Появление кислорода в атмосфере Земли связали с замедлением ее вращения — Naked Science
3 августа
Сергей Васильев

Появление кислорода в атмосфере Земли связали с замедлением ее вращения

5.5

Ученые показали, что удлинение суток ведет к более продуктивному фотосинтезу и, возможно, некогда помогло цианобактериям совершить кислородную революцию на древней Земле.

Камни в Миддл-Айленд покрыты пурпурными цианобактериями и белесыми сульфатредукторами
Камни в Миддл-Айленд покрыты пурпурными цианобактериями и белесыми сульфатредукторами / ©Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary

Благодаря гравитации Луны скорость вращения нашей планеты постепенно замедляется, а сутки становятся длиннее примерно на две миллисекунды за столетие. На масштабах человеческой жизни эти изменения незаметны, но, накапливаясь миллионами лет, они оказывают огромное влияние на всю биосферу. Возможно, именно они привели к одной из самых серьезных трансформаций в истории жизни — появлению кислородной атмосферы.

Считается, что главные события развивались около 2,4 миллиарда лет назад или раньше. В тот период появились фотосинтезирующие цианобактерии, выделявшие кислород, который растворялся в океане, оседал в минеральных соединениях, заполнял воздух. И, судя по данным новой работы, важную роль в этой кислородной революции сыграла продолжительность суток. Об этом рассказывается в новой статье ученых из Германии и США, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

На возможную связь исследователей натолкнули бактерии, обитающие в провале Миддл-Айленд (Middle Island Sinkhole) — естественной подводной каверне на озере Гурон в Северной Америке. Условия там экстремальны: вода насыщена серой и бедна кислородом. Однако камни покрыты процветающими сообществами микробов-экстремофилов, образующих многослойные бактериальные маты. Цианобактерии в них соседствуют и соперничают с сульфатредуцирующими бактериями, которые вырабатывают энергию без света, с использованием сульфата.

Бактериальный мат в провале Миддл-Айленд. Узкие «сталагмиты» — это мягкая микробная пленка, растянутая скопившимися газами / ©Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary

Биологи заметили, что в темное время суток сульфатредукторы поднимаются ближе к поверхности многослойного мата, а в светлое им на смену приходят фотосинтезирующие цианобактерии. Этот ежесуточный круговорот связан с конкуренцией микробов за доступ к поверхности мата, где происходит самый интенсивный обмен веществами и энергией с окружающей средой. Однако суточная смена одних бактерий другими происходит далеко не моментально, занимая несколько часов.

В результате у цианобактерий остается на «работу» не так много времени. Но чем продолжительнее сутки, тем его больше. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали данные с датчиков, установленных в провале Миддл-Айленд, а также провели эксперименты с образцами бактерий, привезенными в лабораторию. На этой основе была получена модель, которая показала зависимость выделения кислорода от частоты смены светлых и темных периодов.

Казалось бы, двое суток по 12 часов — то же, что одни сутки в 24 часа; однако с точки зрения фотосинтеза они далеко не равны. Ограничения, связанные с медленным перемещением микробов и диффузией молекул сквозь бактериальный мат, приводят к тому, что цианобактериям нужно заметное время на то, чтобы «раскочегариться» и запустить эти процессы в полную силу. Поэтому удлинение светлого времени может резко усилить эффективность их работы — что, видимо, и произошло в эпоху кислородной революции.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 19:09
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

Вчера, 17:21
Илья Ведмеденко

Одной из новинок международного авиационно-космического салона Airshow China 2021 станет разведывательно-ударный БПЛА CH-6. На показанных фотографиях его впервые можно рассмотреть детально.

Позавчера, 12:20
Алиса Гаджиева

Возможно, ценности были спрятаны от грабителей.

22 сентября
Василий Парфенов

Современная Красная планета представляет собой суровую безжизненную пустыню, однако геологические данные показывают, что некогда воды там было едва ли не больше, чем на Земле. Причин, по которым Марс потерял почти все необходимые для развития жизни ресурсы, предлагалось немало. Но теперь ученые обнаружили надежную корреляцию между размерами небесного тела и его способностью удерживать летучие вещества.

20 сентября
Илья Ведмеденко

20 сентября, в 10:10 (мск), должен состояться запуск ракеты-носителя «Чанчжэн-7» с грузовым кораблем «Тяньчжоу». Старт проведут в рамках программы строительства новой орбитальной станции «Тяньгун».

20 сентября
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили крайне интригующее древнее то ли святилище, то ли гробницу в Йоркшире (Великобритания).

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: