Průměrná Koncentrace Kyslíku v Atmosféře: Komplexní Přehled

19.03.2026

Atmosféra je plynný obal Země, který sahá od zemského povrchu do výšek několika desítek tisíc km. Tvoří ji směs plynů označovaná jako vzduch, dále směs tuhých a tekutých částic. Atmosféra se účastní rotačního i evolučního pohybu Země.

Mezi atmosférickými plyny má nejvyšší zastoupení dusík (78 %) a kyslík (21 %). Ostatní plyny (argon, oxid uhličitý, neon, hélium, metan, krypton, vodík, oxid dusný, xenon, oxid siřičitý, ozón, oxid dusičitý) mají jen malé zastoupení. Chemické složení atmosféry je zhruba konstantní asi do výšky 100 km. Výjimku tvoří oxid uhličitý, jehož množství se mění v čase a místě, a ozón, který má nejvyšší koncentrace zhruba ve výšce 22 km.

Dnes má kyslík 21% zastoupení v našem ovzduší, ale v minulosti tomu tak nebylo. V prvních 2 miliardách let historie Země se kyslík v naší atmosféře téměř vůbec nevyskytoval. Vědci z MIT uvádějí, že první významný a nevratný příliv kyslíku do zemské atmosféry nastal již před 2,33 miliardami let. Toto období označují jako počátek velkého okysličování. A podle vzorků sedimentace tuto dobu mohou určit poměrně přesně - plus minus 7 milionů let.

Změny ve složení atmosféry vlivem vypouštění nejrůznějších chemických látek dosáhly během posledních několika let až desetiletí takových rozměrů, že jejich následky se začínají v současné době projevovat na nejrůznějších místech a za nejrůznějších situací. V tomto příspěvku si dovolíme poukázat na vliv fenoménu, o němž se v posledních letech dosti mluví, a který se jmenuje úbytek stratosférického ozónu.

Z jeho celkového množství se v přízemních vrstvách vzduchu vyskytuje 8 - 15 %, zbývající část dosahuje maximálních koncentrací ve výškách od 20 do 25 km. Je nutno si uvědomit, že ozón je poměrně jedovatý a proto jej v přízemní vrstvě považujeme za významný škodlivý činitel (někdy se označuje jako "špatný" ozón), zatímco ve stratosféře pohlcuje škodlivé ultrafialové záření ("dobrý" ozón).

Čtěte také: Imise a kvalita ovzduší

Vlivem nekontrolovaného vypouštění především halogenovaných chlorofluorouhlovodíků (CFC), často označovaných jako freony, v poválečném období, začalo docházet koncem sedmdesátých let nejdříve nad jižními polárními oblastmi, kde byli příznivější podmínky, k redukci ozónové vrstvy o poměrně značné hodnoty (známé "ozónové díry"). S úbytkem celkového množství ozónu souvisí i nárůst dávek ultrafialového záření, přičemž biologicky nejvýznamnější pás spektra, označovaný jako UVB, se nachází v intervalu od 280 do 320 nm.

Monitorováním stavu ozónové vrstvy nad naším územím se zabývá již od roku 1962 pobočka Českého hydrometeorologického ústavu v Hradci Králové. Za toto období bylo možno stanovit poměrně s dostatečnou přesností průměrné hodnoty pro jednotlivé dny v roce a od těchto průměrů se stanovují odchylky, tak jak se s nimi lze setkat ve sdělovacích prostředcích.

Změny v koncentracích plynů v atmosféře, zejména oxidu uhličitého, mají významný vliv na klima Země. Zvyšující se koncentrace skleníkových plynů vedou k silnějšímu skleníkovému efektu, což způsobuje oteplování planety. Od průmyslové revoluce narostly teploty vzduchu v průměru o 1,2 °C, většinu tepla pohltila voda v oceánech.Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře vzrostla na rekordních 419 ppm (částic z milionu). Jde o průměr hodnot naměřených v dubnu a v květnu na havajské observatoři Mauna Loa. Ke zvyšování koncentrace CO₂ v atmosféře přispívá zejména spalování fosilních paliv.

Oxid uhličitý se na Zemi dostává do atmosféry sopečnou činností, oxidací organických látek (vlastně uhlíku obecně) a tedy i spalováním fosilních paliv. V atmosféře ho přibývá, je považován za jednu z hlavních příčin globálního oteplování.

Cyklus uhlíku: Oxid uhličitý odebírají z atmosféry autotrofní organizmy (především zelené rostliny), které z CO2 a vody produkují za pomoci sluneční energie cukry. Ty pak rostlinám slouží jako zdroj energie a k produkci dalších organických látek. Naopak zpět do atmosféry se CO2 dostává dýcháním jak rostlin, tak živočichů, rozkladem organické hmoty pomocí hub a bakterií a spalováním organického materiálu.

Čtěte také: Koncentrace mikroorganismů v ovzduší

Část organického materiálu se dostává do sedimentů a je překryta usazeninami. Postupně se mění v uhlí, ropu a zemní plyn. Tím je uhlík na velmi dlouhou dobu vyřazen z oběhu. Jen jeho malá část je využitelná jako ložiska paliv, naprostá většina je rozptýlená v hornině. Do atmosféry se může vrátit spalováním (ať už přírodním, nebo zužitkováním jako energetická surovina), nebo také při zvětrávání horniny.

Horniny obsahující křemík a vápník zvětrávají působením CO2. Tím vznikají rozpustné produkty, jako je kyselina křemičitá a vápenaté a bikarbonátové ionty. Voda je splachuje do moře. Tam dochází k jejich srážení a usazování v podobě křemene a vápence, velmi často za spolupráce různých organizmů. Z bikarbonátů se při tomto procesu vrací do atmosféry pouze polovina CO2. Ostatní oxid uhličitý je na velmi dlouhou dobu vyřazen z oběhu.

Při posunu zemských desek se v místech, kde se oceánská deska podsouvá pod kontinentální, dostávají sedimenty do velké hloubky. Uhličitany a křemičitany tam spolu reagují, CO2 se uvolňuje a při sopečné činnosti se vrací do atmosféry. Vrásněním se dostávají horniny na povrch a cyklus se může opakovat.

Čím více bude v atmosféře oxidu uhličitého, tím více a rychleji bude přibývat organické hmoty, a také tím rychleji bude probíhat zvětrávací proces. Zrychlí se ukládání organické hmoty a uhličitanů v sedimentu, ale zároveň také odstraňování oxidu uhličitého z atmosféry. V podstatě jde o klasickou zpětnou vazbu. Ještě lépe bude tento proces fungovat při zvýšení oxidu uhličitého v atmosféře spolu se zvýšením teploty. Čím bude tepleji, tím bude rychlejší zvětrávání a zároveň i odstraňování CO2 z atmosféry.

Závažnou otázkou však je, jestli je oxidu uhličitého v atmosféře dostatek nebo nedostatek. Celkem dobře o tom vypovídají současné rostliny. Ty získávají organické látky na stavbu svých těl pomocí fotosyntézy. Nižší obsah oxidu uhličitého vede k jejímu zpomalení, naopak vyšší znamená zrychlení. Optimum v atmosféře by tedy mohlo být až pětinásobek současné hodnoty.

Čtěte také: Jednotky měření v ovzduší

Od začátku prvohor v kambriu až do permu obsah oxidu uhličitého postupně klesal, pak po jeho zvýšení během triasu následoval pokles až do současnosti (za pozornost stojí, že v permu bylo na Zemi rozsáhlé zalednění a na hranici mezi permem a triasem největší známé vymírání). Nejnižší hodnoty jsou v současnosti. To znamená, že dnešní obsah oxidu uhličitého v atmosféře je (velmi mírně řečeno) podprůměrný.

Celkovému obsahu oxidu uhličitého odpovídá množství biomasy (souhrnné hmoty živých organizmů). Podle některých autorů se snižuje již celou miliardu let. Perspektiva není příliš optimistická, jak oxidu uhličitého, tak i biomasy bude postupně ubývat. Zároveň bude v atmosféře i méně kyslíku. Rostliny dnes mají více průduchů než v třetihorách, potřebují lepší přístup k oxidu uhličitému. Více průduchů ale znamená pro rostlinu menší odolnost proti suchu.

V atmosféře s vyšším obsahem oxidu uhličitého lze získat vyšší výnosy (toho se využívá při pěstování rostlin ve skleníku). Dokonce i scénáře IPCC předpokládají, že vyšší obsah CO2 v atmosféře bude mít za následek růst biomasy a čisté primární produkce. Zvýšení zemědělské produkce by mohlo být 7 - 8 %. Rostliny v prostředí, kde je více CO2 také lépe snášejí sucho. Novější scénáře nevyznívají už tak jednoznačně optimisticky, nicméně v zemědělství, kde je možno dodávat potřebné další živiny hnojením, jsou výhody zvýšeného obsahu CO2 v atmosféře nesporné.

Proč tedy množství oxidu uhličitého v atmosféře naší planety stále ubývá? Hybnou silou recyklace oxidu uhličitého je kontinentální drift. Bez něj by se uhlík (a uhličitany) nahromadily v sedimentech a život na Zemi by se vrátil k jednoduchým formám, nejspíše k bakteriím. Jenomže žádná recyklace není dokonalá. Navíc i sopečná činnost je v různých obdobích různě intenzivní. Část uhlíku tak přetrvává v zemské kůře velmi dlouho, toto množství se navíc postupně zvyšuje. Oxid uhličitý se neztratil. Je jen naprostou většinou uložen v zemské kůře a vyřazen z oběhu.

Kontinentální drift způsobil i současnou klimatickou anomálii. Doby ledové jsou ve skutečnosti naprosto netypickou a vzácnou událostí. K zalednění je nutná vhodná konfigurace pevnin, a právě kontinentální drift je posunuje. Kontinentální drift je poháněn především radioaktivním teplem. Zásoba radioaktivních atomů se velmi pomalu, ale přece jen snižuje. V daleké budoucnosti se zastaví i pohyb kontinentů a velmi zpomalí nebo skončí i recyklační cykly, kterých se účastní uhlík. Z hlediska historie Země je současné mírné zvýšení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře naprosto nepodstatnou epizodou. Vlastně může vrátit podmínky na naší planetě kousek do minulosti. Múže to mít i nesporné výhody. Za posledních 6 000 let lidé způsobili snížení masy živé vegetace asi o 30%. Díky zvýšení CO2 v atmosféře a vyšší teplotě by se mohl stav napravit během pouhého století. Je však nutno upozornit, že různé druhy rostlin budou reagovat rozdílně.

Daleko výhodnější je péče o životní prostředí včetně udržení mikroklimatických lokalit. Krajina, která je členěná do různých celků, je i odolnější vůči případným klimatickým změnám. I u nás se zachovaly druhy z chladného období glaciálů, stejně, jako některé druhy z předchozích meziledových dob.

V průběhu existence Země docházelo k extrémním výkyvům klimatu, složení atmosféry, povrchu, teploty apod. Před vznikem života byla Země nehostinná podobně jako řada jiných planet. Úplně na začátku pravděpodobně neměla jasně zformovaný pevný povrch. Později, když trochu vychladla, vznikla skořápka a atmosféra. Ta obsahovala chemické prvky potřebné pro typ života založený na uhlíku - z třetiny CO2, dále pára, amoniak, sirovodík, metan atd. Žádný plynný kyslík. Ten byl vázán v CO2. Po miliardě let existence planety (4 miliardy před dneškem) díky silnému slunečnímu záření vznikly organické molekuly. Ty nějak utvořily první primitivní prokaryotní buňku - bakterii.

Po dalších dvou miliardách let (všimněte si, že jsme ještě ani nezačali a už jsme v půlce historie života. Ano, vývoj života není lineární, nýbrž exponenciální) vznikly sinice - buňky, které zvládly fotosyntézu. Tak vznikl první vzdušný kyslík! Byla to odpadní látka sinic. Kyslík pak v moři začal chemicky reagovat s kdečím. Třeba tvořil kameny - oxidy. Později, když už všechno v moři vyoxidovalo, začal unikat do atmosféry. Také vznikly pokročilejší eukaryotické buňky s jádrem. Dodejme, že sinice vládly světu další skoro 2 miliardy let. Až do času přes půl miliardou let to byly nejvíce zastoupené organizmy na Zemi.

Po několika stech milionech let dosáhla díky fotosyntéze koncentrace kyslíku 4%. Z dnešního pohledu jsou 4% kyslíku nic, ale tehdy prostě žili jiné organizmy než dnes. Takže: Kyslíkový odpad byl pro tehdejší organizmy prudkým jedem. V atmosféře způsobil dvě události: první obrovské vymírání a také kompletní zamrznutí planety (Huronské zalednění). Šlo v podstatě o první (a daleko největší) dobu ledovou. Je to zajímavější o to, že předtím byla teplota planety podstatně vyšší než dnes. Však také atmosféra byla mimo toho kyslíku plná skleníkových plynů. Led na oceánu měl několik kilometrů a vydržel další čtvrtmiliardu let, ale nakonec díky skleníkovým plynům pomalu roztál.

Buňky se různě spojovaly, z různých typů vznikaly organely v jiných typech apod. S jejich rozvojem se řádově zefektivnila i fotosyntéza. K čemu to tak mohlo vést? Samozřejmě k další době ledové (Stuartovské zalednění). Po dalších necelých 100 milionů let se Země opět stala ledovou koulí. Potom skončilo prekambriální období Země (geologické období, které trvalo 90% života planety) i Věk sinic (40%) a začaly prvohory, konkrétně kambrium - mořská evoluční exploze. Jenže život něco stojí. Atmosféra se zase proměnila a ledovce opět zmasivněly a ochladilo se (i když zdaleka ne tak výrazně jako bylo Huronské nebo Stuartovské zalednění). Rostliny mrtvé z důvodu vyčerpané potravy ve formě CO2 uvolnily metan a pro změnu všechno roztálo a výrazně se oteplilo a to zase zabilo tehdy už existující primitivní živočichy.

Potom se život přesunul z moře a vznikly aerobní organizmy, které dýchají vzduch. Po celé planetě se také rozšířily přesličky a plavuně. Tehdejších 3000 ppm CO2 pro ně byl ráj a dalo jim to možnost dorůst kolosálních rozměrů. Život byl úplně jiný než dnes. Postupně vznikaly roztodivné tvary všeho možného. Naše fantazie dneska vůbec nestačí na to, co se tehdy dělo. Po nějaké době přesličky ale většinu CO2 přeměnily na kyslík a CO2 se dostalo na pouhých 500 ppm. CO2 tedy docházel, zato kyslíku bylo více než dvojnásobek dnešních hodnot. V atmosféře způsoboval obrovské množství požárů. Ty se díky neskutečně šířily. Jednou vznikl dokonce globální požár. A na oheň přesličky dojely. Vyhořel při tom skoro veškerý kyslík z atmosféry, představte si ten oheň! Svět zahalil na dlouho popel a střídaly se krátké doby ledové a horka. A vzhledem k tomu, že kyslík byl najednou na cca polovině dnešních hodnot, živočichové se samozřejmě udusili. Představte si rozdíl mezi atmosférou v ČR a na Mt. Everestu. Tak ten skok v obsahu kyslíku byl v Permu ještě o půlku větší.

Během druhohor dorůstali živočichové velmi malých velikostí. Nikoliv však dinosauři. Ti dokázali fungovat i při těchto malých koncentracích kyslíku a ovládly planetu. Vládli až do pádu meteoritu, který vytvořil Karibské moře. No a jakmile se to uklidnilo, začaly třetihory a rozmohli se savci. Dodejme, že sem tam se v historii děly ještě menší vymírání, často lokální nebo z důvodu pádu meteoritů. Vymírání (až na meteority) pokaždé primárně způsobilo vyčerpání CO2. V takové situaci se potom na Zemi vždycky muselo stát něco mimořádného, co CO2 vrátilo zpět do atmosféry. Dneska jsme, co se týká CO2, shodou okolností na historických planetárních minimech. Takže vymírání dneska sice možná hrozí, ale rozhodně ne tím, že pálením fosilních paliv způsobujeme změny klimatu. Něco takového totiž vždycky v historii způsobilo přesný opak. Ba naopak.

Tabulka chemického složení čistého suchého vzduchu: