На протяжении почти двух миллиардов лет после появления первых фотосинтезирующих микробов жизнь на Земле развивалась очень медленно. В первые эпохи существования жизни быстрому развитию мешало то, что кислорода было очень мало — его концентрация не превышала 0,0001%. Причину его нехватки, несмотря на наличие производящих кислород цианобактерий, объяснили ученые с помощью компьютерной модели.
Но примерно 2,4-2,32 миллиарда лет назад его количество в атмосфере резко выросло, повысившись до современных 21%. Причиной такого скачка считаются первые фотосинтезирующие организмы, цианобактерии, очистившие атмосферу от СО2 и заполнившие ее кислородом.
Тим Лентон из университета Эксетера и его коллеги попытались выяснить, с чем была связана такая задержка в развитии жизни на Земле. Британские геологи создали компьютерную модель экосистем Земли в ту эпоху. Выяснилось, что в этой кислородной "стагнации" была виновата сама жизнь — вернее, ее предыдущие поколения, чьи останки скопились на дне морей, пока на Земле не было фотосинтезирующих микробов. По мнению ученых, весь кислород, который производили достаточно неэффективные морские цианобактерии, полностью уходил на окисление этих останков, которые продолжали подниматься из недр Земли.
Как пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, доля кислорода в ту эпоху не могла быть выше 10% и ниже 1%. И того, и другого было явно недостаточно для зарождения многоклеточных живых существ. Только когда суша была колонизирована первыми микробами и примитивными растениями, что произошло около 600-500 миллионов лет назад, этот баланс был нарушен. Приток кислорода начал превышать его "убыль", что спровоцировало кембрийский взрыв и возобновление эволюции флоры и фауны.
По мнению исследователей, на наличие такого баланса между отложениями органики и кислородом указывают странности в долях углерода-13 в породах прекембрийского периода, согласно им, скорость формирования таких отложений была постоянной на протяжении сотен миллионов лет, что крайне странно с палеонтологической и геологической точки зрения. Присутствие кислорода, окисляющего "излишки" таких пород, объясняло этот феномен.
Отметим, ранее швейцарские специалисты по палеонтологии обнаружили, что 250 миллионов лет назад, спустя миллион лет после знаменитого Пермского вымирания животных и растений, планету охватило подобное явление, уничтожившее большую долю флоры и фауны Земли.
"Мы пока не знаем, с чем была связана эта катастрофа. С другой стороны, косвенные индикаторы показывают, что существует связь между этим событием и мощнейшими извержениями вулканов в той части Земли в начале Триасового периода, которая в последствии стала современной Сибирью", — прокомментировал новое открытие Хьюго Бухер из Швейцарского университета в Цюрихе.
Палеонтологи основывались на доказательствах, выведенных ими в ходе изучения 400-метровый слоя осадочных пород на территории современной Гренландии. Они изучали породы, сформировавшиеся во время Пермского вымирания, а также в первые эпохи Триасового периода, после которого прошло более 252 миллионов лет.
Ученые пытались раскрыть одну из самых больших тайн Пермского вымирания — какая причина повлияла на тот факт, что видовой состав растений долгое время был крайне скудным, несмотря на то, что после "великого вымирания" прошло несколько миллионов лет.
И наконец, с помощью изучения окаменелостей и древних пород исследователи выяснили, что примерно через 500 тысяч лет после Пермского вымирания произошла другая катастрофа. Она уничтожила почти все растения, росшие в то время на Гренландии. Отмечается, что данное событие затронуло не только вышеупомянутый остров, но и всю Землю. Это открытие говорит о том, что планета пережила еще одно массовое вымирание, о существовании которого раньше никто не говорил.
Хьюго Бухер считает, что причиной данной катастрофы был тот же процесс, который в свое время вызвал Пермское вымирание. Обильное излияние магмы на территории Восточной Сибири и насыщение атмосферы вулканическими газами уничтожили большую часть флоры, которая не смогла восстановиться после "великого вымирания". Ученый также предполагает, что глобальное потепление, последовавшее после природных модификаций, и перевело Землю в "парниковый режим", поскольку до этого нового вымирания господствовали холодные и засушливые климатические условия.
Авторы статьи отмечают, что на данный момент вся история эволюции жизни на стыке Пермского и Триасового периодов нуждается в глобальном пересмотре.