Планктон — ключ к происхождению первой пригодной для дыхания атмосферы Земли
Исследователи, изучающие происхождение первой пригодной для дыхания атмосферы Земли, определили ключевую роль, которую сыграли в этом процессе скромные организмы — планктон. В статье, готовящейся к публикации в онлайн-версии Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Мэтью Солтцман из Университета штата Огайо и его коллеги показывают, как планктон обеспечил критическую связь между атмосферой и химическими изотопами, сохраненными в горных породах 500 миллионов лет назад.
Эта работа развивает более раннее открытие команды о том, что тектонические процессы в земной коре около 500 миллионов лет назад инициировали эффект, обратный парниковому. Это привело к охлаждению океанов, колоссальному цветению планктона и мощному выбросу кислорода в атмосферу. Новое исследование раскрывает детали того, как кислород исчез из древней атмосферы Земли в кембрийский период, а затем вернулся на более высоком, чем когда-либо прежде, уровне. Оно также указывает на то, как после массовых вымираний возвращение кислорода позволило процветать огромному количеству новых форм жизни.
«Мы знаем, что уровень кислорода в океане резко упал [состояние, называемое аноксией] во время кембрия, и это совпадает с глобальным вымиранием», — отметил Солтцман. Исследователи смогли количественно оценить, сколько кислорода высвободилось в атмосферу в то время, и напрямую связать количество серы в древних океанах с атмосферным кислородом и углекислым газом. Это позволило получить более четкую картину жизни на Земле в период экстремальных потрясений.
Ключевым событием стал геологический эпизод, который ученые называют Стептоунским положительным отклонением изотопов углерода (SPICE). Ранее команда показала, что он был вызван захоронением огромного количества органического вещества в морских отложениях, что удалило CO₂ из атмосферы и высвободило кислород. Изучая изотопы в окаменелых остатках планктона в породах США, Австралии и Китая, ученые установили, что событие SPICE произошло одновременно со взрывом разнообразия планктона — «планктонной революцией».
«Мы смогли объединить независимые линии доказательств, которые показали, что если общее содержание кислорода составляло около 5-10% до SPICE, то после него оно впервые поднялось до уровня, чуть превышающего современный», — пояснил Солтцман. Исследование имеет значение и для современных геоинженерных проектов по смягчению изменения климата, где древний и скромный планктон может стать необходимой частью уравнения по удалению CO₂ из атмосферы.