Кислородная катастрофа

Задержка в образовании кислородной атмосферы: A) - биосфера не производит кислород, B) - кислород производится, но поглощается в океанах и осадочных породах C) - кислород начинает выделяться из океанов, но поглощается на суше, а также идет на образование озонового слоя.

Кислородная катастрофа (кислородная революция) - коренное изменение окружающей среды, случившейся примерно 2,4 миллиардов лет назад во время сидерийського периода в начале протерозойской эры.

Примерно 2,7 миллиарда лет назад атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа (около 90%). С появлением живых организмов, которые начали использовать фотосинтез, поглощая углекислый газ и вырабатывая значительное количество кислорода, состав атмосферы претерпел кардинальные изменения. В современную геологическую эру содержание углекислого газа в атмосфере составляет около 0,03%. Соответственно, значительно снизился атмосферное давление. Это привело к экологической катастрофе, поскольку кислород ядовит для анаэробных организмов, которые доминировали в то время. Изменение состава атмосферы привела к массового вымирания видов. Анаэробные бактерии уцелели лишь глубоко под водой и на земле, где доступ кислорода ограничен. Однако эта экологическая катастрофа создала предпосылки для развития энергетически выгодного кислородного обмена в живых организмах и расцвета жизни в последующие эпохи.


Задержка

Между возникновением фотосинтеза и кислородной катастрофой была задержка в 300 млн. лет.

Одно из предложены объяснений задержки - тектонические изменения, которые привели к появлению морских шельфов, на которых органический углерод мог откладываться в виде осадка [1]. Кроме того, произведенный кислород связывался с ионами железа, которыми в то время был богат океан, образуя залежи железной руды. Однако эти механизмы не могут полностью объяснить природу задержки.

В 2006 году появилась новая гипотеза. Способные к фотосинтезу организмы также производят метан. Метан легко окисляется под действием ультрафиолетового облучения, связывая таким образом освобожденный кислород. Математическое моделирование атмосферы показало, что ей присуща бистабильность - могут существовать два разных равновесные состояния, в одном из которых содержание кислорода составляет 0,2%, а в другом - более 21%. К бистабильности приводит то обстоятельство, что в атмосфере с высоким содержанием кислорода возникает озоновый слой, обладающий способностью экранировать ультрафиолетовое излучение [2].


Примечания

  1. Lenton TM, HJ Schellnhuber, E. Szathm?ry Climbing The Co-evolution ladder - dx.doi.org / doi: 10.1038/431913a / / Nature. - Т. 431. - (2004) С. 913.
  2. Goldblatt C., TM Lenton, AJ Watson The Great Oxidation AT 2.4 Ga as a bistability in atmospheric oxygen due to UV shielding by ozone - www.cosis.net/abstracts/EGU06/00770/EGU06-J-00770.pdf / / Geophysical Research Abstracts. - Т. 8. - (2006) С. 00770.