Кислород атмосферы и вращение Земли

Александр Гурьянов

Биологи напрямую связывают расцвет жизни на Земле с ростом среднего содержания кислорода в ее атмосфере, доля которого сегодня равна 21%. Однако до сих пор нет единого мнения о его происхождении. Неясны и факторы, благодаря которым его концентрация непрерывно повышается вот уже несколько миллиардов лет. Многие ученые видят причину в деятельности фотосинтезирующих бактерий, которые дали резкий скачок концентрации О2 2,4 и 2 млрд. лет назад. Но вполне возможны и абиогенные механизмы, например — извержения вулканов.

Международная группа под руководством докторов Юдит Клатт из Института морской микробиологии им. Макса Планка и Арджуна Ченну из Центра тропических морских исследований общества Лейбница, выдвинула и обосновала новое предположение: насыщение атмосферы кислородом напрямую связано с замедлением скорости вращения планеты.

Земля замедляется под действием тяготения медленно удаляющейся от нас Луны. В результате сутки сейчас вчетверо длиннее, чем 4,6 млрд. лет назад. Как показано в статье, из-за увеличения продолжительности дня растет и продукция кислорода фотосинтезирующими цианобактериями, составляющими бентос толщи океанов, морей и озер. Эти синезеленые водоросли, хорошо знакомые нам по цветущим прудам, были первыми организмами, которые использовали фотосинтез для получения энергии с выделением кислорода как побочного продукта. Миллиарды лет назад они формировали маты, которые сплошь покрывали поверхность моря и суши.

Ученые экспериментально изучили микробные сообщества озера Гурон, одного из пяти Великих озер. В нем на глубинах в несколько десятков метров вода насыщена соединениями серы и обеднена кислородом. Там бурно размножаются симбиотические колонии бактерий, аналогичных древним создателям бактериальных матов Земли. В озере Гурон фотосинтезирующие цианобактерии существуют в симбиозе с белыми бактериями, которым не нужен свет, так как они вырабатывают энергию при окислении серы.

Ночью, на рассвете и закате белые бактерии покрывают цианобактерии и препятствуют фотосинтезу. При увеличении интенсивности солнечного света выше некоторой пороговой величины белые бактерии опускаются под слой зеленых. Смена мест под Солнцем происходит два раза в сутки. В короткие дни белые бактерии находятся на поверхности относительно большую часть суток, поэтому удлинение светового дня увеличивает среднее время фотосинтеза.

Гипотезу проверили на опыте. Ученые перенесли бактериальные маты из озера в лабораторию и изучили потоки разных растворов в матах при вариациях освещенности. Оказалось, что свет действительно регулирует метаболизм двух колоний бактерий. При этом количество захороненного матами углерода, а значит, и выделенного кислорода растет с относительной продолжительностью светлого времени суток.


(Nature Geoscience, 2021,14, 564, полный текст)

Разные разности
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?