Antes de que evolucionara la fotosíntesis , la atmósfera de la Tierra no tenía oxígeno libre (O 2 ). [2] Los organismos procarióticos fotosintéticos que producían O 2 como producto de desecho vivieron mucho antes de la primera acumulación de oxígeno libre en la atmósfera, [3] quizás ya hace 3.500 millones de años. El oxígeno que producían se habría eliminado rápidamente de los océanos mediante la meteorización de los minerales reductores, [ cita requerida ] sobre todo el hierro . [1] Esta oxidación condujo a la deposición de óxido de hierro en el fondo del océano, formando formaciones de hierro en bandas.. Por lo tanto, los océanos se oxidaron y se volvieron rojos. El oxígeno solo comenzó a persistir en la atmósfera en pequeñas cantidades unos 50 millones de años antes del inicio del Gran Evento de Oxigenación . [4] Esta oxigenación masiva de la atmósfera resultó en una rápida acumulación de oxígeno libre. Al ritmo actual de producción primaria , los organismos fotosintéticos podrían producir la concentración actual de oxígeno en 2000 años. [5] En ausencia de plantas , la tasa de producción de oxígeno por fotosíntesis fue más lenta en el Precámbrico , y las concentraciones de O 2 alcanzadas fueron menos del 10% de las actuales y probablemente fluctuaron mucho; el oxígeno puede incluso haber desaparecido de la atmósfera nuevamente hace unos 1.900 millones de años . [6] Estas fluctuaciones en la concentración de oxígeno tuvieron poco efecto directo sobre la vida, y no se observaron extinciones masivas hasta la aparición de la vida compleja alrededor del comienzo del período Cámbrico , hace 541 millones de años . [7] La presencia de O
2proporcionó a la vida nuevas oportunidades. El metabolismo aeróbico es más eficiente que las vías anaeróbicas, y la presencia de oxígeno creó nuevas posibilidades para explorar la vida. [8] [9] Desde el comienzo del período Cámbrico , las concentraciones de oxígeno atmosférico han fluctuado entre el 15% y el 35% del volumen atmosférico. [10] El máximo del 35% se alcanzó hacia el final del período Carbonífero (hace unos 300 millones de años), un pico que puede haber contribuido al gran tamaño de insectos y anfibios en ese momento. [9] Si bien las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles , afectan las concentraciones relativas de dióxido de carbono, su efecto sobre la concentración mucho mayor de oxígeno es menos significativo. [11]
Efectos en la vida
El Gran Evento de Oxigenación tuvo el primer efecto importante en el curso de la evolución. Debido a la rápida acumulación de oxígeno en la atmósfera, muchos organismos que no dependían del oxígeno para vivir murieron. [9] La concentración de oxígeno en la atmósfera a menudo se cita como un posible contribuyente a los fenómenos evolutivos a gran escala, como el origen de la biota multicelular de Ediacara , la explosión del Cámbrico , las tendencias en el tamaño del cuerpo de los animales y otros eventos de extinción y diversificación. . [9]
El gran tamaño de los insectos y anfibios en el período Carbonífero , cuando la concentración de oxígeno en la atmósfera alcanzó el 35%, se ha atribuido al papel limitante de la difusión en el metabolismo de estos organismos. [12] Pero el ensayo de Haldane [13] señala que solo se aplicaría a los insectos. Sin embargo, la base biológica de esta correlación no es firme y muchas líneas de evidencia muestran que la concentración de oxígeno no limita el tamaño de los insectos modernos. [9] No existe una correlación significativa entre el oxígeno atmosférico y el tamaño corporal máximo en otras partes del registro geológico. [9] Las limitaciones ecológicas pueden explicar mejor el diminuto tamaño de las libélulas post-carboníferas, por ejemplo, la aparición de competidores voladores como pterosaurios , pájaros y murciélagos. [9]
El aumento de las concentraciones de oxígeno se ha citado como uno de los varios impulsores de la diversificación evolutiva, aunque los argumentos fisiológicos detrás de tales argumentos son cuestionables, y no es claramente evidente un patrón consistente entre las concentraciones de oxígeno y la tasa de evolución. [9] El vínculo más famoso entre el oxígeno y la evolución se produce al final de la última de las glaciaciones Snowball , donde la vida multicelular compleja se encuentra por primera vez en el registro fósil. En bajas concentraciones de oxígeno y antes de la evolución de la fijación de nitrógeno , los compuestos de nitrógeno biológicamente disponibles tenían un suministro limitado [14] y las "crisis de nitrógeno" periódicas podían hacer que el océano fuera inhóspito para la vida. [9] Las concentraciones significativas de oxígeno eran solo uno de los requisitos previos para la evolución de la vida compleja. [9] Los modelos basados en principios uniformistas (es decir, extrapolando la dinámica oceánica actual al tiempo profundo) sugieren que tal concentración solo se alcanzó inmediatamente antes de que los metazoos aparecieran por primera vez en el registro fósil. [9] Además, las condiciones oceánicas anóxicas o químicamente "desagradables" que se asemejan a las que se supone inhiben la vida macroscópica vuelven a ocurrir a intervalos a lo largo del Cámbrico temprano, y también en el Cretácico tardío, sin efecto aparente sobre las formas de vida en estos tiempos. [9] Esto podría sugerir que las firmas geoquímicas encontradas en los sedimentos oceánicos reflejan la atmósfera de una manera diferente antes del Cámbrico, quizás como resultado del modo fundamentalmente diferente de ciclo de nutrientes en ausencia de planctivoría. [7] [9]
Una atmósfera rica en oxígeno puede liberar fósforo y hierro de la roca, por intemperismo, y estos elementos se vuelven disponibles para el sustento de nuevas especies cuyos metabolismos requieren estos elementos en forma de óxidos. [2]
Referencias
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( ayuda ) - ^ Haldane, JBS, Sobre tener el tamaño adecuado , párrafo 7
enlaces externos
- Lane, Nick (5 de febrero de 2010). "Primer aliento: la lucha de mil millones de años de la Tierra por el oxígeno" . Nuevo científico . No. 2746.(requiere suscripción)
- Zimmer, Carl (3 de octubre de 2013). "El misterio del oxígeno de la Tierra" . The New York Times .
- Ward, Peter D. (2006). De la nada; dinosaurios, pájaros y la atmósfera ancestral de la Tierra . Joseph Henry Press. ISBN 0-309-10061-5.; "Revisión de Out of Thin Air por Peter Ward" . Nuevo científico .