A maior parte do oxigênio atmosférico vem da fotossíntese.

A atmosfera da Terra consiste em aproximadamente 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio , com vestígios de outros gases. O oxigênio é essencial para toda a vida animal e para muitos outros organismos. Como o gás é consumido por formas de vida que respiram oxigênio e também tende a reagir com muitas rochas e minerais , ele deve ser constantemente reabastecido. Cerca de 98% do oxigênio atmosférico vem da fotossíntese, processo pelo qual as plantas produzem açúcares a partir do dióxido de carbono e da água. O restante resulta da quebra da água por radiação ultravioleta.

Fotossíntese

A atmosfera da Terra contém 21 por cento de oxigênio.

As plantas e algumas bactérias usam a fotossíntese para fabricar alimentos na forma de açúcares e outras substâncias ricas em energia. A água e o dióxido de carbono são absorvidos pelo organismo, e a luz solar fornece a energia que alimenta o processo. O oxigênio passa a ser um subproduto altamente útil. Até onde os cientistas podem dizer, os níveis de oxigênio na Terra permaneceram razoavelmente estáveis ​​por várias centenas de milhões de anos. Isso indica que a produção de oxigênio pela fotossíntese foi mais ou menos equilibrada por seu consumo por outros processos, como respiração de oxigênio ou aeróbio, formas de vida e reações químicas.

O fitoplâncton encontrado no oceano é outra fonte de oxigênio.

As fontes de oxigênio atmosférico por meio da fotossíntese são o fitoplâncton, como as cianobactérias no oceano e as árvores e outras plantas verdes terrestres. O valor que cada fonte contribui está em debate: alguns cientistas sugerem que mais da metade vem dos oceanos, por exemplo, enquanto outros estimam o número perto de um terço. O que está claro é que os números flutuaram ao longo do tempo geológico, dependendo do equilíbrio da vida na Terra. Quando a atmosfera estava se desenvolvendo, por exemplo, as cianobactérias contribuíam com a maior parte do oxigênio.

O aumento dos níveis de oxigênio

Pensa-se que, inicialmente, o oxigênio produzido pelas cianobactérias foi utilizado para reagir com o ferro nos solos, nas rochas e no oceano, formando compostos de óxido de ferro e minerais. Os geólogos podem estimar a quantidade de oxigênio na atmosfera nos tempos antigos observando os tipos de compostos de ferro nas rochas. Na ausência de oxigênio, o ferro tende a se combinar com o enxofre , formando sulfetos como as piritas. Quando está presente, no entanto, esses compostos se decompõem e o ferro se combina com o oxigênio, formando óxidos. Como resultado, as piritas em rochas antigas indicam baixos níveis de oxigênio, enquanto os óxidos indicam a presença de quantidades significativas do gás.

Depois que a maior parte do ferro disponível se combinou com o oxigênio, o gás foi capaz de se acumular na atmosfera. Pensa-se que há cerca de 2,3 bilhões de anos, os níveis subiram de um pequeno vestígio para cerca de 1% da atmosfera. As coisas então pareceram se equilibrar por um longo período à medida que outros organismos evoluíram para usar o oxigênio para fornecer energia pela oxidação do carbono, produzindo dióxido de carbono (CO 2 ). Eles conseguiram isso comendo material vegetal orgânico rico em carbono, vivo ou morto. Isso criou um equilíbrio, com a produção de oxigênio por meio da fotossíntese acompanhada por seu consumo por organismos que respiram oxigênio.

Parece que, por causa desse equilíbrio, a fotossíntese sozinha não pode explicar o aumento inicial do oxigênio. Uma explicação é que parte da matéria orgânica morta foi enterrada na lama ou outro sedimento e não estava disponível para os organismos aeróbicos. Esta matéria não poderia se combinar com o oxigênio atmosférico, então nem todo o elemento produzido foi usado dessa forma, permitindo o aumento dos níveis.

Em algum ponto mais tarde na história da Terra, os níveis de oxigênio aumentaram dramaticamente para cerca de seu nível atual. Alguns cientistas acreditam que isso pode ter acontecido há cerca de 600 milhões de anos. Por volta dessa época, surgiram muitos organismos relativamente grandes, complexos e multicelulares que teriam exigido níveis de oxigênio muito mais elevados. Não está claro o que causou essa mudança, no entanto. Curiosamente, isso ocorreu quando a Terra parecia estar emergindo de uma enorme era do gelo , durante a qual a maior parte do planeta estava coberta por gelo.

One theory is that the action of glaciers, when advancing and retreating, ground up rock rich in phosphorus and released huge amounts of it into the oceans. Phosphorus is an essential nutrient for phytoplankton, so this may have caused an explosion of this form of life. This would, in turn, lead to increased production of oxygen, with probably very little land-based life to use it up. Not all scientists agree with this theory, however, and as of 2012, the issue remains unresolved.

Threats to Atmospheric Oxygen Levels

A study has shown that oxygen levels declined steadily between 1990 and 2008 by about 0.0317% overall. This is mostly attributed to the burning of fossil fuels, which use up oxygen in combustion. The decline, however, is less than expected, given the quantity of fossil fuels burned during that period. One possibility is that increased levels of carbon dioxide, possibly combined with use of fertilizers, has encouraged faster plant growth and more photosynthesis, partly compensating for the loss. It is estimated that even if all the world’s fossil fuel reserves were to be burned, it would have only a very small direct impact on oxygen levels.

Deforestation is another popular concern. Although the destruction of large areas of rainforest has many other serious environmental effects, it is considered unlikely to significantly reduce oxygen levels. In addition to trees and other green plants, rainforests support a whole range of oxygen-breathing life. It seems that these forests contribute very little to atmospheric oxygen levels overall, as they consume almost as much oxygen as they produce.

A more serious threat may be the impact of human activities on phytoplankton, which, according to some sources, make the biggest contribution to global oxygen levels. There is concern that increased carbon dioxide in the atmosphere from the burning of fossil fuels could make the oceans warmer and more acidic, which could reduce the amount of phytoplankton. As of 2012, the evidence is unclear, as different types of phytoplankton are affected differently. Some may decline in numbers, while others may grow and photosynthesize faster.