Die Sauerstoffrevolution

Die Atmosphäre auf der frühen Erde war ganz anders als heute. Es wird angenommen, dass die erste Atmosphäre der Erde aus Wasserstoff und Helium bestand, ähnlich wie die gasförmigen Planeten und die Sonne. Nach Millionen von Jahren von Vulkanausbrüchen und anderen Prozessen im Inneren der Erde entstand die zweite Atmosphäre. Diese Atmosphäre war voller Treibhausgase wie Kohlendioxid und Schwefeldioxid und enthielt auch andere Arten von Dämpfen und Gasen wie Wasserdampf und in geringerem Maße Ammoniak und Methan.

Sauerstofffrei

Diese Kombination von Gasen war für die meisten Lebensformen sehr unwirtlich. Obwohl es viele Theorien gibt, wie die Primordial Soup Theory, die Hydrothermal Vent Theory und die Panspermia Theory, wie das Leben auf der Erde begann, ist es sicher, dass die ersten Organismen, die auf der Erde lebten, keinen Sauerstoff benötigten, da es keinen freien Sauerstoff gab in der Atmosphäre. Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass sich die Bausteine ​​des Lebens nicht hätten bilden können, wenn sich zu diesem Zeitpunkt Sauerstoff in der Atmosphäre befunden hätte.

Kohlendioxid

Pflanzen und andere autotrophe Organismen würden jedoch in einer mit Kohlendioxid gefüllten Atmosphäre gedeihen. Kohlendioxid ist einer der Hauptreaktanten, die für die Photosynthese erforderlich sind. Mit Kohlendioxid und Wasser kann ein Autotropher ein Kohlenhydrat für Energie und Sauerstoff als Abfall produzieren. Nachdem sich viele Pflanzen auf der Erde entwickelt hatten, schwebte reichlich Sauerstoff in der Atmosphäre. Es wird vermutet, dass zu dieser Zeit kein Lebewesen auf der Erde Sauerstoff verbrauchte. Tatsächlich war der Überfluss an Sauerstoff für einige Autotrophen toxisch und sie starben aus.

Ultraviolett

Obwohl Sauerstoffgas nicht direkt von Lebewesen verwendet werden konnte, war Sauerstoff für diese Organismen, die während dieser Zeit lebten, nicht alles schlecht. Sauerstoffgas strömte in die Atmosphäre, wo es ultravioletten Sonnenstrahlen ausgesetzt war. Diese UV-Strahlen spalten die zweiatomigen Sauerstoffmoleküle und trugen zur Bildung von Ozon bei, das aus drei kovalent aneinander gebundenen Sauerstoffatomen besteht. Die Ozonschicht verhinderte, dass einige der UV-Strahlen die Erde erreichten. Dies machte es für das Leben sicherer, sich an Land niederzulassen, ohne für diese schädlichen Strahlen anfällig zu sein. Bevor sich die Ozonschicht bildete, musste das Leben in den Ozeanen bleiben, wo es vor der rauen Hitze und Strahlung geschützt war.

Erste Verbraucher

Mit einer Schutzschicht aus Ozon, die sie bedeckte, und viel Sauerstoffgas zum Atmen konnten sich Heterotrophe entwickeln. Die ersten Konsumenten, die auftauchten, waren einfache Pflanzenfresser, die die Pflanzen fressen konnten, die die sauerstoffreiche Atmosphäre überlebten. Da in diesen frühen Stadien der Landbesiedlung so viel Sauerstoff vorhanden war, wuchsen viele der Vorfahren der heute bekannten Arten zu enormen Größen. Es gibt Hinweise darauf, dass einige Arten von Insekten so groß wurden wie einige der größeren Arten von Vögeln.

Je mehr Nahrungsquellen vorhanden waren, desto mehr Heterotrophe konnten sich entwickeln. Diese Heterotrophen setzten zufällig Kohlendioxid als Abfallprodukt ihrer Zellatmung frei. Das Geben und Nehmen der Autotrophen und Heterotrophen war in der Lage, die Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre konstant zu halten. Dieses Geben und Nehmen setzt sich heute fort.