ראשית החמצן באטמוספרה

ראשית החמצן באטמוספרה  \  אהוד קלפון

 

האטמוספרה המקיפה את כדור הארץ, היא מעטפת גזים ש 97%  ממנה נמצאים עד לגובה 30 ק"מ, והמסה העיקרית מרוכזת עד לגובה 11 ק"מ. היא נעשית דלילה ככל שמגביהים, וגבולה עם החלל החיצון הוא בגובה כמאה ק"מ. בראשית דרכה והתהוותה לפני כארבעה מיליארד שנים, היא הייתה מורכבת בעיקר מגזים רעילים, כמו מיתן CH4 ואמוניה NH4 שהתפרקו, וכיום האוויר מורכב מ 78% חנקן N2 , 21% חמצן  O2, 0.93%  ארגון Ar , 0.035%  פחמן דו חמצני  CO2 ועוד כמויות זעירות של גזים אחרים.

מאז שנוצרה שכבת האוזון O3 באטמוספרה, נוצרה שכבת הגנה מפני הקרינה האולטרא סגולית של השמש.
מיקרואורגניזמים שחיו בעומק הים, שהגן עליהם מקרינה מזיקה של השמש, עלו על פני הים בחסות ההגנה של האוזון, ופיטו פלנקטון החלו לבצע פוטוסינתזה ולשחרר מעט חמצן לאוויר. על פי החוקרים היו רק 3% חמצן באטמוספרה לפני שמיקרואורגניזמים ירוקים החלו לבצע פוטוסינתזה. מאז שהתחיל האדם לעסוק בחקלאות ולשרוף שטחי בר לצורכי גידולים חקלאיים, הלך וגבר ריכוז CO2 באוויר, שהתגבר יותר מאז המהפכה התעשייתית במאה ה 19  והרבה יותר במאה העשרים. חוקרי MIT בבוסטון טוענים שהחמצן (O2) נוצר בריכוזים במי האוקיינוס, הרבה לפני שנפלט לאטמוספרה.
הופעת החמצן באוויר התרחשה כאירוע אחד גדול לפני 2.3 מיליארד שנים, שהשפיע על התפתחות האורגניזמים היותר מורכבים. בראשית דרכו של כדור הארץ, לפני 4.5 מיליארד שנים, לא היה חמצן בשום מקום. אך בתהליך שחרורו מהמים, הוא הלך והצטבר באטמוספרה. החוקרים פרסמו מאמר על כך בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences  וציינו שבאוקיינוס התקיימו אז אצות כחוליות – ירוקיות, שחיו על פני המים.

הם מעריכים שהחמצן היה קיים באוקיינוס 300 מיליון שנים לפני הופעתו באטמוספרה. לדעתם חלה תפנית גדולה במיקרואורגניזמים, כאשר החמצן הפך לחלק אינטגראלי במטבוליזם של התא. לפני 250 מיליון שנים, בתקופת היורה, היה ריכוז החמצן באטמוספרה רק 10% , אך זה הספיק לאורגניזמים הקטנים וגם  לדינוזאורים הענקיים להתקיים.

לפני 50 מיליון שנה חופי האוקיינוס האטלנטי התרחבו, בעקבות נדידת היבשות, שאפשרו לכמויות גדולות של חומרים אורגניים ופחמימנים להגיע מהיבשה אל הים ולשקוע במימיו. תהליך זה של סילוק פחמימנים לים במקום להגיע לאוויר, מנע עליה משמעותית של תרכובות פחמן באוויר. מאידך, התרבות הפיטופלנקטון במי האוקיינוס, אפשרה את עליית ריכוז החמצן באטמוספרה בתהליך הפוטוסינתזה.

על פי החוקרים שעסקו במדידות החמצן באוויר בתקופות גיאולוגיות שונות, עליית החמצן באטמוספרת כדור הארץ, אפשרה את הופעת היונקים שמזינים את עובריהם דרך השלייה ברחם.
מכאן שעליית ריכוז החמצן באוויר עזר להתפתחות השליה אצל היונקים, המאפשרת העברת חמצן מהאם לעובר. בסוף תקופת היורא חיו יונקים קטנים במחילות בקרקע, ומאז עליית ריכוז החמצן באוויר, הם התרבו וגדלו לגובה. כלי הדם הצפופים בשליה, מעבירים כמות גדולה של חמצן אל רקמות העובר, ומאפשרים לו להתפתח בצורה שונה מבעלי חיים שהיו חסרי שליה. החוקרים טוענים שגם מוח היונקים גדל והתפתח בעקבות עליית אחוז החמצן באוויר, כי הוא זקוק לאספקה גדולה של חמצן, המגיע בזרם הדם לנימיו הצפופים.  

 

 

 

   

 

 

Comments