Wielkie przemiany środowiska Ziemi w czasach paleozoiku (2,4-2,0 mld. lat temu), nazywane są ,,Katastrofą tlenową”. Około 2,7 miliarda lat temu pojawiły się pierwsze organizmy mające zdolność do fotosyntezy tlenowej, które zaczęły wytwarzać duże ilości tlenu, niemniej jednak jego znaczący wzrost nastąpił dopiero ponad 300 milionów lat później. Tłumaczone jest to tym, iż pierwsze z cząsteczek tlenu były wydzielane do wody ,a tlen ten reagował zaś z węglem i żelazem.
W tym czasie organizmy dokonujące fotosyntezy produkowały również spore ilości metanu. Przy mocnym promieniowaniu UV tlen wchodził w reakcję z metanem już przy niewielkich jego ilościach, bowiem wystarczyło go zaledwie 0,0002% w atmosferze. Znaczny spadek ilości metanu stał się przyczyną wystąpienia serii rozległych zlodowaceń. Dopiero uwięzienie sporych ilości węgla w żywych organizmach i w ich szczątkowych fragmentach spowodowało zauważalny wzrost ilości tlenu obecnego w atmosferze, co zaowocowało powstaniem warstwy ozonowej, która znacząco ograniczyła proces reagowania metanu wraz z tlenem, umożliwiając tym samym osiągnięcie stabilnego stanu o zawartości większej, aniżeli 0,2% tlenu w ziemskiej atmosferze.
Większe ilości tlenu były przyczyną wielkiego kryzysu ekologicznego. Dla większości spośród bakterii beztlenowych (wówczas tylko takie istniały) tlen był śmiertelną trucizną i wywołał ich masowe obumieranie, najprawdopodobniej było to jedno z pierwszych wymierań na masową skalę. Niemniej jednak jednocześnie pojawiły się wtedy także możliwości dla nowego rodzaju żywych organizmów, które korzystały z energetycznych możliwości zawartych powszechnie w materii organicznej, to znaczy wykorzystującej oddychanie tlenowe.
Znaczenie dla różnicowania minerałów
Katastrofa tlenowa zbiegła się w czasie z szybkim wzrostem różnorodności minerałów na Ziemi. Szacuje się, iż wydarzenie to było przyczyną powstania ponad 2500 całkowicie nowych minerałów spośród ok. 4500 minerałów, które zostały odkryte w ogóle na Ziemi. Większość z tychże minerałów powstała w procesach redoks i hydratacji minerałów wytwarzanych w wyniku dynamiki skorupy ziemskiej i płaszcza Ziemi.
Katastrofa tlenowa oznacza zatem wymieranie na masową skalę wielu gatunków. Niemniej jednak stworzyła równocześnie szansę dla rozkwitu całkowicie nowego życia, opierającego się na oddychaniu tlenowym.
Naukowcy już od dawna uważają, iż obecność pierwszego wolnego tlenu w atmosferze ziemskiej jest zasługą cyjanobakterii. Nie mieli jednakże pojęcia, w jaki sposób do tego doszło,że stężenie tego właśnie gazu w powietrzu tak szybko (na skalę geologiczną) wzrosło.
Być może ma to bezpośredni związek z tektoniką płyt. Jak mówią geolodzy, mniej więcej w czasie katastrofy tlenowej rozpoczęły się ruchy ogromnych płyt tektonicznych. To tektonika płyt jest dzisiaj odpowiedzialna za poruszanie się kontynentów, wybuchy wulkanów czy trzęsienia ziemi.
Z czym wiąże się jeszcze ,,Katastrofa tlenowa”?
Jak napisali w ,,Nature Geosience” naukowcy ze Szwajcarii i Kanady, katastrofa tlenowa związana jest jeszcze z jednym wydarzeniem w świecie skał. Otóż około 2,4 miliarda lat temu spośród wielu skał ziemskich zniknęły oliwiny, czyli minerały zaliczane do krzemianów. Oliwiny te w kontakcie z wodą rozpoczynają pochłanianie znacznych ilości tlenu.
Jak utrzymują uczeni, pierwszy tlen, który produkowały sinice, musiał być wychwytywany i ,,zamykany” w oliwiny. Dopiero, kiedy doszło do zmian w skorupie ziemskiej (być może wywołanych tektoniką płyt), tlen mógł zacząć swobodnie się gromadzić w powietrzu.
Dopiero wówczas Ziemia stała się dużo przyjaźniejsza dla życia i pozwoliła na ewoluowanie jego bardziej skomplikowanych form – wyjaśnia Matthijs Smit (profesor z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver). Według niego również katastrofa tlenowa, aby się rozkręcić, potrzebowała uruchomienia spustowego mechanizmu.
,,Katastrofa tlenowa” pokazuje bardzo interesujące zjawisko. Okazuje się, iż 200 milionów lat istnienia tlenu w ziemskiej atmosferze wystarczyło, aby życie mogło się przystosować do jego obecności i niejako ,,zapomniało”, w jaki sposób żyć w beztlenowych warunkach. Zgodnie z tym przekonaniem, kiedy tlen by zniknął, życie mogłoby całkowicie zniknąć wraz z nim.
Występowanie wybranego zjawiska potwierdza za jednym razem kilka ważnych kwestii – stopniowe przywracanie koncentrowania się tlenu w atmosferze, które ciągnie się przez następny miliard lat, odkrycie ,,wielokomórkowych” skamieniałości, do których sformułowania doszło 2,1-2,2 miliarda lat temu, i wiele innych czynników. Dlatego badacze uważają, iż nie należy mówić o tym, że wystąpienie tlenu na odległych planetach, będzie obowiązkowo oznaczało pojawienie się na ich powierzchni życia. Całkowicie możliwą wersją będzie twierdzenie, iż mieszkańcy tych właśnie planet już dawno wymarli bez pozostawiania po sobie jakiekolwiek śladu. Niemniej jednak, jak można się domyślić, nie są to potwierdzone wersję wydarzeń.
Źródła:
https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Katastrofa_tlenowa
https://kopalniawiedzy.pl/katastrofa-tlenowa-Ziemia-oliwin-tlen,27055
