Довгий час вважалося, що монументальний сплеск кисню викликав кембрійський вибух близько 540 мільйонів років тому, вдихнувши життя в біосферу Землі та породивши багатий набір надзвичайно складних видів тварин.
Проте питання про те, чи справді кисень відігравав таку вирішальну роль, гаряче обговорюється, оскільки інші фактори потенційно можуть спровокувати найбільший сплеск еволюції Землі – від майже колапсу магнітного поля Землі до ерозії гондванського «надгір’я», астероїдного пилу та навіть морських черв’яків.
Тепер нові дослідження, які шукають геологічні дані по всьому світу, свідчать про те, що кисень не заповнював атмосферу й океани трохи більше пів мільярда років тому, тому багато чого повільно розчинялося в мілководних басейнах і океанічних шельфах. Це не означає, що кисень не зіграв жодної ролі в сплеску біодиверсифікації, який породив усіх дивних, дивних і диких істот, яких ми бачимо сьогодні.
«Кембрійським тваринам, ймовірно, не потрібно було так багато кисню, як раніше вважали вчені», — каже Ерік Сперлінг, геобіолог зі Стенфордського університету та старший автор нового дослідження. «Ми виявили незначне збільшення насиченості киснем» — в осадових породах, утворених на дні стародавніх океанів, — «яке має правильну величину, щоб спричинити великі зміни в екології».
Без достатньої кількості кисню одноклітинні організми та інші маленькі істоти, які почали існувати до кембрійського вибуху, не змогли б значно збільшитися та розширити свої плани тіла, міркують вчені. Але розрізнені й часом суперечливі дані з різних геологічних місць по всьому світу змусили декого засумніватися в тому, скільки кисню насправді було потрібно, і коли рівень кисню в багатьох середовищах існування перевищив критичний поріг, імовірно, стримуючи життя.
Команда, яка стоїть за цією новою роботою, вважає, що вони примирили деякі з цих невідповідностей за допомогою статистичних аналізів слідів металів, що збереглися в осадових породах, що допомагає реконструювати довгострокові тенденції глобального рівня кисню в океані та морського життя за останні 700 мільйонів років історії Землі.
Їхній аналіз двох слідів металів, молібдену та урану, обох індикаторів глобального рівня кисню в океані, разом з біогеохімічними моделями потоків кисню між океанами та атмосферою, свідчить про те, що рівень кисню в глибинах океану досяг сучасного рівня лише через 140 мільйонів років. після кембрійського вибуху в девонський період.
«З глобальної точки зору ми не спостерігали повного насичення океанів киснем до сучасного рівня лише приблизно 400 мільйонів років тому, приблизно в той час, коли ми бачимо появу великих лісів на суші», — пояснює Річард Стокі, палеобіолог з Університет Саутгемптона, який керував дослідженням.
Однак рівень кисню на мілководді, спричинений вітром і хвилями, міг зрости достатньо, щоб підтримувати появу всіх видів морського життя.
«Це не велике збільшення кисню, — зазначає Сперлінг, — але цього може бути достатньо, щоб перетнути критичні екологічні пороги, виходячи з того, що ми бачимо в сучасних районах із природним низьким вмістом кисню».
Висновки команди розширюють результати дослідження 2017 року, яке показало, що мілкі моря спочатку насичуються киснем, але атмосферний кисень досяг сучасного рівня лише через 50-100 мільйонів років після кембрійського вибуху, під час ордовицького періоду, який наступив.
Однак інші недавні дослідження показали, що рівень кисню почав зростати в ранній едіакарський період приблизно 640–600 мільйонів років тому, під час першого з трьох послідовних імпульсів кисню, які збіглися з важливими еволюційними стрибками напередодні кембрійського вибуху. Тим часом інші дослідники заперечують, що рівні кисню протягом глибокого часу були надзвичайно мінливими, тому важко сказати, який вплив вони мали на розквіт біорізноманіття. Дослідження опубліковано в Nature Geoscience.