Кислородная катастрофа, или кислородная революция в истории Земли

Атмосфера на ранней Земле значительно отличалась от той, которая нам известна сегодня. Считается, что первая атмосфера Земли состояла из водорода и гелия, подобно газообразным планетам и Солнцу. После миллионов лет извержений вулканов и других внутренних земных процессов возникла вторая атмосфера. Эта атмосфера была полна парниковых газов, таких как диоксид углерода, диоксид серы, а также содержала другие типы паров и газов, таких как водяной пар и, в меньшей степени, аммиак и метан.

Бескислородная атмосфера

С возникновение Земли первая комбинация газов была очень негостеприимной для большинства форм жизни. Хотя существует множество теорий, таких как «Теория первичного бульона», «Теория гидротермальных источников» и «Гипотеза панспермии» о том, как началась жизнь на Земле, и они объясняют, что первым организмам, населявшим Землю, не нужен был кислород для существования, поскольку его еще не было в атмосфере. Большинство ученых согласны с тем, что строительные блоки жизни не смогли бы образоваться, если бы в то время в атмосфере присутствовал кислород.

Углекислый газ

Однако растения и другие автотрофные организмы смогли процветать в атмосфере, заполненной углекислым газом. Двуокись углерода является одним из основных реагентов, необходимых для проведения фотосинтеза. С углекислым газом и водой автотрофы могли производить углеводы для получения энергии и выделять кислорода в качестве побочного продукта. После того, как многие растения эволюционировали на Земле, в атмосфере появился свободный кислород.

Предполагается, что ни одно живое существо на Земле в то время не использовало кислород. Фактически, изобилие кислорода было токсичным для некоторых автотрофов, и они вымерли.

Ультрафиолет

Несмотря на то, что кислородный газ не мог использоваться непосредственно живыми существами, кислород не был вредным для организмов, живущих в то время.

Кислородный газ поднимался к вершине атмосферы, где он подвергался воздействию ультрафиолетовых (УФ) солнечных лучей. Это УФ-излучение разделило молекулы двухатомного кислорода и помогло создать озон, который состоит из трех атомов кислорода, ковалентно связанных друг с другом. Озоновый слой помог блокировать некоторые УФ-лучи от поверхности Земли. Это создало более безопасные условия для жизни организмов на суше. До образования озонового слоя жизнь находилась в океанах, где была защищена от суровой жары и радиации.

Первые потребители

С появлением защитного озонового слоя, многие гетеротрофы смогли развиваться. Первыми потребителями стали простые травоядные животные, которые могли питаться растениями, выжившими в атмосфере, насыщенной кислородом. Поскольку на этих ранних стадиях колонизации суши кислород был в больших количествах, многие из предков известных нам сегодня животных, выросли до огромных размеров. Имеются данные о том, что некоторые виды насекомых были больше, чем современные виды крупных птиц.

Поскольку появилось больше источников пищи, начали развиваться потребители других уровней пищевой цепи. Эти гетеротрофы выделяли углекислый газ в качестве побочного продукта их клеточного дыхания.

Развитие автотрофов и гетеротрофов позволили сохранить уровни кислорода и углекислого газа в атмосфере устойчивыми. Этот процесс продолжается и сегодня.