science >> Wetenschap >  >> Natuur

Laag zuurstofgehalte in de middeleeuwen op aarde vertraagde de evolutie met twee miljard jaar

Een samengesteld beeld van het westelijk halfrond van de aarde. Krediet:NASA

Een laag zuurstofgehalte in de lucht in de middeleeuwen van de aarde hield de evolutie 2 miljard jaar tegen, nieuwe vragen oproepen over de oorsprong van het leven op deze planeet.

Nieuw onderzoek door de Universiteit van Exeter legt uit hoe zuurstof op zulke lage niveaus werd vastgehouden.

Professor Tim Lenton en Dr Stuart Daines van de afdeling Geografie van de Universiteit van Exeter, een computermodel gemaakt om uit te leggen hoe zuurstof zich stabiliseerde bij lage niveaus en niet verder steeg, ondanks dat er al zuurstof wordt geproduceerd door vroege fotosynthese. Hun onderzoek helpt verklaren waarom de 'grote oxidatiegebeurtenis', die ongeveer 2,4 miljard jaar geleden zuurstof in de atmosfeer bracht, genereerde geen moderne zuurstofniveaus.

In hun krant gepubliceerd in Natuurcommunicatie , Atmosferische zuurstofregulatie bij lage proterozoïsche niveaus door onvolledige oxidatieve verwering van sedimentair organisch koolstof, de wetenschappers van de Universiteit van Exeter leggen uit hoe organisch materiaal - de dode lichamen van eenvoudige levensvormen - zich ophoopte in de sedimentaire gesteenten van de aarde. Na de grote oxidatie en toen platentektoniek deze sedimenten naar de oppervlakte duwde, ze reageerden voor het eerst met zuurstof in de atmosfeer.

Hoe meer zuurstof in de atmosfeer, hoe sneller het reageerde met dit organische materiaal, het creëren van een regulerend mechanisme waarbij de zuurstof door de sedimenten werd verbruikt met dezelfde snelheid waarmee het werd geproduceerd.

Dit mechanisme brak met de opkomst van landplanten en een daaruit voortvloeiende verdubbeling van de wereldwijde fotosynthese. De toenemende zuurstofconcentratie in de atmosfeer overweldigde uiteindelijk de controle over zuurstof en betekende dat het eindelijk kon stijgen tot de niveaus die we tegenwoordig gewend zijn.

Dit hielp dieren het land te koloniseren, uiteindelijk leidend tot de evolutie van de mensheid.

Het model suggereert dat zuurstof in de lucht waarschijnlijk rond de 10% van het huidige niveau lag tijdens de twee miljard jaar na de Grote Oxidatie, en niet lager dan 1% van de zuurstofniveaus die we vandaag kennen.

Professor Lenton zei:"Deze keer in de geschiedenis van de aarde was een beetje een catch-22-situatie. Het was niet mogelijk om complexe levensvormen te ontwikkelen omdat er niet genoeg zuurstof in de atmosfeer was, en er was niet genoeg zuurstof omdat complexe planten niet waren geëvolueerd. Pas toen landplanten ontstonden, zagen we een grotere toename van zuurstof in de lucht.

"De geschiedenis van het leven op aarde is nauw verweven met de fysieke en chemische mechanismen van onze planeet. Het is duidelijk dat het leven een belangrijke rol heeft gespeeld bij het creëren van de wereld die we gewend zijn, en de planeet heeft op dezelfde manier het traject van het leven beïnvloed. Ik denk dat het belangrijk is dat mensen het wonder van hun eigen bestaan ​​erkennen en erkennen wat een geweldige planeet dit is."

Het leven op aarde wordt verondersteld te zijn begonnen met de eerste bacteriën die 3,8 miljard jaar geleden ontwikkelden. Ongeveer 2,7 miljard jaar geleden ontstond de eerste zuurstofproducerende fotosynthese in de oceanen. Maar pas 600 miljoen jaar geleden verschenen de eerste meercellige dieren zoals sponzen en kwallen in de oceaan. Tegen 470 miljoen jaar geleden groeiden de eerste planten op het land en de eerste landdieren zoals miljoenpoten verschenen ongeveer 428 miljoen jaar geleden. Zoogdieren werden pas ecologisch bekend toen de dinosauriërs 65 miljoen jaar geleden uitstierven. De mens verscheen voor het eerst op aarde 200, 000 jaar geleden.