Il ciclo dell'ossigeno è il ciclo biogeochimico che descrive il movimento dell'ossigeno tra le sue tre principali riserve: l'atmosfera terrestre (aria) la biosfera (la somma totale di ossigeno in tutti gli ecosistemi) e la litosfera (la crosta terrestre). Il primo fattore che influisce sul ciclo è la fotosintesi, che è direttamente necessaria a quasi tutta la vita sulla Terra ed è responsabile della sua presenza in atmosfera.
La maggior parte dell'ossigeno terrestre si trova nei silicati e negli ossidi della crosta terrestre e del mantello (99,5%). Solo una piccola porzione si trova nella biosfera (0,01%) e nell'atmosfera (0,36%). La principale fonte di ossigeno atmosferico è la fotosintesi, che produce zuccheri e ossigeno consumando anidride carbonica e acqua secondo la reazione:
6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2
Gli organismi che compiono la fotosintesi sono le piante terrestri e certi tipi di fitoplancton, come il cianobatterioProchlorococcus, scoperto nel 1986 e responsabile di più di metà della produzione di ossigeno ad opera di forme di vita oceanica.
Un'altra fonte di ossigeno atmosferico è la fotolisi, quando le radiazioni ultraviolette del sole "rompono" le molecole d'acqua o nitriti negli elementi primari come H, N e rilasciando O2.
Ad esempio la fotolisi dell'acqua avviene in questo modo:
2H2O + energia → 4H + O2
Le maggiori perdite di ossigeno atmosferico sono causate dalla respirazione e dalla decomposizione (biologia), meccanismi in cui batteri e animali consumano O2 e rilasciano CO2.
Capacità e variazioni
Tabella 1: Riserve di ossigeno coinvolte nel ciclo:
Riserva
Capacità (kg O2)
Flusso entrata/uscita (kg O2 ogni anno)
Stazionamento (anni)
Atmosfera
1,4×1018
3 * 1014
4500
Biosfera
1,6×1016
3 * 1014
50
Litosfera
2,9×1020
6 * 1011
500 milioni
Tabella 2: Guadagno e perdita annuali di ossigeno atmosferico (Unità in 1010 kg O2 per anno)
Guadagni
Fotosintesi (terra) Fotosintesi (oceani) Fotolisi del N2O Fotolisi dell'H2O
16500 13500 1,3 0,03
Guadagni totali
~ 30000
Perdite - respirazione e decomposizione
Respirazione aerobica Ossidazione microbica Combustione di combustibile fossile (antropogenico) Ossidazione fotochimica Fissazione dell'N2 dalla luce Fissazione dell'N2 dall'industria (antropogenica) Ossidazione di gas vulcanici