Das Auftreten von Sauerstoff in der Erdatmosphäre war mit einer Verlangsamung seiner Rotation verbunden
Das Auftreten von Sauerstoff in der Erdatmosphäre war mit einer Verlangsamung seiner Rotation verbunden
Anonim

Wissenschaftler haben gezeigt, dass eine Verlängerung des Tages zu einer produktiveren Photosynthese führt und Cyanobakterien möglicherweise einst geholfen hat, die Sauerstoffrevolution auf der alten Erde zu vollziehen.

Dank der Schwerkraft des Mondes verlangsamt sich die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten allmählich und der Tag verlängert sich um etwa zwei Millisekunden pro Jahrhundert. Auf der Skala des menschlichen Lebens sind diese Veränderungen nicht wahrnehmbar, aber sie kumulieren sich über Millionen von Jahren und haben enorme Auswirkungen auf die gesamte Biosphäre. Vielleicht führten sie zu einer der schwerwiegendsten Veränderungen in der Geschichte des Lebens - der Entstehung einer Sauerstoffatmosphäre.

Es wird angenommen, dass die wichtigsten Ereignisse vor etwa 2,4 Milliarden Jahren oder früher stattfanden. Zu dieser Zeit erschienen photosynthetische Cyanobakterien, die Sauerstoff freisetzten, der sich im Ozean auflöste, sich in Mineralverbindungen absetzte und die Luft füllte. Und nach den Daten der neuen Arbeit zu urteilen, spielte die Länge des Tages bei dieser Sauerstoffrevolution eine wichtige Rolle. Dies wird in einem neuen Artikel von Wissenschaftlern aus Deutschland und den USA beschrieben, der in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde.

Eine mögliche Verbindung wurde durch Bakterien ausgelöst, die im Middle Island Sinkhole leben, einer natürlichen Unterwasserhöhle am Lake Huron in Nordamerika. Die Bedingungen dort sind extrem: Das Wasser ist schwefelgesättigt und sauerstoffarm. Die Gesteine ​​sind jedoch mit blühenden Gemeinschaften extremophiler Mikroben bedeckt, die mehrschichtige Bakterienmatten bilden. Cyanobakterien in ihnen koexistieren und konkurrieren mit sulfatreduzierenden Bakterien, die mit Sulfat Energie ohne Licht erzeugen.

Biologen haben festgestellt, dass Sulfatreduzierer im Dunkeln näher an die Oberfläche der mehrschichtigen Matte steigen und bei Licht durch photosynthetische Cyanobakterien ersetzt werden. Dieser tägliche Kreislauf ist mit der Konkurrenz der Mikroben um den Zugang zur Mattenoberfläche verbunden, wo der intensivste Stoff- und Energieaustausch mit der Umwelt stattfindet. Der tägliche Wechsel von einigen Bakterien zu anderen erfolgt jedoch nicht sofort und dauert mehrere Stunden.

Infolgedessen haben Cyanobakterien nicht viel Zeit, um zu „arbeiten“. Aber je länger der Tag, desto mehr. Um diese Hypothese zu testen, verwendeten die Wissenschaftler Daten von Sensoren, die in der Middle Island Dip installiert waren, und führten auch Experimente mit Bakterienproben durch, die ins Labor gebracht wurden. Auf dieser Grundlage wurde ein Modell erstellt, das die Abhängigkeit der Sauerstoffentwicklung von der Häufigkeit des Wechsels von Hell- und Dunkelperioden zeigte.

Es scheint, dass zwei Tage für 12 Stunden dasselbe sind wie ein Tag in 24 Stunden; aus Sicht der Photosynthese sind sie jedoch bei weitem nicht gleich. Die mit der langsamen Bewegung von Mikroben und der Diffusion von Molekülen durch die Bakterienmatte verbundenen Einschränkungen führen dazu, dass Cyanobakterien eine merkliche Zeit brauchen, um sich "aufzuheizen" und diese Prozesse mit voller Kraft zu starten. Daher kann die Verlängerung des Tageslichts die Effizienz ihrer Arbeit dramatisch erhöhen - was anscheinend in der Zeit der Sauerstoffrevolution geschah.

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