|
Как жизнь и геология работали вместе
|
|
|
|
Около 500 миллионов лет назад жизнь в океанах быстро диверсифицировалась. В мгновение ока — по крайней мере, с геологической точки зрения — жизнь превратилась из простых существ с мягким телом в сложные многоклеточные организмы с панцирем и скелетом. Теперь исследование, проведенное Кембриджским университетом, показало, что разнообразие жизни в то время также привело к резкому изменению химического состава земной коры — самого верхнего слоя, по которому мы ходим, и, что особенно важно, слоя, который обеспечивает многие питательные вещества. необходимо для жизни. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Исследователи определили, что после так называемого кембрийского взрыва количество живительного питательного фосфора в горных породах земной коры утроилось — изменение, которое способствовало дальнейшему распространению жизни на Земле. «Мы обнаружили, что древняя жизнь оказала глубокое влияние на окружающую среду — вплоть до изменения химического состава континентальной коры», — сказал Крейг Уолтон, ведущий автор исследования из Кембриджского отдела наук о Земле.
|
|
|
|
Используя базу данных о древних горных породах, которая была собрана учеными со всего мира, исследователи построили карту, показывающую, как химический состав земной коры колебался за последние 3000 миллионов лет. Они обнаружили, что после увеличения содержания фосфора во время кембрийского взрыва содержание этого ключевого питательного вещества в горных породах земной коры продолжает расти вплоть до наших дней. «Примерно с 540 миллионов лет мы видим, что жизнь изменила состав верхней части земной коры», — сказал соавтор Оливер Шорттл, который совместно работает в Кембриджском отделении наук о Земле и Институте астрономии. «Это показывает, как развитие жизни может влиять на дальнейший рост жизни и, в свою очередь, сколько жизни планета может поддерживать». Жизнь во всех ее разнообразных формах — от огромного кита до мельчайшего планктона — зависит от шести ключевых компонентов: углерода, водорода, азота, фосфора и серы. Исследователи исследовали фосфор, потому что он не только повсеместно необходим для жизни, но и потому, что его трудно использовать, потому что он заперт в минералах внутри земной коры.
|
|
|
«Фосфор также считается одним из питательных веществ, ограничивающих количество жизни, которая может существовать в океанах», — сказал Шорттл. Он объяснил, что, картографируя фосфор в горных породах во времени, они могли бы определить, сколько этого элемента доступно для жизни, и, соответственно, получить представление о том, сколько жизни существовало на планете. В отличие от углерода и азота, которые являются ключевыми составляющими нашей атмосферы, фосфор должен быть извлечен из горных пород, прежде чем жизнь сможет его использовать. Процесс начинается с разрушения горных пород из-за взаимодействия с дождевой водой с выделением фосфатов, которые затем смываются реками в океаны. Попадая в океаны, фосфор метаболизируется такими организмами, как планктон или эукариотические водоросли, которые затем потребляются более крупными животными, стоящими выше по пищевой цепочке. Когда эти организмы умирают, большая часть фосфора возвращается обратно в океаны. Этот эффективный процесс рециркуляции является ключевым фактором контроля общего количества фосфора в океане, который, в свою очередь, поддерживает жизнь. «Это позволяет нам иметь всю жизнь, которую мы видим вокруг нас сегодня, поэтому понимание того, когда этот процесс начался, действительно важно». — сказал Уолтон.
|
|
|
|
Но вся эта сила биологической переработки зависит от кислорода. Это то, что подпитывает бактерии, ответственные за расщепление мертвого органического материала, который возвращает фосфор обратно в океаны. Исследователи считают, что всплеск кислорода примерно во время кембрийского взрыва может объяснить, почему в горных породах увеличилось содержание фосфора. «Если количество кислорода в то время действительно увеличилось, то, возможно, было доступно больше кислорода для разрушения глубоководной биомассы и повторного использования фосфора в мелководных прибрежных районах», — сказал Уолтон. Перемещение этого фосфора обратно к земле означало, что он лучше сохранился в горных породах, из которых состоят континенты. «Эта серия изменений в конечном итоге способствовала активизации сложной жизни, какой мы ее знаем», — сказал Уолтон. Но, добавил он, «сложно распутать последовательность событий — возникла ли сложная жизнь отчасти из-за увеличения запасов кислорода и фосфора с самого начала, или если они были на самом деле полностью ответственны за увеличение доступности обоих, все еще остается вопросом. спорная тема». Уолтон и его команда теперь стремятся более подробно исследовать причину и время этого обогащения фосфором в земной коре.
|
|
|
|
Источник
|
