Skābekļa revolūcija

Franklins Kapa/Getty Images

Atmosfēra ieslēgta agrīnā Zeme bija ļoti atšķirīgs no tā, kas mums ir šodien. Tiek uzskatīts, ka pirmo Zemes atmosfēru veidoja ūdeņradis un hēlijs , līdzīgi kā gāzveida planētas un Saule. Pēc miljoniem gadu ilgušiem vulkānu izvirdumiem un citiem Zemes iekšējiem procesiem radās otrā atmosfēra. Šī atmosfēra bija pilna ar siltumnīcefekta gāzēm, piemēram, oglekļa dioksīdu, sēra dioksīdu, un tajā bija arī cita veida tvaiki un gāzes, piemēram, ūdens tvaiki un, mazākā mērā, amonjaks un metāns.

Bez skābekļa

Šī gāzu kombinācija bija ļoti neviesmīlīga lielākajai daļai dzīvības formu. Lai gan ir daudz teoriju, piemēram, Pirmatnējā zupas teorija , Hidrotermālās ventilācijas teorija , un Panspermijas teorija par to, kā uz Zemes sākās dzīvība, ir skaidrs, ka pirmajiem organismiem, kas apdzīvoja Zemi, skābeklis nebija vajadzīgs, jo atmosfērā nebija brīva skābekļa. Vairums zinātnieku ir vienisprātis, ka dzīvības celtniecības bloki nebūtu spējuši veidoties, ja tajā laikā atmosfērā būtu bijis skābeklis.

Oglekļa dioksīds

Tomēr augi un citi autotrofiski organismi varētu attīstīties atmosfērā, kas piepildīta ar oglekļa dioksīdu. Oglekļa dioksīds ir viens no galvenajiem reaģentiem, kas nepieciešams fotosintēze rasties. Ar oglekļa dioksīdu un ūdeni autotrofs var radīt ogļhidrātus enerģijai un skābekli kā atkritumus. Pēc tam, kad uz Zemes attīstījās daudzi augi, atmosfērā brīvi peldēja daudz skābekļa. Pastāv hipotēze, ka tajā laikā nevienai dzīvai būtnei uz Zemes nebija pielietojuma skābekļa. Faktiski skābekļa pārpilnība bija toksiska dažiem autotrofiem, un tie izmira.

Ultravioletais

Lai gan dzīvās būtnes nevarēja tieši izmantot skābekļa gāzi, skābeklis nebija slikts šiem tajā laikā dzīvojošajiem organismiem. Skābekļa gāze uzpeldēja atmosfēras augšpusē, kur tā tika pakļauta ultravioletajiem saules stariem. Šie UV stari sadala divatomiskās skābekļa molekulas un palīdzēja izveidot ozonu, kas sastāv no trim skābekļa atomiem, kas kovalenti saistīti viens ar otru. The ozona slānis palīdzēja bloķēt dažu UV staru nokļūšanu Zemē. Tas padarīja dzīvībai drošāku kolonizāciju uz sauszemes bez jutīgiem pret šiem kaitīgajiem stariem. Pirms ozona slāņa veidošanās dzīvībai bija jāpaliek okeānos, kur tā bija pasargāta no skarbā karstuma un starojuma.

Pirmie patērētāji

Ar aizsargājošu ozona slāni, kas tos pārklāja, un daudz skābekļa gāzes, ko elpot, heterotrofi varēja attīstīties. Pirmie patērētāji bija vienkārši zālēdāji, kas varēja ēst augus, kas izdzīvoja skābekļa piesātinātajā atmosfērā. Tā kā šajos agrīnajos zemes kolonizācijas posmos skābekļa bija tik daudz, daudzi mūsdienās pazīstamo sugu senči izauga līdz milzīgiem izmēriem. Ir pierādījumi, ka daži kukaiņu veidi pieauga līdz dažu lielāko putnu veidu izmēriem.

Pēc tam varētu attīstīties vairāk heterotrofu, jo bija vairāk pārtikas avotu. Šie heterotrofi izdala oglekļa dioksīdu kā šūnu elpošanas atkritumus. Autotrofu un heterotrofu došana un ņemšana spēja uzturēt stabilu skābekļa un oglekļa dioksīda līmeni atmosfērā. Šī došana un ņemšana turpinās arī šodien.