Новости химической науки > Медленное насыщение Земли кислородом подстегнуло эволюцию

Исследование, проведенное в Университетском Колледже Лондона, говорит о том, что потребовалось 100 миллионов лет медленного увеличения содержания кислорода в атмосфере и океанах Земли, чтобы его количество смогло резко подстегнуть бурное развитие животной жизни на Земле около 600 миллионов лет назад.

До настоящего времени не было известно, насколько быстро происходила оксигенация океанов и атмосферы Земли, а также когда началось бурное развитие фауны – до или после увеличения содержания кислорода. Результаты нового исследования говорят о том, что увеличение содержания кислорода гораздо более значимо, чем предполагалось ранее. Таким образом, наиболее вероятным представляется тот вариант, что начало эволюции животного мира было подстегнуто увеличением содержания кислорода, а не изменение поведения животных привело к увеличению насыщения экосистемы Земли кислородом.

Цикл селена в современном и протерозойском океане. (Рисунок из Nature Communications, doi:10.1038/ncomms10157)

Руководитель исследования, Филипп Погге фон Штрандманн (Philip Pogge von Strandmann), заявляет, что целью исследователей был поиск взаимосвязи эволюции климата нашей планеты и эволюции жизни на Земле. Основные вопросы заключаются в том, насколько активно живые системы модифицируют климат Земли, и в том, почему Земля обитаема в течение столь продолжительного времени.

Исследователи из различных Университетов Британии, США и Дании изучили процессы, протекавшие с изменением содержания кислорода, происходящие 770-520 миллионов лет назад. Для этого исследования использовались новые трейсеры в скальных породах США, Канады и Китая.

Для исследования были взяты образцы скальных пород, отлагавшихся на дне моря в различные времена, отобранные из различных географических зон. Скомбинировав эту мозаику, удалось восстановить глобальную модель, описывающую изменение содержания кислорода в океанах и атмосфере Земли. Измерение изотопного состава селена в скальных породах позволило определить, что для увеличения содержания кислорода в атмосфере до значений, близких к современным (от 1% менее до 10% более современного содержания кислорода в атмосфере), потребовалось 100 миллионов лет. Возможно, это было наиболее значительное увеличение содержания кислорода в атмосфере за всю геологическую историю Земли, которое сопровождалось (и сопровождается) расцветом животной жизни.

Изученный период соответствует Позднепротерозойской ледниковой эре (которую часто называют «Земля-снежок»), в эти времена вся поверхность нашей планеты была покрыта льдом, и большая часть океанов от полюсов до тропиков была замерзшей. Температурные колебания, приводившие к частичному таянию ледников и попаданию питательных веществ в Мировой океан, по мнению ученых, вызвали увеличение содержание кислорода в океане.

Увеличение содержания нутриентов в океане приводило к более активному размножению океанического планктона, который, умирая, становился органическими донными отложениями. Накопление органических донных отложений приводило к обогащению атмосферы кислородом и существенным изменениям условий на Земле. До настоящего времени предполагалось, что оксигенация Земли началась в конце Позднепротерозойской ледниковой эре, когда началось глобальное (по тем временам) потепление, однако результаты исследования позволяют говорить о том, что этот процесс стартовал гораздо ранее – в одно из локальных потеплений той геологической эры, когда Земля из космоса выглядела как большой снежный шар.

Источник: Nature Communications, doi:10.1038/ncomms10157

метки статьи: #атмосферная химия, #вопросы экологии, #химическая эволюция