A foszfornak köszönhetjük a kék eget?

A komplex élet evolúcióját nagy valószínűséggel az óceánokba kerülő hatalmas foszformennyiség indította be évmilliárdokkal ezelőtt, állítja a Carnegie Tudományos Intézet tudósa.

A geológiai eseményekből eredő magas foszforszint soha nem látott méretű vízvirágzást, vagyis a tápanyag feldúsulásának hatására a cianobaktériumok és más algák elszaporodását okozta, olyan oxigén többletet pumpálva a környezetbe, ami a nagyobb, összetettebb organizmusok számára is elhozta a virágkort. "A földtörténet során csak elszórtan keletkeztek foszfát kőzetek, és igen szembetűnő, hogy megjelenéseik egybeesnek a nagy globális biokémiai változásokkal, valamint a biológiai evolúció jelentős ugrásaival" - nyilatkozott Dominic Papineau, az új tanulmány szerzője, a Carnegie Geofizikai Laboratóriumának kutatója. Munkájában azokra a foszfát üledékekre összpontosít, melyek a proterozoikum, a komplex élet virágzása előtti, 2,5 milliárd és 540 millió évvel ezelőtti idő intervallumban alakultak ki.


"Ez az időszak rendkívül kritikus a Föld történetét tekintve, mivel több egymástól független bizonyítékvonalunk van, melyek azt mutatják, hogy az oxigén ennek az időszaknak a kezdetén és végén emelkedett meg igazán" - magyarázta Papineau. A korábbi légkör valószínűleg metánban gazdag volt, ami narancssárgás színt adhatott az égboltnak. "Ez volt az az időszak, amikor az ég szó szerint elkezdett kékké válni."

A proterozoikum során a légköri oxigénszint két szakaszban emelkedett. Az első szakasz a napjainkat megelőző 2,5-2 milliárd év között zajlott, ez volt az úgynevezett Nagy Oxidációs Esemény, amikor a légköri oxigén az alig észlelhetőről a jelenlegi szint 10 százalékára emelkedett. Ezt az időszakot az egysejtű organizmusok erőteljes fejlődése jellemezte, mely során megszerezték a sejtek "erőműveként" számon tartott mitokondrium sejtszerkezetet, ami az oxigén égetésével jut energiához. A második fázis az 1 milliárd és az 540 millió évvel ezelőtti időszakban zajlott le, közel a maira emelve az oxigénszintet. Ennek az időszaknak a kezdetét jelzik az első többsejtű élőlények kövületei, míg a csúcspontot a kambriumi robbanás testesíti meg.

Papineau eredményei szerint ezek a légköri változások összefüggésben vannak a bőséges foszfát lerakódásokkal, valamint bizonyítékkal szolgálnak a kontinentális kérgek széttöredezésére, riftesedésére és a kiterjedt jéglerakódásokra. Mind a riftesedés, mind az éghajlatváltozás megváltoztathatta a szárazföld felszínének eróziós és kémiai szétbomlási sémáit, melynek hatására több foszfor mosódott be az óceánokba. Földtani időskálán nézve a vízi élővilágra gyakorolt hatás hasonló lehetett, mint amikor magas foszfortartalmú műtrágyák jutnak be a víztömegekbe. Ilyen a Chesapeake-öböl, ahol a mesterséges anyagok okozta hatalmas vízvirágzásnak mélyreható következményei vannak. Az elszaporodó algák a fenékre süllyednek és bomlani kezdenek, elnyelve a vízben levő oxigént, halott zónákat hozva létre.


Vízvirágzás a Chesapeake-öbölben, ma ez egy oxigén pusztító folyamat
"Ma ez nagyon gyorsan zajlik és mi idézzük elő, a szerves anyag áradat pedig éppen hogy fogyasztja az oxigént" - mondta. "Azonban a proterozoikum alatt ez több millió éves időskálákon ment végbe és fokozatosan vezetett a légkör oxigénnel való telítődéséhez. Ennek a megnövekedett oxigénnek kétségkívül komoly következményei voltak az összetett élet fejlődésére. Biztosra vehetjük, hogy a modern változások is erősen felkavarják az evolúciót. Mindazonáltal a komplex életformák új ágainak évmilliókig tart majd az alkalmazkodás, miközben elképzelhető, hogy nekünk jelentős kihalásokkal kell szembe néznünk az általunk okozott gyors változások hatására."