Planet kita adalah sistem kompleks yang telah berkembang secara dinamis selama lebih dari 4,5 miliar tahun. Semua komponen sistem ini (benda padat Bumi, hidrosfer, atmosfer, biosfer), berinteraksi satu sama lain, terus berubah dalam hubungan yang kompleks, terkadang tidak jelas. Bumi modern adalah hasil peralihan dari evolusi panjang ini.
Salah satu komponen terpenting dari sistem Bumi adalah - atmosfer, yang bersentuhan langsung dengan litosfer, dan dengan cangkang air, dan dengan biosfer, dan dengan radiasi matahari. Pada beberapa tahap perkembangan planet kita, atmosfer telah mengalami perubahan yang sangat signifikan dengan konsekuensi yang luas. Salah satu perubahan global seperti itu disebut bencana oksigen. Pentingnya peristiwa ini dalam sejarah Bumi sangat luar biasa. Bagaimanapun, dengan dialah perkembangan lebih lanjut dari kehidupan di planet ini terhubung.
Apa itu bencana oksigen
Istilah ini muncul pada awal paruh kedua abad ke-20, ketika, berdasarkan studi tentang proses sedimentasi Prakambrium,kesimpulan tentang peningkatan mendadak kandungan oksigen hingga 1% dari jumlah saat ini (poin Pasteur). Akibatnya, atmosfer mengasumsikan karakter pengoksidasi yang stabil. Hal ini, pada gilirannya, menyebabkan perkembangan bentuk kehidupan yang menggunakan respirasi oksigen yang jauh lebih efisien daripada fermentasi enzimatik (glikolisis).
Penelitian modern telah menyempurnakan teori yang sudah ada sebelumnya, menunjukkan bahwa kandungan oksigen di Bumi baik sebelum dan sesudah batas Archean-Proterozoikum berfluktuasi secara signifikan, dan secara umum sejarah atmosfer jauh lebih rumit daripada sebelumnya pikir.
Suasana kuno dan aktivitas kehidupan primitif
Komposisi utama atmosfer tidak dapat ditentukan dengan akurasi mutlak, dan kecil kemungkinannya konstan pada era itu, tetapi jelas bahwa itu didasarkan pada gas vulkanik dan produk interaksinya dengan batuan dari permukaan bumi. Sangat penting bahwa di antara mereka tidak mungkin ada oksigen - itu bukan produk vulkanik. Suasana awal dengan demikian memulihkan. Hampir semua oksigen atmosfer berasal dari biogenik.
Kondisi geokimia dan insolasi mungkin berkontribusi pada pembentukan lapisan tikar - komunitas organisme prokariotik, dan beberapa dari mereka sudah dapat melakukan fotosintesis (anoksigenik pertama, misalnya, berdasarkan hidrogen sulfida). Segera, tampaknya sudah di paruh pertama Archean, cyanobacteria menguasai fotosintesis oksigen berenergi tinggi,yang menjadi biang keladi dari proses tersebut, yang menerima nama bencana oksigen di Bumi.
Air, atmosfer, dan oksigen di Archean
Harus diingat bahwa lanskap primitif dibedakan terutama oleh fakta bahwa hampir tidak sah untuk berbicara tentang batas darat-laut yang stabil untuk era itu karena erosi tanah yang intensif karena tidak adanya tanaman. Akan lebih tepat untuk membayangkan daerah yang luas sering dibanjiri dengan garis pantai yang sangat tidak stabil, seperti kondisi keberadaan tikar cyanobacterial.
Oksigen yang dilepaskan oleh mereka - produk limbah - memasuki lautan dan ke bagian bawah, dan kemudian ke lapisan atas atmosfer bumi. Dalam air, ia mengoksidasi logam terlarut, terutama besi, di atmosfer - gas yang merupakan bagian darinya. Selain itu, dihabiskan untuk oksidasi bahan organik. Tidak terjadi akumulasi oksigen, hanya terjadi peningkatan lokal pada konsentrasinya.
Pembentukan atmosfer pengoksidasi dalam waktu lama
Saat ini, lonjakan oksigen di ujung Arkean dikaitkan dengan perubahan rezim tektonik Bumi (pembentukan kerak benua nyata dan pembentukan lempeng tektonik) dan perubahan sifat aktivitas vulkanik yang disebabkan oleh mereka. Ini mengakibatkan penurunan efek rumah kaca dan glasiasi Huron yang panjang, yang berlangsung dari 2,1 hingga 2,4 miliar tahun. Diketahui juga bahwa lonjakan (sekitar 2 miliar tahun yang lalu) diikuti oleh penurunan kandungan oksigen, yang penyebabnya masih belum jelas.
Selama hampir seluruh Proterozoikum, hingga 800 juta tahun yang lalu, konsentrasi oksigen di atmosfer berfluktuasi, namun tetap, rata-rata sangat rendah, meskipun sudah lebih tinggi daripada di Arkean. Diasumsikan bahwa komposisi atmosfer yang tidak stabil seperti itu dikaitkan tidak hanya dengan aktivitas biologis, tetapi juga sebagian besar dengan fenomena tektonik dan rezim vulkanisme. Kita dapat mengatakan bahwa bencana oksigen dalam sejarah Bumi berlangsung selama hampir 2 miliar tahun - itu bukan peristiwa yang merupakan proses panjang yang rumit.
Hidup dan oksigen
Munculnya oksigen bebas di laut dan atmosfer sebagai produk sampingan fotosintesis telah menyebabkan berkembangnya organisme aerobik yang mampu mengasimilasi dan menggunakan gas beracun ini dalam kehidupan. Ini sebagian menjelaskan fakta bahwa oksigen tidak terakumulasi dalam jangka waktu yang lama: bentuk kehidupan muncul agak cepat untuk memanfaatkannya.
Ledakan oksigen di batas Archean-Proterozoikum berkorelasi dengan apa yang disebut peristiwa Lomagundi-Yatulian, anomali isotop karbon yang telah melewati siklus organik. Ada kemungkinan bahwa lonjakan ini menyebabkan munculnya kehidupan aerobik awal, seperti yang dicontohkan oleh biota Francville sekitar 2,1 miliar tahun yang lalu, yang diduga termasuk organisme multiseluler primitif pertama di Bumi.
Segera, seperti yang telah disebutkan, kandungan oksigen turun dan kemudian berfluktuasi di sekitar nilai yang cukup rendah. Mungkin kilasan kehidupan yang menyebabkan peningkatan konsumsi oksigen,yang masih sangat kecil, memainkan peran tertentu di musim gugur ini? Namun, di masa depan, semacam "kantong oksigen" pasti akan muncul, di mana kehidupan aerobik ada dengan cukup nyaman dan melakukan upaya berulang untuk "mencapai tingkat multiseluler."
Konsekuensi dan signifikansi bencana oksigen
Jadi, perubahan global dalam komposisi atmosfer ternyata bukanlah bencana besar. Namun, konsekuensinya benar-benar mengubah planet kita secara radikal.
Bentuk kehidupan muncul yang membangun aktivitas hidupnya di atas respirasi oksigen yang sangat efisien, yang menciptakan prasyarat untuk komplikasi kualitatif biosfer berikutnya. Pada gilirannya, itu tidak akan mungkin terjadi tanpa pembentukan lapisan ozon di atmosfer bumi - konsekuensi lain dari munculnya oksigen bebas di dalamnya.
Selain itu, banyak organisme anaerobik yang tidak dapat beradaptasi dengan keberadaan gas agresif ini di habitat mereka dan mati, sementara yang lain terpaksa membatasi diri untuk berada di "kantong" bebas oksigen. Menurut ekspresi figuratif ilmuwan Soviet dan Rusia, ahli mikrobiologi G. A. Zavarzin, biosfer "terbalik" sebagai akibat dari bencana oksigen. Konsekuensinya adalah peristiwa oksigen besar kedua pada akhir Proterozoikum, yang menghasilkan pembentukan akhir kehidupan multiseluler.
