在陆地(也少量地发生在海洋中),有许多金属通过氧化过程转化为不溶性氧化物;也有一些还原性的非金属可能被氧化为溶解性更大的化合物。如:
4Fe2 3O2 → 2Fe2O3
(易溶) (难溶)
S2- 2O2 → SO42-
(难溶) (易溶)
大气中的氧和水体中的溶解氧之间存在着溶解平衡关系。当由于某种外来原因引起平衡破坏时,该水-气体系还具有一定的自动调节、恢复平衡的功能。例如当水体受有机物污染后,水体中的细菌当即降解有机物并耗用水中溶解氧,被消耗的溶解氧就由大气中的氧通过气-水界面予以补给。反之,当大气中氧的平衡浓度由于某种原因(例如岩石风化加剧)低于正常浓度时,则水体中溶解氧浓度也相应低落。由此,水体中有机物耗氧降解作用缓慢下来,相反地促进了水生生物的光合作用(增氧过程),这样就会进一步引起表面水中溶解氧浓度逐渐提高到呈过饱和状态而逸散到大气中去。
2.4.2 呼吸作用
2.4.2.1意义
生命的一个重要特征是它与环境的物理过程正好相反,环境趋向于从高有序状态逐渐变为无序状态,而生命以高度有序状态为其特征。它在产生、生长、壮大、死亡的过程中力图维持这种高度的有序性。因此,生命的连续存在取决于能量不断供应,以修复环境所引起的破坏。尽管能量的最根本来源是太阳的辐射能,但对于生物,能量要在呼吸过程中才能成为可供利用的形式。
呼吸作用是生物体参与氧循环的一个重要过程,与光合作用把简单的无机物合成为复杂的有机物并且储藏能量的过程相反,呼吸作用是分解复杂的有机物,并且释放出能量。但是,不能把呼吸作用看成是光合作用的简单逆转。事实上,这两种作用都是生物体内生命活动中的复杂过程。
呼吸作用在生物的生命活动中有三方面意义:①为生物的生命活动提供能量;②在呼吸作用中产生各种中间产物,可作为合成核酸、蛋白质、酶、色素和生物激素等必须物质的原料,因此呼吸作用可以说是生物体内各种有机物相互转换的枢纽;③能增强生物抗病能力。当有毒物质进入生物体时,生物通过强烈的呼吸作用,可以氧化分解这些有毒物质。呼吸作用对于环境的重要意义在于:各类呼吸过程是碳、氧、氮、硫等元素参与生物地球化学循环的重要环节;细菌呼吸关系到水体自净,污水治理等过程。
生物的呼吸有两种类型:好氧呼吸和厌氧呼吸,这两种类型的呼吸各有不同的过程。陆栖动物靠空气中的氧气进行呼吸;水栖动物则通常摄取水中的溶解氧,它们都是好氧呼吸的生物。还有少数厌氧生物须要在没有氧的地方才能生存,如昆虫的幼虫、软体动物,贫毛动物、原生动物及厌氧性细菌皆在此列。此外,兼气性细菌在有氧或无氧条件下都可生活。也还有这样的情况,即好氧呼吸的生物,在特定条件下能够进行厌氧或欠氧呼吸,这是生物体适应环境的表现。在此我们将先着重介绍好氧呼吸过程。
有关好氧呼吸作用的最一般概念是:生物体从环境摄取氧气,然后由体液将氧气输送给组织并为细胞所利用,最终再由组织除去二氧化碳的物理和化学的过程。植物、动物、微生物体内所进行呼吸作用的过程各有其异同之处,现就其类同的几个方面叙说如下。