Как древните океани са помогнали на кислорода да остане в атмосферата

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Преди повече от два милиарда години земната атмосфера започва необратимо да се обогатява с кислород. Тази продължителна промяна, наричана Великата кислородна революция, преобразява планетата и подготвя условията за по-късната поява на сложен живот. Ново изследване в Nature Communications показва, че преходът най-вероятно не е бил плавен: взаимодействието между климата, химията на океана и фосфора е предизвиквало силни колебания в атмосферния кислород.

Събитието се развива приблизително между 2,43 и 2,06 милиарда години. Екипът изследва скали от Трансваал в Южна Африка, които пазят запис от последните две заледявания през този период. Основният въпрос е как младата кислородна атмосфера е успяла да се задържи, при положение че много химични реакции в океаните и скалите постоянно консумират кислород.

В центъра на обяснението е фосфорът. Той е жизненоважна хранителна съставка и в геоложки мащаби често ограничава количеството биологична продукция в океана. Повече достъпен фосфор позволява на фотосинтезиращите организми да произвеждат повече органична материя. Ако част от нея бъде погребана в седиментите, въглеродът ѝ не се окислява обратно веднага, а произведеният чрез фотосинтеза кислород може да се натрупва в атмосферата.

За да разберат не просто колко фосфор е имало, а в каква форма е бил, учените използват последователно химично извличане. Различните минерални фази се разтварят стъпка по стъпка. Така може да се различи реактивният фосфор, който е бил по-достъпен за биологичния цикъл, от фосфора, заключен трайно в минерали. Екипът комбинира тези данни с чувствителни към окислително-възстановителните условия елементи и със съществуващ изотопен запис за сярата.

Пробите идват от добре запазено сондажно ядро през формациите Rooihoogte и Timeball Hill. Те са се натрупали в плиткоморска делтова среда, свързана с океана, приблизително преди 2,32–2,25 милиарда години. Този архив обхваща периоди на заледяване, топене и преминаване между бедни и по-богати на кислород условия.

Картината, която се появява, е на обратни връзки. След оттеглянето на ледовете засиленото изветряне на континентите внася повече фосфор в океана и стимулира биологичната продуктивност и кислородното обогатяване. С покачването на кислорода се увеличава и сулфатът в морската вода. Микроорганизмите могат да използват сулфата при разграждането на органична материя, а възникналите сулфидни условия освобождават част от фосфора, свързан с железни минерали в седиментите.

Освободеният фосфор отново става достъпен за живот и може да подхрани нова продукция на органична материя. Това е усилваща обратна връзка: повече кислород променя серния цикъл, той подпомага връщането на фосфора във водата, а допълнителният фосфор може косвено да благоприятства още кислород. Но системата не работи като прост еднопосочен механизъм. При промяна на окислителните условия фосфорът отново може да бъде уловен от минерали, а продуктивността и кислородът да спаднат.

Биогеохимичният модел на изследователите показва, че тази динамична връзка е способна да обясни значителна нестабилност на атмосферния кислород по пътя към трайно окислена атмосфера. Данните не подкрепят удобната представа за еднократен „скок“, след който условията остават постоянни. По-вероятно е ранната Земя многократно да е преминавала между различни състояния, повлияни и от заледяванията.

Резултатът е важен и за историята на живота. Ако през части от този древен период кислородът е бил по-достъпен, отколкото се допускаше, липсата му не може да бъде единственото обяснение защо сложните организми се появяват много по-късно. Други екологични или биологични ограничения също може да са играли ключова роля.

Изследването напомня, че атмосферата, океаните, скалите и животът не се развиват поотделно. Химичните цикли свързват тези системи и понякога малка промяна в достъпността на едно хранително вещество може да се отрази на цялата планета. Древните скали не дават пряка снимка на атмосферата, но чрез внимателно съчетаване на минерални, елементни и изотопни следи позволяват да възстановим част от тази сложна история.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.