Historia xeolóxica do oxíxeno

A historia xeolóxica do oxíxeno describe como se foi xerando este gas e acumulando na atmosfera terrestre, que inicialmente carecía del en estado libre. Antes de que evolucionase a fotosíntese, a atmosfera terrestre carecía de oxíxeno libre (O2).[2] Os organismos fotosintéticos procariotas que producían O2 como un produto residual viviron moito antes de que se producise a primeira acumulación de oxíxeno na atmosfera,[3] seguramente hai 3,5 miles de millóns de anos. O oxíxeno que produciron foi rapidamente retirado da atmosfera polas reaccións co ferro disolto no mar.[4] Esta "oxidación en masa" do ferro orixinou a deposición de óxido de ferro no fondo oceánico, formando formacións de ferro bandeado.[5] O oxíxeno só empezou a permanecer na atmosfera en pequenas cantidades aproximadamente uns 50 millóns de anos antes do comezo do Evento da grande oxixenación.[6] Esta oxixenación en masa da atmosfera tivo como resultado unha rápida acumulación de oxíxeno libre. Ás taxas actuais de produción primaria, os organismos fotosintéticos actuais poderían producir a concentración de oxíxeno que hai hoxe en só 2000 anos.[7] En ausencia de plantas, a taxa de produción de oxíxeno pola fotosíntese era máis lenta no Precámbrico e as concentracións de O2 alcanzadas eran de menos do 10% da actual e probabemente flutuaron amplamente; o oxíxeno mesmo puido ter desaparecido de novo da atmosfera hai arredor de 1,9 miles de millóns de anos.[8] Estas flutuacións nas concentracións de oxíxeno tiveron pouco efecto directo sobre a vida, e non se observaron extincións en masa ata a aparición de vida complexa aproximadamente a comezos do Cámbrico, hai 541 millóns de anos.[9] A presenza de O
2
proporcionou novas oportunidades á vida. O metabolismo aerobio é máis eficaz que o anaerobio, e a presenza de oxíxeno creou novas oportunidades que a vida podía explorar.[10]:214, 586[11] Desde o comezo do Cámbrico, as concentracións de oxíxeno atmosférico flutuaron entre o 15% e o 35% do volume atmosférico.[12] Alcanzouse un máximo do 35% cara ao final do Carbonífero (hai uns 300 millóns de anos), un pico que puido ter contribuído á aparición de insectos e anfibios de gran tamaño naquela época.[11] Aínda que as actividades humanas como a queima de combustibles fósiles, afectan á concentración relativa de dióxido de carbono e ao efecto invernadoiro, o seu efecto sobre as concentracións de oxíxeno, que son moito maiores, é menos significativo.[13]

Acumulación de O2 na atmosfera terrestre. As liñas vermellas e verdes representan o rango das estimacións, mentres que o tempo está medido en miles de millóns de anos (Ga).
Estadio 1 (3,85–2,45 Ga): Practicamente non hai O2 na atmosfera.
Estadio 2 (2,45–1,85 Ga): Producíase O2 pero era absorbido nos océanos e rochas do leito do mar.
Estadio 3 (1,85–0,85 Ga): O O2 empeza a escapar dos océanos, pero é absorbido polas superficies terrestres e a formación da capa de ozono.
Estadios 4 e 5 (0,85 Ga–actualidade): Os sumidoiros de O2 están cheos, o gas acumúlase.[1]

Efectos sobre a vidaEditar

A concentración de oxíxeno na atmosfera cítase a miúdo como un posible contribuínte a fenómenos evolutivos a grande escala, como a orixe da biota de Ediacara multicelular, a explosión cámbrica, as tendencias na evolución no tamaño do corpo dos animais e outros eventos de extinción e diversificación.[11]

O gran tamaño dos insectos e anfibios do Carbonífero, cando a concentración de oxíxeno na atmosfera chegou ao 35%, atribuíuse por algúns autores a que eses animais teñen un metabolismo cunha difusión de oxíxeno limitada e non poden crecer se a concentración de oxíxeno é baixa. Pero o ensaio de Haldane[14] indica que isto só se podería aplicar aos insectos. Porén, a base biolóxica para esta correlación non é firme, e diversas evidencias indican que a concentración de oxíxeno non é un factor limitante do tamaño nos modernos insectos.[11] Ademais, non hai unha correlación significativa entre o oxixeno atmosférico e o tamaño corporal máximo no resto do rexistro xeolóxico.[11] As restricións ecolóxicas poden explicar mellor o tamaño pequeno das libélulas post-carboníferas, por exemplo a aparición de competidores voadores en épocas posteriores, como os pterosauros, aves e morcegos.[11]

O aumento das concentracións de oxíxeno foron citadas como un dos diversos impulsores da diversificación evolutiva, aínda que os argumentos fisiolóxicos nos que se basean son cuestionables, e non hai un padrón claramente evidente entre as concentracións de oxíxeno e a taxa de evolución.[11] A ligazón máis celebrada entre o oxíxeno e a evolución ocorreu ao final da última glaciación de Terra bóla de neve, na que se encontrou a primeira vida multicelular complexa no rexistro fósil. Baixo concentracións de oxixeno baixas e antes da evolución da fixación do nitróxeno, os compostos de nitróxeno bioloxicamente dispoñibles estaban presentes en cantidades limitadas [15] e as periódicas "crises do nitróxeno" podían facer que o océano fose pouco hospitalario para a vida.[11] As concentracións significativas de oxíxeno foron un dos requisitos para a evolución da vida complexa.[11] Os modelos baseados nos principios do uniformismo (é dicir, extrapolando as dinámicas oceánicas dos tempos actuais a tempos máis pretéritos) suxiren que ditas concentracións só se alcanzaron inmediatamente antes da primeira aparición dos metazoos no rexistro fósil.[11] Ademais, as condicións oceánicas anóxicas ou que dalgún outro xeito fosen quimicamente "desagradables", que lembran ás que se supón que inhiben a vida microscópica, volveron a darse a intervalos ao longo do Cámbrico temperán e tamén no Cretáceo, sen efectos aparentes sobre as formas de vida daqueles tempos.[11] Isto podería indicar que as sinaturas xeoquímicas que se encontran nos sedimentos oceánicos reflicten a atmosfera dun modo diferente antes do Cámbrico, quizais como resultado do modo fundamentalmente diferente de recirculación dos nutrientes en ausencia de comedores de plancto.[9][11]

Unha atmosfera rica en oxíxeno pode causar a liberación de fósforo e ferro das rochas, por meteorización destas, e estes elementos quedan dispoñibles para o sostemento de novas especies cuxos metabolismos necesitan estes ementos en forma de óxidos.[2]

NotasEditar

  1. Holland, H. D. (2006). "The oxygenation of the atmosphere and oceans". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 361 (1470): 903–915. PMC 1578726. PMID 16754606. doi:10.1098/rstb.2006.1838. 
  2. 2,0 2,1 Zimmer, Carl (3 October 2013). "Earth's Oxygen: A Mystery Easy to Take for Granted". New York Times. Consultado o 3 October 2013. 
  3. Dutkiewicz, A.; Volk, H.; George, S. C.; Ridley, J.; Buick, R. (2006). "Biomarkers from Huronian oil-bearing fluid inclusions: an uncontaminated record of life before the Great Oxidation Event". Geology 34 (6): 437. Bibcode:2006Geo....34..437D. doi:10.1130/G22360.1. 
  4. "Earth's youngest banded iron formation implies ferruginous conditions in the Early Cambrian ocean - Scientific Reports". Nature. Consultado o 2019-07-23. 
  5. "Banded iron formations facts, information, pictures". Encyclopedia.com. Consultado o 2018-02-22. 
  6. Anbar, A.; Duan, Y.; Lyons, T.; Arnold, G.; Kendall, B.; Creaser, R.; Kaufman, A.; Gordon, G.; Scott, C.; Garvin, J.; Buick, R. (2007). "A whiff of oxygen before the great oxidation event?". Science 317 (5846): 1903–1906. Bibcode:2007Sci...317.1903A. PMID 17901330. doi:10.1126/science.1140325. 
  7. Dole, M. (1965). "The Natural History of Oxygen". The Journal of General Physiology 49 (1): Suppl:Supp5–27. PMC 2195461. PMID 5859927. doi:10.1085/jgp.49.1.5. 
  8. Frei, R.; Gaucher, C.; Poulton, S. W.; Canfield, D. E. (2009). "Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes". Nature 461 (7261): 250–253. Bibcode:2009Natur.461..250F. PMID 19741707. doi:10.1038/nature08266. Resumo divulgativo. 
  9. 9,0 9,1 Butterfield, N. J. (2007). "Macroevolution and macroecology through deep time". Palaeontology 50 (1): 41–55. doi:10.1111/j.1475-4983.2006.00613.x. 
  10. Freeman, Scott (2005). Biological Science, 2nd. Upper Saddle River, NJ: Pearson – Prentice Hall. pp. 214, 586. ISBN 978-0-13-140941-5. 
  11. 11,00 11,01 11,02 11,03 11,04 11,05 11,06 11,07 11,08 11,09 11,10 11,11 Butterfield, N. J. (2009). "Oxygen, animals and oceanic ventilation: An alternative view". Geobiology 7 (1): 1–7. PMID 19200141. doi:10.1111/j.1472-4669.2009.00188.x. 
  12. Berner, R. A. (Sep 1999). "Atmospheric oxygen over Phanerozoic time". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 (20): 10955–10957. Bibcode:1999PNAS...9610955B. ISSN 0027-8424. PMC 34224. PMID 10500106. doi:10.1073/pnas.96.20.10955. 
  13. Emsley, John (2001). "Oxygen". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 297–304. ISBN 978-0-19-850340-8. 
  14. Haldane, J.B.S. On being the right size. paragraph 7. 
  15. Navarro-González, Rafaell; McKay, Christopher P.; Nna Mvondo, Delphine (Jul 2001). "A possible nitrogen crisis for Archaean life due to reduced nitrogen fixation by lightning" (PDF). Nature 412 (5 July 2001): 61–64. PMID 11452304. doi:10.1038/35083537. hdl:10261/8224. 

Véxase taménEditar

Ligazóns externasEditar