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El oxígeno es necesario para que los seres vivos realicen una de sus principales funciones: la respiración. Este elemento es imprescindible para los organismos; sin él, mueren en un tiempo que varía de segundos a horas, según sus capacidades. Gracias al proceso de la respiración, el oxígeno es llevado a las células para que estas puedan obtener energía y funcionar de forma óptima.
Aunque las plantas consumen cierta cantidad de oxígeno, son eminentemente productoras. Para ellas, absorber dióxido de carbono es completamente necesario para comenzar su fotosíntesis y originar oxígeno como subproducto, el cual les sirve para producir su alimento. Una parte del O se consume durante la descomposición de los seres vivos a la litosfera; por ejemplo, a través del carbonato de calcio de las conchas de algunos moluscos.
El oxígeno también es imprescindible para que la combustión y otras reacciones químicas y biológicas puedan realizarse. Otra pequeña parte se convierte en ozono, el cual forma una capa en la alta atmósfera que protege la biosfera de la intensa radiación solar e impide que el calor escape y se enfríe el planeta.
En cuerpos de agua donde el nivel de oxígeno es muy bajo, ya sea por la proliferación de bacterias o algas que lo consumen todo, por contaminación u otra razón, aparece lo que se llama hipoxia; en aguas hipóxicas no suele haber vida acuática.