँचना - 8 किमी, ऊपर और भूमध्य रेखा के ऊपर - 16 किमी। जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, हवा पतली होती जाती है और अधिक ऑक्सीजन की कमी होती है। विभिन्न ऊंचाइयों पर हवा में ऑक्सीजन की मात्रा क्या है, इस पर विचार करने के लिए, हम एक उदाहरण देंगे। एवरेस्ट की चोटी (8848 मीटर की ऊंचाई) पर, हवा इस गैस को समुद्र तल से 3 गुना कम रखती है। इसलिए ऊंची पर्वत चोटियों के विजेता - पर्वतारोही - ऑक्सीजन मास्क में ही इसकी चोटी पर चढ़ सकते हैं।
ग्रह पर जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन मुख्य शर्त है
पृथ्वी के अस्तित्व की शुरुआत में, जिस हवा ने उसे घेर लिया था, उसकी संरचना में यह गैस नहीं थी। यह समुद्र में तैरने वाले सबसे सरल - एकल-कोशिका वाले अणुओं के जीवन के लिए काफी उपयुक्त था। उन्हें ऑक्सीजन की जरूरत नहीं थी। प्रक्रिया लगभग 2 मिलियन वर्ष पहले शुरू हुई, जब प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पहले जीवित जीवों ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप प्राप्त इस गैस की छोटी खुराक को पहले समुद्र में, फिर वायुमंडल में छोड़ना शुरू किया। ग्रह पर जीवन का विकास हुआ और इसने कई प्रकार के रूप धारण किए, जिनमें से अधिकांश हमारे समय तक जीवित नहीं रहे। कुछ जीव अंततः नई गैस के साथ जीवन के अनुकूल हो गए।
उन्होंने सीखा कि भोजन से ऊर्जा निकालने के लिए, सेल के अंदर अपनी शक्ति का सुरक्षित रूप से उपयोग कैसे करें, जहां यह एक बिजली संयंत्र के रूप में कार्य करता है। ऑक्सीजन का उपयोग करने के इस तरीके को श्वास कहा जाता है, और हम इसे हर सेकेंड करते हैं। यह वह सांस थी जिसने इसे और अधिक संभव बनायाजटिल जीव और लोग। लाखों वर्षों में, हवा में ऑक्सीजन की मात्रा लगभग 21% के अपने वर्तमान स्तर तक बढ़ गई है। वायुमंडल में इस गैस के जमा होने से पृथ्वी की सतह से 8-30 किमी की ऊंचाई पर ओजोन परत का निर्माण हुआ। साथ ही, ग्रह को पराबैंगनी किरणों के हानिकारक प्रभावों से सुरक्षा प्राप्त हुई। प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि के परिणामस्वरूप जल और भूमि पर जीवन रूपों का आगे विकास तेजी से बढ़ा है।
अवायवीय जीवन
यद्यपि कुछ जीवों ने गैस के बढ़ते स्तर के लिए अनुकूलित किया है, पृथ्वी पर मौजूद कई सरल जीवन रूप गायब हो गए हैं। अन्य जीव ऑक्सीजन से छिपकर बच गए। उनमें से कुछ आज पौधों के लिए अमीनो एसिड बनाने के लिए हवा से नाइट्रोजन का उपयोग करके फलियों की जड़ों में रहते हैं। घातक जीव बोटुलिज़्म ऑक्सीजन से एक और "शरणार्थी" है। वह डिब्बाबंद भोजन के साथ वैक्यूम पैकेज में चुपचाप जीवित रहता है।
जीवन के लिए इष्टतम ऑक्सीजन स्तर क्या है
समय से पहले जन्म लेने वाले बच्चे, जिनके फेफड़े अभी तक सांस लेने के लिए पूरी तरह से नहीं खुले हैं, विशेष इन्क्यूबेटरों में गिर जाते हैं। उनमें, हवा में ऑक्सीजन की मात्रा मात्रा से अधिक होती है, और सामान्य 21% के बजाय, इसका स्तर 30-40% यहां निर्धारित किया जाता है। सांस लेने में गंभीर समस्या वाले बच्चे बच्चे के मस्तिष्क को नुकसान से बचाने के लिए 100% ऑक्सीजन के स्तर के साथ हवा से घिरे रहते हैं। ऐसी परिस्थितियों में रहने से ऊतकों की ऑक्सीजन व्यवस्था में सुधार होता है जो हाइपोक्सिया की स्थिति में होते हैं, और उनके महत्वपूर्ण कार्यों को सामान्य करते हैं। लेकिनहवा में इसका बहुत अधिक होना उतना ही खतरनाक है जितना कि बहुत कम। एक बच्चे के रक्त में बहुत अधिक ऑक्सीजन आंखों में रक्त वाहिकाओं को नुकसान पहुंचा सकती है और दृष्टि हानि का कारण बन सकती है। यह गैस के गुणों के द्वंद्व को दर्शाता है। जीने के लिए हमें इसे सांस लेना चाहिए, लेकिन इसकी अधिकता कभी-कभी शरीर के लिए जहर बन सकती है।
ऑक्सीकरण प्रक्रिया
जब ऑक्सीजन हाइड्रोजन या कार्बन के साथ मिलती है, तो ऑक्सीकरण नामक प्रतिक्रिया होती है। यह प्रक्रिया उन कार्बनिक अणुओं का कारण बनती है जो जीवन का आधार हैं। मानव शरीर में, ऑक्सीकरण निम्नानुसार होता है। लाल रक्त कोशिकाएं फेफड़ों से ऑक्सीजन एकत्र करती हैं और इसे पूरे शरीर में ले जाती हैं। हम जो भोजन करते हैं उसके अणुओं के नष्ट होने की प्रक्रिया होती है। यह प्रक्रिया ऊर्जा, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ती है। उत्तरार्द्ध रक्त कोशिकाओं द्वारा वापस फेफड़ों में उत्सर्जित होता है, और हम इसे हवा में छोड़ते हैं। 5 मिनट से अधिक समय तक सांस लेने से रोकने पर व्यक्ति का दम घुट सकता है।
श्वास
सांस लेने वाली हवा में ऑक्सीजन की मात्रा पर विचार करें। साँस लेने पर बाहर से फेफड़ों में प्रवेश करने वाली वायुमंडलीय हवा को साँस कहा जाता है, और साँस छोड़ने पर श्वसन प्रणाली से बाहर निकलने वाली हवा को साँस छोड़ना कहा जाता है।
यह हवा का एक मिश्रण है जो वायुमार्ग में जो कुछ भी है उसके साथ एल्वियोली को भर देता है। हवा की रासायनिक संरचना जो एक स्वस्थ व्यक्ति प्राकृतिक परिस्थितियों में साँस लेता है और छोड़ता है, व्यावहारिक रूप से हैभिन्न होता है और इस तरह संख्याओं में व्यक्त किया जाता है।
गैस सामग्री (% में)
| - | ऑक्सीजन | कार्बन डाइऑक्साइड | नाइट्रोजन और अन्य गैसें |
| साँस की हवा | 20, 94 | 0, 03 | 79, 03 |
| श्वास हवा | 16, 3 | 4, 0 | 79, 7 |
| अलवीय वायु | 14, 2 | 5, 2 | 80, 6 |
आक्सीजन जीवन के लिए वायु का मुख्य घटक है। वातावरण में इस गैस की मात्रा में परिवर्तन छोटे होते हैं। अगर समुद्र में हवा में 20.99% तक ऑक्सीजन है, तो औद्योगिक शहरों की बेहद प्रदूषित हवा में भी इसका स्तर 20.5% से नीचे नहीं जाता है। इस तरह के परिवर्तन मानव शरीर पर प्रभाव प्रकट नहीं करते हैं। शारीरिक विकार तब प्रकट होते हैं जब हवा में ऑक्सीजन का प्रतिशत गिरकर 16-17% हो जाता है। इसी समय, स्पष्ट ऑक्सीजन की कमी है, जिससे महत्वपूर्ण गतिविधि में तेज गिरावट आती है, और हवा में 7-8% ऑक्सीजन सामग्री के साथ, मृत्यु संभव है।
विभिन्न युगों में माहौल
वायुमंडल की संरचना ने हमेशा विकासवाद को प्रभावित किया है। अलग-अलग भूगर्भीय समय में, प्राकृतिक आपदाओं के कारण, ऑक्सीजन के स्तर में वृद्धि या गिरावट देखी गई, और इससे जैव प्रणाली में बदलाव आया। लगभग 300 मिलियन वर्ष पहले, वातावरण में इसकी सामग्रीबढ़कर 35% हो गया, जबकि ग्रह विशाल आकार के कीड़ों द्वारा बसा हुआ था। पृथ्वी के इतिहास में जीवित प्राणियों का सबसे बड़ा विलोपन लगभग 250 मिलियन वर्ष पूर्व हुआ था। इस दौरान समुद्र के 90% से अधिक निवासियों और भूमि के 75% निवासियों की मृत्यु हो गई। बड़े पैमाने पर विलुप्त होने का एक संस्करण कहता है कि हवा में कम ऑक्सीजन सामग्री को दोष देना था। इस गैस की मात्रा घटकर 12% रह गई है और यह निचले वातावरण में 5300 मीटर की ऊंचाई तक है। हमारे युग में, वायुमंडलीय हवा में ऑक्सीजन की मात्रा 20.9% तक पहुंच जाती है, जो कि 800 हजार साल पहले की तुलना में 0.7% कम है। इन आंकड़ों की पुष्टि प्रिंसटन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने की है जिन्होंने उस समय बनी ग्रीनलैंड और अटलांटिक बर्फ के नमूनों की जांच की थी। जमे हुए पानी ने हवा के बुलबुले को बचाया, और यह तथ्य वातावरण में ऑक्सीजन के स्तर की गणना करने में मदद करता है।
हवा में इसका स्तर क्या मानता है
वायुमंडल से इसका सक्रिय अवशोषण हिमनदों की गति के कारण हो सकता है। जैसे ही वे दूर जाते हैं, वे कार्बनिक परतों के विशाल क्षेत्रों को प्रकट करते हैं जो ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं। एक अन्य कारण महासागरों के पानी का ठंडा होना हो सकता है: इसके बैक्टीरिया कम तापमान पर ऑक्सीजन को अधिक सक्रिय रूप से अवशोषित करते हैं। शोधकर्ताओं का तर्क है कि औद्योगिक छलांग और इसके साथ भारी मात्रा में ईंधन के जलने का विशेष प्रभाव नहीं पड़ता है। दुनिया के महासागर 1.5 मिलियन वर्षों से ठंडे हो रहे हैं, और मानव प्रभाव की परवाह किए बिना वातावरण में महत्वपूर्ण पदार्थों की मात्रा में कमी आई है। यह संभावना है कि पृथ्वी पर कुछ प्राकृतिक प्रक्रियाएं हो रही हैं, जिससे यह तथ्य सामने आ रहा है कि ऑक्सीजन की खपतअपने उत्पादन से अधिक हो जाता है।
वायुमंडल की संरचना पर मानव प्रभाव
आइए वायु की संरचना पर मानव प्रभाव के बारे में बात करते हैं। आज हमारे पास जो स्तर है वह जीवित प्राणियों के लिए आदर्श है, हवा में ऑक्सीजन की मात्रा 21% है। इसका और अन्य गैसों का संतुलन प्रकृति में जीवन चक्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: जानवर कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं, पौधे इसका उपयोग करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं।
लेकिन इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि यह स्तर हमेशा स्थिर रहेगा। वातावरण में छोड़े गए कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ रही है। यह मानव द्वारा ईंधन के उपयोग के कारण है। और यह, जैसा कि आप जानते हैं, कार्बनिक मूल के जीवाश्मों से बना था और कार्बन डाइऑक्साइड हवा में प्रवेश करता है। इस बीच, हमारे ग्रह पर सबसे बड़े पौधे, पेड़, बढ़ती दर से नष्ट हो रहे हैं। एक मिनट में गायब हो जाते हैं किलोमीटर जंगल। इसका मतलब है कि हवा में ऑक्सीजन का हिस्सा धीरे-धीरे गिर रहा है और वैज्ञानिक पहले से ही अलार्म बजा रहे हैं। पृथ्वी का वायुमंडल कोई असीमित पेंट्री नहीं है और इसमें ऑक्सीजन बाहर से प्रवेश नहीं करती है। इसे पृथ्वी के विकास के साथ-साथ हर समय विकसित किया गया है। यह हमेशा याद रखना चाहिए कि कार्बन डाइऑक्साइड की खपत के कारण प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में वनस्पति द्वारा यह गैस उत्पन्न होती है। और वनों की कटाई के रूप में वनस्पति में कोई भी महत्वपूर्ण कमी अनिवार्य रूप से वातावरण में ऑक्सीजन के प्रवेश को कम कर देती है, जिससे इसका संतुलन बिगड़ जाता है।
