L'ossigeno atmosferico è richiesto da tutte le piante e gli animali terrestri e acquatici per la respirazione: la scomposizione dei composti organici per il carbonio e l'energia necessari al mantenimento e alla crescita cellulare. Le piante e gli animali restituiscono quindi ossigeno all'atmosfera, al suolo o all'acqua, sebbene ci siano più percorsi per l'ossigeno da prendere, principalmente interagendo con altre molecole nel suolo e nell'acqua.
Aria, suolo e acqua
L'atmosfera terrestre ha una concentrazione di ossigeno del 21 percento e l'elemento viene rapidamente scambiato tra piante, animali e atmosfera attraverso la fotosintesi e la respirazione. Nell'acqua, l'ossigeno si muove molto più lentamente, quindi il consumo di ossigeno attraverso la respirazione spesso supera la produzione attraverso la fotosintesi, con conseguenti variazioni giornaliere nelle concentrazioni di ossigeno disciolto. Allo stesso modo, la penetrazione dell'ossigeno nel suolo saturo è molto più lenta rispetto al suolo secco, il che porta a diverse concentrazioni di ossigeno in diverse parti del suolo. Questo, a sua volta, influenza l'ulteriore trasporto di ossigeno.
Fotosintesi
Nella fotosintesi, l'anidride carbonica atmosferica viene convertita in glucosio all'interno delle foglie delle piante. L'ossigeno è un sottoprodotto della fotosintesi e viene rilasciato dalle piante nell'atmosfera. Può anche essere rilasciato attraverso l'apparato radicale, fornendo ossigeno al terreno. La vegetazione acquatica sommersa e il fitoplancton rilasciano nell'acqua l'ossigeno prodotto durante la fotosintesi. Sia terrestre che acquatico le piante producono ossigeno disponibile per la respirazione di altre piante e animali.
Respirazione
La respirazione è un processo cellulare eseguito da piante e animali. Durante la respirazione, l'ossigeno molecolare viene utilizzato per abbattere i composti organici del carbonio. Negli animali, questo carbonio proviene dal cibo che consumano, mentre il carbonio nelle piante si ottiene durante la fotosintesi. La respirazione che richiede ossigeno è chiamata respirazione aerobica e consiste in elettroni che accettano ossigeno dal carbonio. Elementi diversi dall'ossigeno possono essere utilizzati per accettare elettroni dal carbonio, sebbene siano meno efficienti.
Respirazione anaerobica
L'ossigeno fornisce la massima energia a piante, animali e microbi durante la respirazione. Tuttavia, quando tutto l'ossigeno nell'acqua o nel terreno saturo è stato consumato, alcuni microbi possono sostituirne altri composti per l'ossigeno, tra cui ferro, manganese, nitrato e solfato, in un processo noto come anaerobico respirazione. La respirazione anaerobica è comune nei suoli delle zone umide, che sono spesso allagati e hanno concentrazioni di ossigeno inferiori rispetto ai suoli più asciutti. Quando l'ossigeno rientra nel suolo o nell'acqua, la respirazione aerobica ricomincia.