Világtenger: akár lilává is válhatnak az óceánok

Ha eszünkbe jut a tenger, talán a gyönyörű mélykék színe az, amire legelőször gondolunk. Noha teljesen természetesnek tűnik, hogy a világtenger egységesen kék színű, ám ez nem mindig volt így a múltban, és megváltozhat a jövőben is.

A világtenger manapság egységesen kék színű Fotó: Elter Tamás

A zöld óceán titkai

A Nature Ecology & Evolution tudományos szakfolyóiratban egy nemrég publikált friss kutatás szerint a világtenger az első földtörténeti idő, a prekambrium harmadik eonjának idején, a proterozoikumban, vagyis nagyjából 2,4 milliárd éve egységesen zöld színű lehetett. A tanulmányt jegyző szaktudósok részletesen ki is fejtik, hogy a világtengernek ez a jelenlegitől alapvetően eltérő színállapota mire volt visszavezethető. A cianobaktériumok vagy kékalgák mintegy 2,4 milliárd évvel ezelőtt idézték elő az úgynevezett nagy oxigenizációs eseményt, ami valószínűleg az aerob biológiai sokféleség növekedéséhez vezetett.

Prekambriumi táj cianobaktérium telepekkel. Az új kutatás szerint 2,5 milliárd éve még zöld volt a világtenger színe     Fotó:  imgkid.com

Míg a klorofillok olyan univerzális pigmentek, amelyeket minden fotoszintetizáló organizmus használ, addig a cianobaktériumok további más pigmenteket fikobilineket is használnak a fénygyűjtő szerveikben – a fikobiliszómákban – ahhoz, hogy képesek legyenek a klorofilhoz hasonló hullámhosszúságú fényenergia elnyelésére. A kutatók felvetették, hogy vajon mi szükség lehetett ezekre a speciális fényelnyelő szervekre? A tudósok modellszámításai, illetve numerikus szimulációi arra az eredményre jutottak, hogy ebben az időszakban a víz alatti fényspektrum túlnyomórészt a zöld lehetett a vasoxidos (FeIII) csapadék miatt. Az is nagyon valószínű, hogy ez a zöldfényű környezet irányíthatta e speciális korai fotoszintetizáló szervezetek saját fotoszintetikus evolúcióját is. 

A cianobaktériumok a Föld legősibb élőlényei közé tartoznak. Cianobaktériumok telepei napjainkban Ausztrália partvidékén   Fotó: Wikimedia Commons

A kutatók rámutatnak, hogy a cianobaktériumok a zöld fény felhasználásával erős szelektív előnyre tettek szert az anaerob organizmusokkal szemben az evolúciójuk során. " Eredményeink rávilágítanak az oxigénes fototrófok és a fénykörnyezet közötti koevolúciós kapcsolatra, ami meghatározta az akkori vízi tájat, amelyben a zöld szín a földi élet egyik eltérő evolúciós szakaszának az indikátora volt" -írják a tanulmányt jegyző kutatók.

Így változott zöldről kékké a világtenger

A kutatásban részt vett japán szaktudósok olyan prekambriumi sávos vasképződményeket vizsgáltak, amelyek lehetővé tették a 2,4 és 1,8 milliárd évvel ezelőtti környezeti körülmények rekonstruálását. A rétegekben lerakódott vas és oxidált vegyületeinek váltakozásából a tenger és a földi atmoszféra oxigéntartalmának fokozatos növekedésére következtettek a kutatók. Nagyjából 2,4 milliárd éve a világtenger igen jelentős mennyiségű vasat tartalmazott, ezzel szemben szinte teljesen hiányzott belőle az oldott oxigén. 

                                                  A prekambriumban, 2,5 milliárd éve még alig volt a tengervízben oldott oxigén                                                         Fotó: ALLIES INTERACTIVE SERVICES PVT. LTD.

Ebben a lényegében oxigénmentes környezetben az első aerob fotoszintetizáló organizmusok, mint a cianobaktériumok, speciális szervüknek köszönhetően a tengervízben oldott vasat használták fel az anyagcseréjükhöz, amelynek melléktermékeként szabadult fel az oxigén, ami számukra már nem jelentette toxikus anyagcsere mellékterméket. A cianobaktériumok elszaporodásáig, egészen 2,5 milliárd évvel ezelőttig az anaerob mikroorganizmusok dominálták az ősi világtengert.

Az anaerob szervezetek olyan mikroorganizmusok, amelyeknek nincs szükségük oxigénes környezetre anyagcseréjükhöz és szaporodásukhoz. Az oxigénmentes környezetű életmódot hívják anaerobiózisnak a biológusok.

A felszabaduló és igen reaktív elemnek számító oxigén a vízben oldott vassal egyesülve zöldre színezte a világtenger vizét. 

Az úgynevezett nagy oxigenizációs esemény során jelentősen megnőtt a földi ősatmoszféra és a világtenger oxigéntartalma. Nagyjából 2,4 milliárd évvel ezelőttig a vas (II)-oxid és más szerves anyagok biztosították a szabad oxigén folyamatos megkötését, ám amikor ezek az ásványok telítődtek és már nem voltak képesek több oxigént megkötni, elkezdődött az oxigén feldúsulási folyamata az atmoszférában és a világtengerben is. 

Az egyre magasabb oxigénszint az addig domináns anaerob szervezetek tömeges kihalását okozta, ezért nevezik nagy oxigénkatasztrófának ezt az eseményt.

                    A legrégebbi ismert életnyom ez a 3 milliárd 400 millió éves fosszilis cianobaktérium-telep Ausztráliából                                 Fotó:  Wikimedia Commons/ Didier Descouens

A világtenger oxigénszintjének növekedésével együtt visszaesett a vízben oldott vas mennyisége, melynek következtében az addig egységesen zöld óceánok kékre változtatták a színüket. A tanulmány szerzői rámutatnak, hogy az a folyamat ami az ősi Föld tengereiben lejátszódott, más hidroszférával rendelkező szilárd kőzetbolygókon is megtörténhet, amennyiben azokon a prekambriumi viszonyokhoz hasonlóak a környezeti és kémiai feltételek. Tehát a zöld tengerek valószínűleg nem számítanak egyedi jelenségnek, így a földönkívüli élet után kutató tudósoknak nemcsak a kék, hanem a korai fotoszintézis jeleit mutató zöld bolygókat is érdemes keresniük.

Lehet, hogy a jövőben már nem kék, hanem lila bolygó leszünk?

A tanulmány szerzői arra is felhívják a figyelmet, hogy a világtenger jelenlegi egységesen kék színe sem tekinthető az idők végezetéig fennállónak. A jövőben olyan kozmikus változások következhetnek be, például központi csillagunk, a Nap öregedésével, amelyek megváltoztatják a Föld felszíni hőmérsékleti viszonyait, illetve a légkör jelenlegi állapothatározóit. 

A világtenger jelenlegi kék színe a jövőben akár lilára változhat       Fotó: Elter Tamás

Mindez azt eredményezheti, hogy a jelenlegihez képest új mikroorganizmusok, így például a kénbaktériumok válnak dominánssá ami viszont a világtenger újabb színeváltozásához vezethet. Ezért könnyen lehetséges, hogy a jövő világtengere már nem kékben, hanem lila színben fog pompázni- vélik a tanulmányt jegyző szaktudósok.

A világtenger színe:

• 2,5 milliárd éve még egységesen zöld színű lehetett,
• a vízben oldott nagy mennyiségű vas és a felszabaduló oxigén kémiai reakciója miatt,
• de az óceánok jelenlegi kék színe sem lesz állandó,
• ami a jövőben más színre, például lilára változhat.