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Atmosphärischer Sauerstoff wird von allen Land- und Wasserpflanzen und -tieren zur Atmung benötigt: Der Abbau organischer Verbindungen für Kohlenstoff und die Energie, die für die Aufrechterhaltung und das Wachstum der Zellen erforderlich sind. Pflanzen und Tiere geben dann Sauerstoff an die Atmosphäre, den Boden oder das Wasser zurück, obwohl es mehrere Wege gibt, über die Sauerstoff aufgenommen werden kann, hauptsächlich durch die Wechselwirkung mit anderen Molekülen in Boden und Wasser.
Luft, Boden und Wasser
Die Erdatmosphäre hat eine Sauerstoffkonzentration von 21 Prozent und das Element wird durch Photosynthese und Atmung schnell zwischen Pflanzen, Tieren und der Atmosphäre ausgetauscht. In Wasser bewegt sich Sauerstoff viel langsamer, so dass der Sauerstoffverbrauch durch Atmung häufig die Produktion durch Photosynthese übersteigt, was zu täglichen Verschiebungen der Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff führt. Ebenso ist die Sauerstoffpenetration in gesättigten Boden viel langsamer als in trockenem Boden, was zu unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen in verschiedenen Teilen des Bodens führt. Dies beeinflusst wiederum den weiteren Sauerstofftransport.
Photosynthese
Bei der Photosynthese wird atmosphärisches Kohlendioxid in den Blättern von Pflanzen in Glucose umgewandelt. Sauerstoff ist ein Nebenprodukt der Photosynthese und wird von den Pflanzen wieder in die Atmosphäre abgegeben. Es kann auch über das Wurzelsystem freigesetzt werden und den Boden mit Sauerstoff versorgen. Unterwasserpflanzen und Phytoplankton setzen den bei der Photosynthese entstehenden Sauerstoff ins Wasser frei. Sowohl Land- als auch Wasserpflanzen stellen Sauerstoff für die Atmung anderer Pflanzen und Tiere zur Verfügung.
Atmung
Die Atmung ist ein zellulärer Prozess, der sowohl von Pflanzen als auch von Tieren ausgeführt wird. Während der Atmung wird molekularer Sauerstoff verwendet, um organische Kohlenstoffverbindungen abzubauen. Bei Tieren stammt dieser Kohlenstoff aus der Nahrung, die sie konsumieren, während Kohlenstoff in Pflanzen während der Photosynthese gewonnen wird. Die Atmung, die Sauerstoff benötigt, wird als aerobe Atmung bezeichnet und besteht aus Sauerstoff, der Elektronen aus Kohlenstoff aufnimmt. Andere Elemente als Sauerstoff können verwendet werden, um Elektronen aus Kohlenstoff aufzunehmen, obwohl sie weniger effizient sind.
Anaerobe Atmung
Sauerstoff liefert Pflanzen, Tieren und Mikroben während der Atmung die meiste Energie. Wenn jedoch der gesamte Sauerstoff in Wasser oder gesättigtem Boden verbraucht ist, können einige Mikroben nach einem als anaerobe Atmung bekannten Verfahren Sauerstoff durch andere Verbindungen ersetzen, einschließlich Eisen, Mangan, Nitrat und Sulfat. Anaerobe Atmung ist in Feuchtböden üblich, die häufig überflutet werden und niedrigere Sauerstoffkonzentrationen aufweisen als trockenere Böden. Wenn Sauerstoff wieder in den Boden oder in das Wasser gelangt, beginnt die aerobe Atmung von neuem.