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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 necessaria al mantenimento e alla crescita cellulare. Le piante e gli animali restituiscono quindi ossigeno all'atmosfera, al suolo o all'acqua, anche se ci sono più percorsi che l'ossigeno può assumere, 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 ciclicizzato tra piante, animali e atmosfera attraverso la fotosintesi e la respirazione. In 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 cambiamenti giornalieri nelle concentrazioni di ossigeno disciolto. Allo stesso modo, la penetrazione di 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 ulteriormente il 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 il sistema radicale, fornendo ossigeno al suolo. La vegetazione acquatica sommersa e il fitoplancton rilasciano ossigeno prodotto durante la fotosintesi nell'acqua. Sia le piante terrestri che quelle acquatiche rendono l'ossigeno disponibile per la respirazione da 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 scomporre 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 definita respirazione aerobica e consiste nell'ossigeno che accetta elettroni 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 presente nell'acqua o nel suolo saturo è stato consumato, alcuni microbi possono sostituire altri composti con ossigeno, tra cui ferro, manganese, nitrato e solfato, in un processo noto come respirazione anaerobica. La respirazione anaerobica è comune nei terreni delle zone umide, che sono spesso allagati e hanno concentrazioni di ossigeno inferiori rispetto ai terreni più asciutti. Quando l'ossigeno rientra nel suolo o nell'acqua, la respirazione aerobica ricomincia.