Planeta noastră este un sistem complex care se dezvoltă dinamic de peste 4,5 miliarde de ani. Toate componentele acestui sistem (corpul solid al Pământului, hidrosfera, atmosfera, biosfera), interacționând între ele, s-au schimbat continuu într-o relație complexă, uneori neevidentă. Pământul modern este un rezultat intermediar al acestei lungi evoluții.
Una dintre cele mai importante componente ale sistemului pe care îl reprezintă Pământul - atmosfera, care este în contact direct cu litosfera și cu învelișul de apă și cu biosfera și cu radiația solară. În unele etape ale dezvoltării planetei noastre, atmosfera a suferit modificări foarte semnificative cu consecințe de amploare. O astfel de schimbare globală se numește catastrofa oxigenului. Semnificația acestui eveniment în istoria Pământului este excepțional de mare. La urma urmei, cu el a fost legată dezvoltarea ulterioară a vieții pe planetă.
Ce este o catastrofă de oxigen
Termenul a apărut la începutul celei de-a doua jumătate a secolului al XX-lea, când, pe baza studiului proceselor de sedimentare precambriană,concluzie despre creșterea bruscă a conținutului de oxigen până la 1% din cantitatea actuală (punctele Pasteur). Ca urmare, atmosfera a asumat un caracter constant oxidant. Aceasta, la rândul său, a condus la dezvoltarea unor forme de viață care utilizează respirația cu oxigen mult mai eficientă în locul fermentației enzimatice (glicoliză).
Cercetările moderne au adus perfecții semnificative teoriei existente anterior, arătând că conținutul de oxigen de pe Pământ atât înainte, cât și după limita arhean-proterozoică a fluctuat semnificativ și, în general, istoria atmosferei este mult mai complicată decât anterior. gând.
Atmosfera antică și activitățile vieții primitive
Compoziția primară a atmosferei nu poate fi stabilită cu acuratețe absolută și era puțin probabil să fie constantă în acea epocă, dar este clar că se bazează pe gazele vulcanice și pe produsele interacțiunii lor cu rocile. a suprafetei terestre. Este semnificativ că printre ei nu ar putea fi oxigen - nu este un produs vulcanic. Atmosfera timpurie a fost astfel restauratoare. Aproape tot oxigenul atmosferic este de origine biogenă.
Condițiile geochimice și de insolație au contribuit probabil la formarea covorașelor - comunități stratificate de organisme procariote, iar unele dintre ele puteau deja să efectueze fotosinteza (întâi anoxigenă, de exemplu, pe bază de hidrogen sulfurat). Destul de curând, se pare că deja în prima jumătate a Archeanului, cianobacteriile au stăpânit fotosinteza oxigenului de în altă energie,care a devenit vinovatul procesului, care a primit numele catastrofei de oxigen de pe Pământ.
Apă, atmosferă și oxigen în Archean
Trebuie amintit că peisajul primitiv s-a remarcat în primul rând prin faptul că nu este cu adevărat legitim să vorbim despre o limită stabilă pământ-mare pentru acea epocă din cauza eroziunii intense a pământului din cauza lipsei de plante.. Ar fi mai corect să ne imaginăm zone vaste inundate adesea cu o coastă extrem de instabilă, așa cum au fost condițiile de existență a covorașelor de cianobacterie.
Oxigenul eliberat de ei - produse reziduale - a intrat în ocean și în straturile inferioare, apoi în straturile superioare ale atmosferei Pământului. În apă, el a oxidat metalele dizolvate, în primul rând fier, în atmosferă - gazele care făceau parte din aceasta. În plus, s-a cheltuit pe oxidarea materiei organice. Nu a avut loc nicio acumulare de oxigen, au avut loc doar creșteri locale ale concentrației sale.
Stabilirea îndelungată a unei atmosfere oxidante
În prezent, creșterea oxigenului de la sfârșitul Arheanului este asociată cu modificări ale regimului tectonic al Pământului (formarea crustei continentale reale și formarea tectonicii plăcilor) și schimbarea naturii activității vulcanice cauzată de lor. A avut ca rezultat o scădere a efectului de seră și o glaciație lungă Huron, care a durat de la 2,1 la 2,4 miliarde de ani. De asemenea, se știe că s altul (acum aproximativ 2 miliarde de ani) a fost urmat de o scădere a conținutului de oxigen, motivele pentru care sunt încă neclare.
Pe parcursul aproape întregului Proterozoic, până în urmă cu 800 de milioane de ani, concentrația de oxigen din atmosferă a fluctuat, rămânând, totuși, în medie foarte scăzută, deși deja mai mare decât în Arhean. Se presupune că o astfel de compoziție instabilă a atmosferei este asociată nu numai cu activitatea biologică, ci și în mare măsură cu fenomenele tectonice și cu regimul vulcanismului. Putem spune că catastrofa de oxigen din istoria Pământului s-a întins timp de aproape 2 miliarde de ani - nu a fost atât un eveniment, cât un proces complex de lungă durată.
Viață și oxigen
Apariția oxigenului liber în ocean și atmosferă ca produs secundar al fotosintezei a dus la dezvoltarea unor organisme aerobe capabile să asimileze și să utilizeze acest gaz toxic în viață. Acest lucru explică parțial faptul că oxigenul nu s-a acumulat pentru o perioadă atât de lungă: formele de viață au apărut destul de repede pentru a-l utiliza.
Explozia de oxigen la limita arhean-proterozoică se corelează cu așa-numitul eveniment Lomagundi-Yatulian, o anomalie izotopică a carbonului care a trecut prin ciclul organic. Este posibil ca această creștere să fi condus la creșterea vieții aerobe timpurii, așa cum este exemplificat de biota Francville datată cu aproximativ 2,1 miliarde de ani în urmă, care include presupuse primele organisme multicelulare primitive de pe Pământ.
În curând, după cum sa menționat deja, conținutul de oxigen a scăzut și apoi a fluctuat în jurul unor valori destul de scăzute. Poate un fulger de viață care a provocat un consum crescut de oxigen,care era încă foarte mic, a jucat un anumit rol în această toamnă? În viitor, totuși, au trebuit să apară un fel de „buzunare de oxigen”, în care viața aerobă a existat destul de confortabil și a făcut încercări repetate de a „atinge nivelul multicelular”.
Consecințele și semnificația catastrofei de oxigen
Deci, schimbările globale în compoziția atmosferei nu au fost, după cum sa dovedit, catastrofale. Cu toate acestea, consecințele lor au schimbat radical planeta noastră.
Au apărut forme de viață care își construiesc activitatea de viață pe o respirație extrem de eficientă a oxigenului, ceea ce a creat condițiile prealabile pentru complicația calitativă ulterioară a biosferei. La rândul său, nu ar fi fost posibil fără formarea stratului de ozon din atmosfera Pământului - o altă consecință a apariției oxigenului liber în acesta.
În plus, multe organisme anaerobe nu s-au putut adapta prezenței acestui gaz agresiv în habitatul lor și s-au stins, în timp ce altele au fost forțate să se limiteze la existența în „buzunare” fără oxigen. Conform expresiei figurative a omului de știință sovietic și rus, microbiologul G. A. Zavarzin, biosfera „s-a întors pe dos” ca urmare a catastrofei oxigenului. Consecința acestui fapt a fost al doilea mare eveniment de oxigen la sfârșitul Proterozoicului, care a dus la formarea finală a vieții multicelulare.
