Tại sao nói khí oxi trên Trái Đất là do tác dụng quang hợp của cây mà có?

Trong bầu khí quyển của Trái Đất có chứa 21% khí oxi. Khí oxi không thể thiếu cho sự sống của con người và động vật. Vậy nhờ đâu có thể cung cấp đầy đủ lượng khí oxi này?

Con người qua nghiên cứu địa chất, hóa học, vật lý thiên thể và cả suy đoán về lý luận học đã biết được: từ mấy tỷ năm trước, trong bầu khí quyển của Trái Đất có khí nitơ, hyđro, hơi nước và cacbonic nhưng lại không có khí oxi.

Mặc dù qua sự bức xạ của tia tử ngoại của Mặt Trời cũng sản sinh ra oxi, nhưng lượng oxi này nhanh chóng bị mất đi. Vậy rốt cuộc lượng khí oxi trên Trái Đất này lấy từ đâu? Con người lại tiếp tục nghiên cứu và tìm ra: nhờ sự lên men mà sinh vật nguyên thủy có thể sinh tồn, chúng dần dần biến đổi cho đến hơn 2 tỷ năm trước mới xuất hiện thực vật đầu tiên có thể quang hợp, tức là nhờ lá hấp thụ ánh sáng Mặt Trời, phân giải nước và thải oxi, đồng thời còn sử dụng nước trong đất và khí cacbonic trong không khí chế tạo ra tinh bột.Bắt đầu chỉ có một lượng nhỏ khí oxi, sau đó tăng dần lên và tích lũy nhiều hơn. Đến khoảng 600 triệu năm trước nồng độ oxi đã đạt được 1% của hiện nay; khoảng 400 triệu năm trước nồng độ oxi đạt được 10% của hiện nay.

Cùng với sự tiến hóa nhanh chóng của giới sinh vật đa bào và thực vật ở trên cạn, khí oxi tăng nhanh chóng và đến 300 triệu năm trước đã đạt được mức như hiện nay. Từ đó động vật bậc cao mới dần dần biến đổi xuất hiện. Trong khi đó động vật và vi khuẩn lại tiêu thụ khí oxi, ngược lại với quá trình quang hợp của cây, chúng hút oxi và thở ra CO2. Ngoài ra, còn có sự oxi hóa nham thạch và sự hoãn xung biển cả, những điều đó đều làm cho lượng oxi ở trong khí quyển dần dần ổn định. Như vậy, sự đồng nhất đối lập của hai quá trình mâu thuẫn, đã tạo ra sự cân bằng tương đối.

Lượng khí oxi do tác dụng quang hợp rất lớn, có người đã tính, theo tình hình thực vật hiện nay, mỗi năm có thể sản sinh hơn 100 tỷ tấn khí oxi. Toàn bộ khí oxi trong không khí không vượt quá 200 nghìn tỷ tấn, có thể nói khí oxi trong bầu khí quyển bây giờ bình quân cứ cách 200 năm lại qua một lần biến đổi tuần hoàn nhờ tác dụng quang hợp của thực vật. Giả sử một khi lượng oxi trong không khí hết, nhờ vào tác dụng quang hợp như hiện nay thì cũng chỉ cần 2.000 năm là có thể hoàn toàn khôi phục lại mức hiện tại. So với lịch sử biến hóa của địa cầu, 2.000 năm chỉ là một khoảng thời gian ngắn ngủi, theo tốc độ quang hợp hiện tại để duy trì lượng oxi hiện có trong khí quyển là hoàn toàn dư sức.

Khí oxi trong không khí hiện nay đang tăng hay giảm đây? Vì chưa có tư liệu dài ngày, nên còn chưa thể xác định chắc chắn. Các loài thực vật hiện có trên Trái Đất ít hơn một thời kì nào đó trước đây, khí cacbonic cũng ít đi (có khoảng 0,03% trong khí quyển). Tuy nhiên, do sự phát triển của các ngành công nghiệp, hàng năm phải tiêu hao mấy trăm tỷ tấn than và dầu hỏa. Theo thống kê mỗi năm lượng khí cacbonic thải vào không khí tương đương 0,7% hàm lượng vốn có của nó trong không khí, như vậy lại tiêu hao đi lượng khí oxi tương đương. Vậy thì khí oxi trong khí quyển mỗi năm cũng chỉ giảm đi có 0,01% tổng sản lượng của nó và chỉ chiếm 2% lượng oxi sản sinh ra do tác dụng quang hợp. Vì vậy lượng oxi trên Trái Đất nhất thời cũng chưa có những thay đổi rõ rệt gì.