Nosso planeta é um sistema complexo que vem se desenvolvendo dinamicamente há mais de 4,5 bilhões de anos. Todos os componentes deste sistema (o corpo sólido da Terra, hidrosfera, atmosfera, biosfera), interagindo entre si, mudaram continuamente em uma relação complexa, às vezes não óbvia. A Terra moderna é um resultado intermediário dessa longa evolução.
Um dos componentes mais importantes do sistema que a Terra é - a atmosfera, que está em contato direto com a litosfera, e com a concha de água, e com a biosfera, e com a radiação solar. Em algumas fases do desenvolvimento do nosso planeta, a atmosfera passou por mudanças muito significativas com consequências de longo alcance. Uma dessas mudanças globais é chamada de catástrofe do oxigênio. O significado deste evento na história da Terra é excepcionalmente grande. Afinal, era com ele que o desenvolvimento da vida no planeta estava conectado.
O que é uma catástrofe de oxigênio
O termo surgiu no início da segunda metade do século XX, quando, a partir do estudo dos processos de sedimentação pré-cambriana,conclusão sobre o aumento abrupto do teor de oxigênio em até 1% de sua quantidade atual (pontos Pasteur). Como resultado, a atmosfera assumiu um caráter oxidante constante. Isso, por sua vez, levou ao desenvolvimento de formas de vida que usam respiração de oxigênio muito mais eficiente em vez de fermentação enzimática (glicólise).
Pesquisas modernas fizeram refinamentos significativos na teoria anteriormente existente, mostrando que o conteúdo de oxigênio na Terra antes e depois do limite Arqueano-Proterozóico flutuou significativamente e, em geral, a história da atmosfera é muito mais complicada do que anteriormente pensamento.
Atmosfera antiga e atividades da vida primitiva
A composição primária da atmosfera não pode ser estabelecida com precisão absoluta, e era pouco provável que fosse constante naquela época, mas é claro que se baseava em gases vulcânicos e nos produtos de sua interação com as rochas da superfície da terra. É significativo que entre eles não possa haver oxigênio - não é um produto vulcânico. A atmosfera inicial foi, portanto, restauradora. Quase todo o oxigênio atmosférico é de origem biogênica.
Condições geoquímicas e de insolação provavelmente contribuíram para a formação de tapetes - comunidades em camadas de organismos procarióticos, e alguns deles já podiam realizar fotossíntese (primeiro anoxigênico, por exemplo, baseado em sulfeto de hidrogênio). Muito em breve, aparentemente já na primeira metade do Arqueano, as cianobactérias dominaram a fotossíntese de oxigênio de alta energia,que se tornou o culpado do processo, que recebeu o nome de catástrofe do oxigênio na Terra.
Água, atmosfera e oxigênio no Arqueano
Deve ser lembrado que a paisagem primitiva se distinguia principalmente pelo fato de que dificilmente é legítimo falar de uma fronteira terra-mar estável para aquela época devido à intensa erosão da terra devido à f alta de plantas. Seria mais correto imaginar vastas áreas muitas vezes inundadas com um litoral altamente instável, tais eram as condições para a existência de tapetes de cianobactérias.
O oxigênio liberado por eles - produtos residuais - entrou no oceano e nas camadas inferiores e depois nas camadas superiores da atmosfera da Terra. Na água, ele oxidou metais dissolvidos, principalmente ferro, na atmosfera - os gases que faziam parte dela. Além disso, foi gasto na oxidação da matéria orgânica. Não houve acúmulo de oxigênio, apenas aumentos locais em sua concentração.
Estabelecimento prolongado de uma atmosfera oxidante
Atualmente, a onda de oxigênio do final do Arqueano está associada a mudanças no regime tectônico da Terra (formação da crosta continental real e formação de placas tectônicas) e à mudança na natureza da atividade vulcânica causada por eles. Isso resultou em uma diminuição do efeito estufa e uma longa glaciação Huron, que durou de 2,1 a 2,4 bilhões de anos. Sabe-se também que o s alto (cerca de 2 bilhões de anos atrás) foi seguido por uma queda no teor de oxigênio, cujas razões ainda não são claras.
Durante quase todo o Proterozóico, até 800 milhões de anos atrás, a concentração de oxigênio na atmosfera flutuou, permanecendo, porém, em média muito baixa, embora já superior à do Arqueano. Supõe-se que uma composição tão instável da atmosfera esteja associada não apenas à atividade biológica, mas também em grande parte aos fenômenos tectônicos e ao regime de vulcanismo. Podemos dizer que a catástrofe do oxigênio na história da Terra se estendeu por quase 2 bilhões de anos - não foi tanto um evento, mas um processo longo e complexo.
Vida e oxigênio
O aparecimento de oxigênio livre no oceano e na atmosfera como subproduto da fotossíntese levou ao desenvolvimento de organismos aeróbicos capazes de assimilar e usar esse gás tóxico na vida. Isso explica em parte o fato de que o oxigênio não se acumulou por um período tão longo: as formas de vida apareceram rapidamente para utilizá-lo.
A explosão de oxigênio no limite Arqueano-Proterozóico se correlaciona com o chamado evento Lomagundi-Yatuliano, uma anomalia isotópica de carbono que passou pelo ciclo orgânico. É possível que esse surto tenha levado ao surgimento da vida aeróbica primitiva, como exemplificado pela biota de Francville datada de cerca de 2,1 bilhões de anos atrás, que inclui supostamente os primeiros organismos multicelulares primitivos da Terra.
Logo, como já observado, o teor de oxigênio caiu e depois flutuou em torno de valores bastante baixos. Talvez um lampejo de vida que causou um aumento no consumo de oxigênio,que ainda era muito pequeno, desempenhou um certo papel neste outono? No futuro, no entanto, algum tipo de “bolsões de oxigênio” estava prestes a surgir, onde a vida aeróbica existia de maneira bastante confortável e fazia repetidas tentativas de “alcançar o nível multicelular.”
Consequências e significado da catástrofe do oxigênio
Assim, as mudanças globais na composição da atmosfera não foram, como se viu, catastróficas. No entanto, as consequências deles mudaram radicalmente nosso planeta.
Formas de vida emergiram que constroem sua atividade de vida na respiração de oxigênio altamente eficiente, o que criou as pré-condições para a subsequente complicação qualitativa da biosfera. Por sua vez, não teria sido possível sem a formação da camada de ozônio da atmosfera terrestre - outra consequência do aparecimento de oxigênio livre nela.
Além disso, muitos organismos anaeróbios não conseguiram se adaptar à presença desse gás agressivo em seu habitat e morreram, enquanto outros foram forçados a se limitar à existência em "bolsões" livres de oxigênio. Segundo a expressão figurativa do cientista soviético e russo, o microbiologista G. A. Zavarzin, a biosfera “virou do avesso” como resultado da catástrofe do oxigênio. A consequência disso foi o segundo grande evento de oxigênio no final do Proterozóico, que resultou na formação final da vida multicelular.
