Ученые обнаружили, что для возникновения жизни понадобился минимум кислорода
Долгое время считалось, что колоссальный приток кислорода около 540 млн лет назад привел к Кембрийскому взрыву, вдохнувшему жизнь в биосферу Земли и породившему богатое разнообразие животного мира. Однако вопрос, действительно ли кислород сыграл столь важную роль, является предметом споров в научных кругах. Потенциально величайший эволюционный взрыв на Земле был вызван и другими факторами — от почти полного разрушения магнитного поля Земли до эрозии гондванских «супергор», астероидной пыли и даже морских червей.
Новое исследование, в ходе которого были изучены геологические данные, собранные по всему миру, позволяет предположить, что кислород не наводнил атмосферу и океаны чуть более полумиллиарда лет назад, а медленно растворился в мелководных бассейнах и океанических шельфах. Но это не значит, что кислород не сыграл никакой роли в бурном развитии биоразнообразия, которое привело к появлению всех тех странных, причудливых и диких существ, которых мы видим сегодня.
«Кембрийские животные, вероятно, не нуждались в таком количестве кислорода, как считали раньше ученые, — говорит Эрик Сперлинг, геобиолог из Стэнфордского университета и старший автор нового исследования. — Мы обнаружили незначительное увеличение содержания кислорода в осадочных породах, образовавшихся на дне древних океанов, которого оказалось достаточно, чтобы вызвать колоссальные изменения в экологии».
Без достаточного количества кислорода одноклеточные организмы и другие формы жизни, существовавшие до Кембрийского взрыва, не смогли бы вырасти до таких размеров, рассуждают ученые. Но разрозненные и порой противоречивые данные, полученные из разных геологических регионов мира, заставили некоторых задуматься, сколько кислорода для этого понадобилось и когда его уровень перешагнул критический порог, который сдерживал развитие жизни.
Авторы новой работы считают, что им удалось устранить некоторые из этих несоответствий благодаря статистическому анализу микроэлементов, сохранившихся в осадочных породах, что позволило реконструировать долгосрочные изменения уровня кислорода в Мировом океане и морской жизни за последние 700 млн лет истории Земли.
Анализ двух микроэлементов, молибдена и урана, которые являются индикаторами уровня кислорода в мировом океане, а также биогеохимические модели потоков кислорода между океанами и атмосферой позволяют предположить, что уровень кислорода в глубинах океана достиг современного уровня только через 140 млн лет после кембрийского взрыва, в девонский период.
«С глобальной точки зрения полное насыщение океанов кислородом до современного уровня произошло лишь около 400 млн лет назад, примерно в то время, когда на суше появились крупные леса, — объясняет Ричард Стокей, палеобиолог из Саутгемптонского университета, возглавивший исследование. — Однако уровень кислорода в мелких водоемах, где вода перемешивается ветрами и волнами, мог повыситься настолько, чтобы поддержать появление всех видов морской флоры и фауны».
«Это не столь значительное повышение уровня кислорода, — отмечает Сперлинг. — Но его может быть достаточно для преодоления критических экологических порогов, исходя из того, что мы видим в современных районах с естественным низким уровнем кислорода».
Выводы команды расширяют результаты исследования 2017 года, которое показало, что мелководные моря стали насыщаться кислородом первыми, но уровень содержания кислорода в атмосфере достиг современного значения только через 50–100 млн лет после кембрийского взрыва, в ходе последующего, ордовикского периода.
Однако другие недавние исследования показали, что уровень кислорода начал расти в начале эдиакарского периода, примерно 640–600 млн лет назад, в первый из трех последовательных кислородных импульсов, которые совпали с важными эволюционными скачками в преддверии кембрийского взрыва. Между тем другие исследователи утверждают, что уровень кислорода был чрезвычайно изменчив, поэтому трудно сказать, какое влияние он оказал на развитие биоразнообразия на Земле.
Согласно другому исследованию, около 900 тыс. лет назад человечество оказалось на грани исчезновения, когда численность предков современного человека упала до минимального уровня из 1,3 тыс. особей, что поставило под угрозу само существование человека. Это исследование подтверждает, что сокращение численности населения и события перехода к середине плейстоцена могут быть связаны, так как оба произошли в период интенсивных климатических изменений, которые привели к уничтожению многих видов.
