古代地球的氧氣革命:Great Oxygenation Event究竟如何改變生態?

在距今約25億年前,地球經歷了重大變化,這被稱為「大氧氣事件」(Great Oxygenation Event)。當時的氣候與當今截然不同,冰冷的溫度伴隨著氧氣急劇增加,這一變化對於當時的生物系統產生了深遠的影響。

在這段期間,存在著至少三次冰河時期,顯示出當時的氣候變遷。根據地質學者的分析,Huronian Supergroup的沉積從約25億年前持續至約22億年前,這些沉積物的基礎建構於一個板塊裂縫中,且後來演變成一個主要的海洋邊緣設定。

「大氧氣事件」的發生,意味著古代生物的迅速變遷,許多先前佔據地球的厭氧生物遭到滅絕,這為新生命的興起鋪平了道路。

Huronian的冰河沉積物中包含了名為diamictite的岩石,這些沉積層的厚度與當前的第四紀沉積物相似。這些冰河時期的名詞主要涵蓋了Ramsay Lake、Bruce及Gowganda三個地層。雖然全球範圍內同樣時期的冰河沉積層相對較少,但它們在北美、澳大利亞及南非的存在顯示了全球性氣候變遷的趨勢。

根據地質證據,Huronian的冰河沉積物標誌著一個重大氣候事件,這段期間的型態與草生態系統之間的連結使許多生物圈的演變發生了巨大的變化。

隨著氧氣的增加,原本適應於缺氧環境的厭氧微生物遭遇了生存威脅。根據多個研究指出,氧氣的增加不僅改變了大氣組成,也導致了大規模的生態滅絕事件。這種變化的背後,是由於氰藍菌所演化的氧氣光合作用,產生的氧最初被周圍環境吸收,最終導致了氧氣在大氣中大量積聚。

學者們認為,這一過程導致了地球環境從一個還原性氣氛轉向氧化性氣氛,極大地影響了當時及後來的生態系統。

然而,氧氣的產生與Methane的消失,將氣候向冰冷的方向推進,形成了冰倉地球(icehouse Earth)的現象。在這種情況下,原本依賴化學合成及厭氧生存的生物無法再適應這種變化,最終踏上了滅絕的道路。

這樣的變遷也為後來的有氧生物提供了進一步發展的機會。依賴這些環境所生存的厭氧生物,開始了與有氧生物共生的過程。這使得一些厭氧古菌慢慢開始進行細胞膜的內嵌,以抵抗環境的氧氣,使得真核生物得以在此時期鮮明地崛起。

隨著有氧環境的建立,地球上的生命也因此進入了一個全新的紀元。

歷史告訴我們,氧氣的增加將地球的生態重新洗牌,從而為未來新形態的生命體奠定基礎。對於地球歷史而言,這不僅是一次生態的變遷,更是生命進化的轉折點。事實上,這種改變是否為當前及未來的生命形態帶來持續影響?

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