Luftsauerstoff wird von allen Land- und Wasserpflanzen und -tieren für die Atmung benötigt: den Abbau organischer Verbindungen für Kohlenstoff und Energie, die für den Erhalt 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 für Sauerstoff gibt, hauptsächlich durch Interaktion 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. Im Wasser bewegt sich Sauerstoff viel langsamer, so dass der Sauerstoffverbrauch durch die Atmung oft die Produktion durch die Photosynthese übersteigt, was zu täglichen Verschiebungen der gelösten Sauerstoffkonzentrationen führt. Ebenso ist das Eindringen von Sauerstoff in gesättigte Böden viel langsamer als in trockene Böden, was zu unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen in verschiedenen Teilen des Bodens führt. Dies wiederum beeinflusst den weiteren Sauerstofftransport.
Photosynthese
Bei der Photosynthese wird atmosphärisches Kohlendioxid in den Blättern der Pflanzen in Glukose umgewandelt. Sauerstoff ist ein Nebenprodukt der Photosynthese und wird von den Pflanzen wieder in die Atmosphäre abgegeben. Es kann auch durch das Wurzelsystem freigesetzt werden und den Boden mit Sauerstoff versorgen. Unterwasservegetation und Phytoplankton geben den bei der Photosynthese produzierten Sauerstoff an das Wasser ab. Sowohl terrestrisch als auch im Wasser Pflanzen machen Sauerstoff für die Atmung durch andere Pflanzen und Tiere verfügbar.
Atmung
Die Atmung ist ein zellulärer Prozess, der sowohl von Pflanzen als auch von Tieren durchgeführt wird. Bei der Atmung wird molekularer Sauerstoff verwendet, um organische Kohlenstoffverbindungen abzubauen. Bei Tieren stammt dieser Kohlenstoff aus der Nahrung, die sie konsumieren, während Kohlenstoff bei Pflanzen während der Photosynthese gewonnen wird. Atmung, die Sauerstoff benötigt, wird als aerobe Atmung bezeichnet und besteht darin, dass Sauerstoff Elektronen aus Kohlenstoff aufnimmt. Andere Elemente als Sauerstoff können verwendet werden, um Elektronen von 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 im Wasser oder im gesättigten Boden verbraucht wurde, können einige Mikroben andere ersetzen Verbindungen für Sauerstoff, einschließlich Eisen, Mangan, Nitrat und Sulfat, in einem als anaerob bezeichneten Prozess Atmung. Anaerobe Atmung ist in Feuchtgebieten üblich, die häufig überflutet werden und eine geringere Sauerstoffkonzentration aufweisen als trockenere Böden. Wenn Sauerstoff wieder in den Boden oder das Wasser gelangt, setzt die aerobe Atmung wieder ein.