Fosfor koji se oslobađao u drevnim oceanima mogao je pomoći Zemlji da zadrži kisik u atmosferi. Nova analiza stijena iz Južne Afrike upućuje na to da je kruženje te hranjive tvari poticalo rast mikroorganizama i daljnje nakupljanje kisika nakon što je prije više od dvije milijarde godina postao trajan dio atmosfere.
Istraživanje objavljeno u časopisu Nature Communications povezuje tri procesa koji se često proučavaju odvojeno: promjene količine kisika, kruženje sumpora i dostupnost fosfora živim organizmima. Među autorima je geolog Andrey Bekker sa Sveučilišta Kalifornije u Riversideu. Tim je razvio pristup kojim iz stijena može izdvojiti različite oblike fosfora i procijeniti koliko su ga organizmi mogli iskoristiti u nekadašnjim oceanima.
Fosfor se vraćao u more i poticao rast mikroorganizama
Fosfor je nužan za rast i život stanica, no organizmi ne mogu iskoristiti svaki njegov oblik. Dio je vezan uz minerale iz kojih se teško oslobađa, pa sama ukupna količina fosfora ne otkriva koliko ga je dostupno u okolišu.
Prema objavi Sveučilišta Kalifornije u Riversideu, porast kisika u drevnim oceanima pratio je porast količine sulfata. Mikroorganizmi su sulfate koristili pri razgradnji organske tvari, pri čemu se fosfor oslobađao i vraćao u morsku vodu. Ondje su ga mikroorganizmi mogli ponovno iskoristiti za rast.
Veća proizvodnja organske tvari omogućavala je da više organskog ugljika ostane pohranjeno u sedimentima. To je važno za ravnotežu kisika. Fotosinteza ga oslobađa, ali se dio poslije troši razgradnjom organske tvari. Kada dio te tvari ostane pohranjen u sedimentima, može pridonijeti dugoročnom nakupljanju kisika.
Takva povezanost stvarala je povratnu spregu: promjene kemije oceana oslobađale su hranjive tvari, one su poticale rast mikroorganizama, a pohranjivanje dijela proizvedenog ugljika pomagalo je održavanju kisika. Količina kisika ipak je tijekom vremena znatno varirala.
Stijene čuvaju više od ukupne količine fosfora
Za provjeru tog objašnjenja istraživači su analizirali drevne stijene iz Južne Afrike. Minerale su otapali postupno, izdvajajući fosfor prema tome uz koju je mineralnu skupinu bio vezan. Time su dobili detaljniji zapis od samog mjerenja ukupne količine fosfora.
Razlika je ključna: dva uzorka mogu sadržavati sličnu ukupnu količinu nekog hranjivog elementa, a ipak sadržavati vrlo različite udjele tog elementa koje organizmi mogu iskoristiti. Ako je element vezan u teško dostupnim mineralima, organizmi ga ne mogu iskoristiti jednako kao onaj koji lako prelazi u vodu.
Autori na temelju tih podataka rekonstruiraju promjene dostupnosti hranjivih tvari nakon Velikog oksidacijskog događaja, razdoblja tijekom kojeg je kisik postao trajan dio atmosfere. To je jedna od velikih prekretnica u ranoj povijesti Zemlje, ali planet tada još nije imao okoliš nalik današnjem.
Više kisika nije značilo stalne uvjete
Nalazi upućuju i na izraženija kolebanja kisika nakon njegova prvog dugotrajnog nakupljanja. Takve promjene mogle su tijekom desetaka milijuna godina mijenjati kemiju oceana i način na koji su hranjive tvari kružile kroz okoliš.
Bekker ističe da bi to moglo utjecati na tumačenje razvoja ranog života. Ako je kisik u nekim razdobljima bio obilniji nego što se pretpostavljalo, njegov manjak ne može biti jedino objašnjenje sporijeg razvoja složenijih organizama. Treba razmotriti i druge okolišne i biološke čimbenike.
