Nuestro planeta es un sistema complejo que se ha estado desarrollando dinámicamente durante más de 4.500 millones de años. Todos los componentes de este sistema (el cuerpo sólido de la Tierra, la hidrosfera, la atmósfera, la biosfera), interactuando entre sí, cambiaron continuamente en una relación compleja, a veces no obvia. La Tierra moderna es un resultado intermedio de esta larga evolución.
Uno de los componentes más importantes del sistema que es la Tierra: la atmósfera, que está en contacto directo con la litosfera, con la capa de agua, con la biosfera y con la radiación solar. En algunas etapas del desarrollo de nuestro planeta, la atmósfera ha sufrido cambios muy significativos con consecuencias de largo alcance. Uno de esos cambios globales se llama la catástrofe del oxígeno. La importancia de este evento en la historia de la Tierra es excepcionalmente grande. Después de todo, fue con él que se conectó el mayor desarrollo de la vida en el planeta.
¿Qué es una catástrofe de oxígeno?
El término surge a principios de la segunda mitad del siglo XX, cuando, a partir del estudio de los procesos de sedimentación precámbrica,conclusión sobre el aumento abrupto del contenido de oxígeno hasta el 1% de su cantidad actual (puntos Pasteur). Como resultado, la atmósfera asumió un carácter constantemente oxidante. Esto, a su vez, condujo al desarrollo de formas de vida que utilizan una respiración de oxígeno mucho más eficiente en lugar de la fermentación enzimática (glucólisis).
La investigación moderna ha mejorado significativamente la teoría existente anteriormente, mostrando que el contenido de oxígeno en la Tierra, tanto antes como después del límite Arqueano-Proterozoico, fluctuó significativamente y, en general, la historia de la atmósfera es mucho más complicada que antes. pensamiento.
Atmósfera antigua y actividades de la vida primitiva
La composición primaria de la atmósfera no se puede establecer con absoluta precisión, y era poco probable que fuera constante en esa época, pero está claro que se basó en los gases volcánicos y los productos de su interacción con las rocas de la superficie de la tierra. Es significativo que entre ellos no puede haber oxígeno, no es un producto volcánico. La atmósfera inicial fue, por lo tanto, restauradora. Casi todo el oxígeno atmosférico es de origen biogénico.
Las condiciones geoquímicas y de insolación probablemente contribuyeron a la formación de esteras: comunidades en capas de organismos procarióticos, y algunos de ellos ya podrían realizar la fotosíntesis (primero anoxigénicos, por ejemplo, a base de sulfuro de hidrógeno). Muy pronto, aparentemente ya en la primera mitad del Arcaico, las cianobacterias dominaron la fotosíntesis de oxígeno de alta energía,que se convirtió en el culpable del proceso, que recibió el nombre de la catástrofe del oxígeno en la Tierra.
Agua, atmósfera y oxígeno en el Arcaico
Debe recordarse que el paisaje primitivo se distinguió principalmente por el hecho de que no es legítimo hablar de un límite estable tierra-mar para esa época debido a la intensa erosión de la tierra debido a la ausencia de plantas. Sería más correcto imaginar vastas áreas a menudo inundadas con una costa altamente inestable, tales eran las condiciones para la existencia de tapetes de cianobacterias.
El oxígeno liberado por ellos - productos de desecho - entró en el océano y en la parte inferior, y luego en las capas superiores de la atmósfera terrestre. En el agua, oxidó metales disueltos, principalmente hierro, en la atmósfera, los gases que formaban parte de ella. Además, se gastó en la oxidación de la materia orgánica. No se produjo acumulación de oxígeno, sólo se produjeron aumentos locales de su concentración.
Establecimiento prolongado de una atmósfera oxidante
En la actualidad, el aumento de oxígeno del final del Arcaico está asociado con cambios en el régimen tectónico de la Tierra (formación de la corteza continental real y formación de tectónica de placas) y el cambio en la naturaleza de la actividad volcánica causada por a ellos. Resultó en una disminución del efecto invernadero y una larga glaciación Huron, que duró de 2.100 a 2.400 millones de años. También se sabe que el s alto (hace unos 2 mil millones de años) fue seguido por una caída en el contenido de oxígeno, cuyas razones aún no están claras.
Durante casi todo el Proterozoico, hasta hace 800 millones de años, la concentración de oxígeno en la atmósfera fluctuó, permaneciendo, sin embargo, en promedio muy baja, aunque ya superior a la del Arcaico. Se supone que una composición tan inestable de la atmósfera está asociada no solo con la actividad biológica, sino también en gran medida con los fenómenos tectónicos y el régimen del vulcanismo. Podemos decir que la catástrofe del oxígeno en la historia de la Tierra se prolongó durante casi 2 mil millones de años; no fue tanto un evento como un proceso largo y complejo.
Vida y oxígeno
La aparición de oxígeno libre en el océano y la atmósfera como subproducto de la fotosíntesis ha llevado al desarrollo de organismos aeróbicos capaces de asimilar y utilizar este gas tóxico en la vida. Esto explica en parte el hecho de que el oxígeno no se acumuló durante un período tan largo: las formas de vida aparecieron bastante rápido para utilizarlo.
El estallido de oxígeno en el límite Arqueano-Proterozoico se correlaciona con el llamado evento Lomagundi-Yatulian, una anomalía isotópica del carbono que ha pasado por el ciclo orgánico. Es posible que este aumento condujera al surgimiento de la vida aeróbica temprana, como lo demuestra la biota de Francville que data de hace unos 2.100 millones de años, que incluye supuestamente los primeros organismos multicelulares primitivos en la Tierra.
Pronto, como ya se señaló, el contenido de oxígeno disminuyó y luego fluctuó alrededor de valores bastante bajos. Tal vez un destello de vida que provocó un mayor consumo de oxígeno,que todavía era muy pequeño, jugó un cierto papel en esta caída? En el futuro, sin embargo, surgiría algún tipo de "bolsas de oxígeno", donde la vida aeróbica existiera cómodamente y se hicieran repetidos intentos de "alcanzar el nivel multicelular".
Consecuencias y significado de la catástrofe del oxígeno
Entonces, los cambios globales en la composición de la atmósfera no fueron, como resultó, catastróficos. Sin embargo, sus consecuencias realmente cambiaron radicalmente nuestro planeta.
Surgieron formas de vida que basan su actividad vital en la respiración de oxígeno altamente eficiente, lo que creó las condiciones previas para la subsiguiente complicación cualitativa de la biosfera. A su vez, no hubiera sido posible sin la formación de la capa de ozono de la atmósfera terrestre, otra consecuencia de la aparición de oxígeno libre en ella.
Además, muchos organismos anaeróbicos no pudieron adaptarse a la presencia de este gas agresivo en su hábitat y se extinguieron, mientras que otros se vieron obligados a limitarse a vivir en "bolsillos" libres de oxígeno. Según la expresión figurativa del científico soviético y ruso, el microbiólogo G. A. Zavarzin, la biosfera “se dio la vuelta” como resultado de la catástrofe del oxígeno. La consecuencia de esto fue el segundo gran evento de oxígeno al final del Proterozoico, que resultó en la formación final de vida multicelular.
