Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает революционный взгляд на то, как вулканическая активность могла способствовать развитию древнейших форм жизни на нашей планете. Международная группа ученых под руководством доктора Эшли Мартин из Университета Нортумбрии обнаружила, что вулканические процессы, происходившие 2,75 миллиарда лет назад, могли обеспечивать древние микробные сообщества необходимыми питательными веществами.
Исследователи сосредоточили свое внимание на строматолитах — слоистых, окаменелых породах, сформированных деятельностью микробных сообществ возрастом более 2,5 миллиардов лет. Эти древние геологические образования, обнаруженные в южном Зимбабве, сохранили ценную информацию о периоде истории Земли, предшествовавшем Великому Кислородному Событию (ВКС), которое произошло между 2,5 и 2,3 миллиардами лет назад и ознаменовало первое существенное повышение концентрации кислорода в атмосфере Земли.
Ключевым элементом исследования стал анализ циклов азота в древних экосистемах. Азот, являясь жизненно важным элементом для всех живых организмов, должен быть преобразован в биодоступные формы, прежде чем его смогут использовать живые организмы. Ученые обнаружили интересную закономерность: в строматолитах, формировавшихся в мелководных условиях, наблюдались более высокие значения изотопов азота по сравнению с более глубоководными морскими отложениями.
«Контроль азота и фосфора над морской продуктивностью на геологических временных масштабах имеет фундаментальное значение для понимания эволюции жизни», — объясняет доктор Эшли Мартин. «Мы обнаружили, что высокие значения изотопов азота в строматолитах мелководья по сравнению с более глубокими морскими отложениями указывают на то, что аммоний накапливался в глубоких водах и поднимался к поверхности через процесс апвеллинга».
Этот процесс создал обширный резервуар аммония, который поддерживал раннюю микробную жизнь, обеспечивая критически важный источник азота. Условия, способствовавшие этому процессу, включали океан с низким содержанием растворенного кислорода и сильное вулканическое или гидротермальное влияние.
Доктор Ева Стюкен из Университета Сент-Эндрюс отметила: «Необычные значения изотопов азота в этих породах долгое время оставались загадкой. Наше исследование предполагает сильную связь с гидротермальной рециркуляцией питательных веществ, что означает, что вулканическая активность буквально питала раннюю жизнь».
Профессор Аксель Хофманн из Университета Йоханнесбурга подчеркнул исключительную активность вулканизма 2,75 миллиарда лет назад и отметил, что породы в Зимбабве сохранили превосходную запись этого периода. Исследование показывает, что усиленная вулканическая или гидротермальная активность в этот период способствовала рециркуляции питательных веществ и стимулировала раннюю жизнь, вводя большое количество биодоступного азота, что способствовало росту микробов.
Эти выводы подтверждаются и более ранним исследованием, опубликованным в журнале Geology, проведенным доктором Мартин, доктором Стюкен и доктором Мишель Герингер из Университета Кайзерслаутерн-Ландау. В этой работе предполагалось, что большие количества биодоступного аммония в древних океанах, связанные с вулканической активностью, могли стимулировать раннюю жизнь.
Доктор Эшли Мартин и доктор Моника Марковска являются членами исследовательской группы по экологическому мониторингу и реконструкции (EnMaR) Университета Нортумбрии, которая изучает современные и древние среды, от тропиков до полярных регионов, с целью ответить на глобальные вопросы о климате и окружающей среде.
Это исследование имеет огромное значение для понимания того, как доступность питательных веществ, особенно азота, могла стимулировать эволюцию и диверсификацию ранней морской жизни. Оно подчеркивает потенциальную роль вулканизма в морских циклах питательных веществ до повышения уровня кислорода и вносит вклад в продолжающиеся дебаты об условиях, которые проложили путь к Великому Кислородному Событию, изменившему облик нашей планеты навсегда.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследователи сосредоточили свое внимание на строматолитах — слоистых, окаменелых породах, сформированных деятельностью микробных сообществ возрастом более 2,5 миллиардов лет. Эти древние геологические образования, обнаруженные в южном Зимбабве, сохранили ценную информацию о периоде истории Земли, предшествовавшем Великому Кислородному Событию (ВКС), которое произошло между 2,5 и 2,3 миллиардами лет назад и ознаменовало первое существенное повышение концентрации кислорода в атмосфере Земли.
Ключевым элементом исследования стал анализ циклов азота в древних экосистемах. Азот, являясь жизненно важным элементом для всех живых организмов, должен быть преобразован в биодоступные формы, прежде чем его смогут использовать живые организмы. Ученые обнаружили интересную закономерность: в строматолитах, формировавшихся в мелководных условиях, наблюдались более высокие значения изотопов азота по сравнению с более глубоководными морскими отложениями.
«Контроль азота и фосфора над морской продуктивностью на геологических временных масштабах имеет фундаментальное значение для понимания эволюции жизни», — объясняет доктор Эшли Мартин. «Мы обнаружили, что высокие значения изотопов азота в строматолитах мелководья по сравнению с более глубокими морскими отложениями указывают на то, что аммоний накапливался в глубоких водах и поднимался к поверхности через процесс апвеллинга».
Этот процесс создал обширный резервуар аммония, который поддерживал раннюю микробную жизнь, обеспечивая критически важный источник азота. Условия, способствовавшие этому процессу, включали океан с низким содержанием растворенного кислорода и сильное вулканическое или гидротермальное влияние.
Доктор Ева Стюкен из Университета Сент-Эндрюс отметила: «Необычные значения изотопов азота в этих породах долгое время оставались загадкой. Наше исследование предполагает сильную связь с гидротермальной рециркуляцией питательных веществ, что означает, что вулканическая активность буквально питала раннюю жизнь».
Профессор Аксель Хофманн из Университета Йоханнесбурга подчеркнул исключительную активность вулканизма 2,75 миллиарда лет назад и отметил, что породы в Зимбабве сохранили превосходную запись этого периода. Исследование показывает, что усиленная вулканическая или гидротермальная активность в этот период способствовала рециркуляции питательных веществ и стимулировала раннюю жизнь, вводя большое количество биодоступного азота, что способствовало росту микробов.
Эти выводы подтверждаются и более ранним исследованием, опубликованным в журнале Geology, проведенным доктором Мартин, доктором Стюкен и доктором Мишель Герингер из Университета Кайзерслаутерн-Ландау. В этой работе предполагалось, что большие количества биодоступного аммония в древних океанах, связанные с вулканической активностью, могли стимулировать раннюю жизнь.
Доктор Эшли Мартин и доктор Моника Марковска являются членами исследовательской группы по экологическому мониторингу и реконструкции (EnMaR) Университета Нортумбрии, которая изучает современные и древние среды, от тропиков до полярных регионов, с целью ответить на глобальные вопросы о климате и окружающей среде.
Это исследование имеет огромное значение для понимания того, как доступность питательных веществ, особенно азота, могла стимулировать эволюцию и диверсификацию ранней морской жизни. Оно подчеркивает потенциальную роль вулканизма в морских циклах питательных веществ до повышения уровня кислорода и вносит вклад в продолжающиеся дебаты об условиях, которые проложили путь к Великому Кислородному Событию, изменившему облик нашей планеты навсегда.
