Atmosferische zuurstof is vereist voor alle terrestrische en waterplanten en dieren voor de ademhaling: de afbraak van organische verbindingen voor koolstof en energie die nodig is voor cellulair onderhoud en groei. Planten en dieren brengen vervolgens zuurstof terug naar de atmosfeer, grond of water, hoewel er meerdere routes zijn om zuurstof te nemen, voornamelijk door interactie met andere moleculen in bodem en water.

Lucht, bodem en water

De atmosfeer van de aarde heeft een zuurstofconcentratie van 21 procent en het element wordt snel gefietst tussen planten, dieren en de atmosfeer door middel van fotosynthese en ademhaling. In water beweegt zuurstof veel langzamer, dus zuurstofverbruik via ademhaling overschrijdt vaak de productie door fotosynthese, wat resulteert in dagelijkse verschuivingen in concentraties opgeloste zuurstof. Evenzo is de penetratie van zuurstof in verzadigde grond veel langzamer dan in droge grond, wat leidt tot verschillende zuurstofconcentraties in verschillende delen van de bodem. Dit heeft weer invloed op het verdere zuurstoftransport.

Fotosynthese

In de fotosynthese wordt koolstofdioxide in de bladeren van planten omgezet in glucose. Zuurstof is een bijproduct van fotosynthese en wordt door de planten terug in de atmosfeer afgegeven. Het kan ook via het wortelsysteem vrijkomen en zuurstof aan de grond geven. Ondergedompelde waterplanten en fytoplankton laten zuurstof vrij die tijdens de fotosynthese in het water wordt geproduceerd. Zowel terrestrische als waterplanten maken zuurstof beschikbaar voor ademhaling door andere planten en dieren.

Ademhaling

Ademhaling is een cellulair proces dat wordt uitgevoerd door zowel planten als dieren. Tijdens de ademhaling wordt moleculaire zuurstof gebruikt om organische koolstofverbindingen af ​​te breken. Bij dieren komt deze koolstof van het voedsel dat ze consumeren, terwijl koolstof in planten wordt verkregen tijdens fotosynthese. Ademhaling die zuurstof vereist, wordt aërobe ademhaling genoemd en bestaat uit zuurstof die elektronen uit koolstof aanvaardt. Andere elementen dan zuurstof kunnen worden gebruikt om elektronen uit koolstof te accepteren, hoewel ze minder efficiënt zijn.

Anaërobe ademhaling

Zuurstof levert de meeste energie aan planten, dieren en microben tijdens ademhaling. Wanneer echter alle zuurstof in water of verzadigde grond is verbruikt, kunnen sommige microben andere verbindingen vervangen door zuurstof, waaronder ijzer, mangaan, nitraat en sulfaat, in een proces dat bekend staat als anaerobe ademhaling. Anaërobe ademhaling komt veel voor in wetlandbodems, die vaak worden overstroomd en lagere zuurstofconcentraties hebben dan drogere gronden. Wanneer zuurstof de grond of het water binnendringt, begint de aerobe ademhaling opnieuw.