O catastrofă a oxigenului (revoluția oxigenului) este o schimbare globală în compoziția atmosferei Pământului, care a avut loc chiar la începutul Proterozoicului în timpul perioadei sideriane cu aproximativ 2,45 miliarde de ani în urmă. Rezultatul catastrofei de oxigen a fost apariția oxigenului liber în compoziția atmosferei și o schimbare a caracterului general al atmosferei de la reducerea la oxidarea . Asumarea unei catastrofe de oxigen a fost făcută pe baza unei schimbări bruște a naturii sedimentării.
Compoziția exactă a atmosferei primare a Pământului este în prezent necunoscută, cu toate acestea, de regulă, oamenii de știință cred că s-a format ca urmare a degazării mantalei și a fost de natură restauratoare. Baza sa a fost dioxid de carbon , hidrogen sulfurat , amoniac , metan . Acest lucru este dovedit de:
Singura sursă semnificativă de oxigen molecular este biosfera , mai precis, organismele fotosintetice. Fotosinteza , se pare, a apărut în zorii existenței biosferei (cu 3,7-3,8 miliarde de ani), dar arheile și majoritatea grupurilor de bacterii au practicat fotosinteza anoxigenă , în care nu se produce oxigen.
Fotosinteza oxigenului a apărut în cianobacteriile în urmă cu 2,7–2,8 miliarde de ani [1] . Oxigenul eliberat a fost consumat aproape imediat pentru oxidarea rocilor, a compușilor dizolvați și a gazelor din atmosferă. O concentrație mare a fost creată doar local în covorașele bacteriene (așa-numitele „buzunare de oxigen”). După ce rocile și gazele de suprafață ale atmosferei s-au dovedit a fi oxidate, oxigenul a început să se acumuleze în atmosferă într-o formă liberă.
Deoarece marea majoritate a organismelor din acea vreme erau anaerobe , incapabile să existe la concentrații semnificative de oxigen, a avut loc o schimbare globală a comunităților: comunitățile anaerobe au fost înlocuite cu cele aerobe , limitate anterior doar la „buzunare de oxigen”; comunitățile anaerobe, dimpotrivă, au fost împinse în „buzunare anaerobe” (în sens figurat, „biosfera s-a întors pe dos”). Ulterior, prezența oxigenului molecular în atmosferă a condus la formarea unui ecran de ozon , care a extins semnificativ limitele biosferei și a dus la răspândirea unei respirații de oxigen mai favorabile din punct de vedere energetic (comparativ cu anaerobă).
Ca urmare a modificărilor compoziției chimice a atmosferei după catastrofa oxigenului, activitatea sa chimică s-a schimbat, s-a format stratul de ozon, iar efectul de seră a scăzut brusc . În consecință, planeta a intrat în era glaciației huroniene .
În octombrie 2015, geochimiștii de la Universitatea din Wisconsin - Madison , pe baza unui studiu al unui eșantion de jasp din Africa de Sud , datat cu 3,4-3,23 miliarde de ani, au prezentat o ipoteză despre începutul unei catastrofe de oxigen cu 830 de milioane de ani mai devreme [2] [3] .
În prezent, însuși fenomenul unei catastrofe de oxigen (care constă în faptul că activitatea organismelor fotosintetice a început, acumularea de oxigen asociată cu aceasta și transformarea condițiilor de pe suprafața planetei de la reducerea în oxidare) se află în serios. criticat. S-a stabilit că organismele fotosintetice producătoare de oxigen au apărut încă de la începutul Arheanului , dar oxigenul liber în atmosfera Pământului la răsturnarea dintre Archean și Proterozoic a apărut datorită modificărilor naturii vulcanismului terestru , iar acesta a fost un proces gradual și extins în timp, dar în niciun caz un eveniment unic. Acumularea carbonului organic, reflectând activitatea vitală a vechilor organisme fotosintetice, în Arhee a avut loc aproape la același nivel ca în epocile geologice ulterioare. Dar oxigenul format pe tot parcursul Archeanului nu s-a acumulat în atmosferă, ci a fost consumat rapid pentru oxidarea unor substanțe. Aceste substanțe erau probabil gaze vulcanice ( hidrogen sulfurat , dioxid de sulf , metan și hidrogen ) și compuși feroși (Fe2 + ). Schimbările în natura vulcanismului de la sfârșitul erei arheene, asociate cu formarea și stabilizarea plăcilor continentale , au redus fluxul acestor gaze în atmosfera Pământului antic, iar oxigenul a început în cele din urmă să se acumuleze. Dar în cea mai mare parte a Proterozoicului de după Arhean , nivelul de oxigen din atmosfera Pământului nu a crescut și, în general, a rămas scăzut, s-au observat chiar și perioade de scădere a acestuia. Și abia la sfârșitul Proterozoicului, din motive necunoscute, a avut loc al doilea salt de oxigen, cu care este asociată apariția organismelor multicelulare . Potrivit unei versiuni, o nouă creștere a conținutului de oxigen din biosferă la sfârșitul erei proterozoice s-a datorat faptului că organismele planctonice care locuiesc în hidrosferă au dobândit capacitatea de a precipita materia organică formată în timpul morții organismelor vii din coloană de apă la fund (așa-numitul transport de peleți), eliminându-l astfel din ciclul biologic. Prin urmare, o parte semnificativă a oxigenului care a fost cheltuit pentru oxidarea materiei organice moarte în dioxid de carbon și apă a fost eliberată și, ca urmare, oxigenul a început să se acumuleze.
Toate acestea împreună sugerează că „Marele Eveniment al Oxigenului” ar trebui considerat ca un proces foarte extins în timp, cu o durată de cel puțin 1,5 miliarde de ani, care a avut două salturi pronunțate (aproximativ 2,5 miliarde și 0,8–0,9 miliarde de ani în urmă) și cel puțin o picătură (acum aproximativ 2,1 miliarde de ani) în oxigenul atmosferic. Și toate aceste evenimente au fost în principal rezultatul modificărilor proceselor vulcanice și al relațiilor geochimice, mai degrabă decât al schimbărilor în activitatea biologică și metabolism.
O caracteristică interesantă a salturilor de oxigen sunt glaciațiile globale care le-au urmat ( glaciația huroniană și criogenia ). Se presupune că glaciația Huron a fost cauzată de o scădere a conținutului de metan din atmosferă din cauza scăderii emisiilor sale din activitatea vulcanică pe fondul oxidării sale suplimentare de către oxigenul care a apărut în atmosferă. Debutul Criogeniei a fost cauzat, așa cum era de așteptat, de prăbușirea supercontinentului antic Rodinia , care a dus la o scădere a conținutului de dioxid de carbon din atmosferă (în timpul dezintegrarii, au avut loc revărsări masive de bazalt de-a lungul marginilor faliilor , care a legat chimic dioxidul de carbon atmosferic). Scăderea concentrației de gaze cu efect de seră cauzată de aceasta a dus la răciri globale ale Pământului de diferite scări și durate [4] [5] [6] [7] .
| biologie evolutivă | |
|---|---|
| procese evolutive | |
| Factori de evoluție | |
| Genetica populației | |
| Originea vieții | |
| Concepte istorice | |
| Teoriile moderne | |
| Evoluția taxonilor | |