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Das Drama um den Klimawandel
buoi wrote:
QuoteDoch, aber damals war Leben in der heutigen Form noch nicht möglich. Unter anderem wegen des hohen CO2 Gehalts.
Das musste zuerst gebunden werden, und heute machen wir diesen Vorgang rückgängig.
buoi
So so.
Und wie hoch war den dieser Anteil?
Und was hat dieser Anteil mit dem Leben zu tun?
Die ersten Lebewesen kamen übrigens ohne Sauerstoff aus (Bakterien)
Aber wo du recht hast, hat du recht.
Es ist wirklich unglaublich, was heute alles erfunden wird......
Erste Atmosphäre
Vor etwas über vier Milliarden Jahren dürfte die damalige Atmosphäre zu etwa 80 % aus Wasserdampf (H2O), zu 10 % Kohlenstoffdioxid (CO2) und zu 5 bis 7 % aus Schwefelwasserstoff (H2S) sowie kleineren Spuren von Stickstoff (N2), Wasserstoff, Kohlenmonoxid (CO), Helium, Methan und Ammoniak bestanden haben. Dabei handelt es sich um eben jene Produkte des Vulkanismus, wie man sie auch heute noch beobachten kann.
Zweite Atmosphäre
Nachdem die Erde ausreichend abgekühlt war kam es zu einem extrem langen Dauerregen von etwa 40.000 Jahren, nach dessen Ende sich die Ozeane gebildet hatten und dementsprechend die anderen Atmosphärengase relativ zum Wasserdampf angereichert wurden. Die hohe UV-Einstrahlung bedingte eine photochemische Zerlegung der Wasser-, Methan- und Ammoniakmoleküle, wodurch sich Kohlenstoffdioxid und Stickstoff ansammelten. Frühe Stoffwechselvorgänge von gärenden und chemolithotrophen Bakterien erhöhten zusätzlich den Gehalt an Stickstoff und auch Methan. Die leichten Gase wie Wasserstoff oder Helium verflüchtigten sich in den Weltraum, vor allem Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff wurden in großen Mengen in den neu entstandenen Ozeanen gelöst. Kohlenstoffdioxid bildet bei Lösung in Wasser Kohlensäure (H2CO3), aus der sich durch Dissoziation Hydrogencarbonat-Ionen (HCO3-) und Carbonat-Ionen (CO32-) bilden. Carbonat-Ionen bilden mit bestimmten Kationen, insbesondere mit Calcium, schwerlösliche Carbonate, die ausgefällt werden. Dies führte zu großen Ablagerungen am Ozeanboden. Einzig unbeeindruckt zeigte sich daher der inerte Stickstoff. Dieser sammelte sich mit der Zeit an und vor etwa 3,4 Milliarden Jahren schloss sich dann die Entwicklung der zweiten Atmosphäre ab. Sie hatte nun vermutlich Stickstoff als Hauptbestandteil und enthielt in geringeren Mengen wahrscheinlich Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Argon.
Dritte Atmosphäre
Entwicklung des O2-Gehaltes in der Atmosphäre während der letzten Jahrmilliarde
Der Sauerstoff spielt die Hauptrolle bei der Herausbildung unserer heutigen, der dritten Atmosphäre. Dabei kommt der Photosynthese eine dominante Stellung zu und andere Effekte, wie die Photodissoziation des Wasserdampfs, sind nahezu vernachlässigbar. Obwohl es mit den Cyanobakterien wahrscheinlich schon vor 3,5 Milliarden Jahren erste Lebewesen gab, die oxidative Photosynthese betrieben, zeigte sich deren Effekt auf die Zusammensetzung der Erdatmosphäre sehr spät. Ursache für die zunächst geringe Sauerstoffanreicherung war, dass der in den Ozeanen freigesetzte Sauerstoff chemisch sofort mit anderen Stoffen seiner Umgebung reagierte.
Er wurde bei der Oxidation von zweiwertigem Eisen zu dreiwertigem Eisen, also der Bildung von schwer wasserlöslichen Fe(III)-Verbindungen, und bei der Oxidation von Schwefelwasserstoff bzw. Sulfid zu Sulfat verbraucht. Da der Sauerstoff folglich dem Ozeanwasser entzogen wurde und dieses nicht mit Sauerstoff gesättigt werden konnte, gelangte zunächst kein Sauerstoff in die Atmosphäre. Auch sulfidische Erze wurden oxidiert, zum Beispiel FeS und FeS2 zu Fe2O3 und Fe2(SO4)3. Die Bändererze geben noch heute Zeugnis von dieser Etappe der Erdgeschichte.
Nachdem es schließlich aufgrund der immer geringer werdenden Eisen(II)-Konzentration vor etwa 2,3 Milliarden Jahren zur Entgasung des ersten Sauerstoffs aus den Ozeanen kam, setzte sich diese Entwicklung immer weiter fort. Die Sauerstoffkonzentration stieg somit bis vor 1 Milliarde Jahre auf ungefähr 3 %. Gleichzeitig ging die Konzentration des Kohlenstoffdioxids zurück. Vor 1,5 Mrd. Jahren traten die ersten aeroben Organismen auf, die den Sauerstoff nicht nur unschädlich machten, sondern dabei zusätzlich Energie gewannen (Atmungskette). Atmung und Photosynthese erreichten dadurch letztlich ein Gleichgewicht.
Auch kam es durch die zunehmende Sauerstoffkonzentration vor etwa 750 bis 400 Millionen Jahren zur Bildung von Ozon in höheren Schichten der Atmosphäre und damit einer Abschirmung der Erdoberfläche von UV-Strahlen, was gerade für die Entwicklung des Lebens auf den Kontinenten eine entscheidende Rolle spielte. Vor 500-600 Millionen Jahren waren schließlich die Sauerstoffsenken gesättigt und es folgte ein recht sprunghafter Anstieg des Luftsauerstoffs auf 12 %. Das heutige Niveau war vor etwa 350 Millionen Jahren erreicht, hat seitdem jedoch mehrere zwischenzeitliche Schwankungen durchgemacht. So lag der Sauerstoffgehalt während des Karbons über 30%, sank im Zuge des Klimawandels während des Perm-Trias-Übergangs jedoch auf rund die Hälfte ab. Bis zum Jura hatte sich der Sauerstoffgehalt wieder auf 26% erholt und behielt diesen Wert auch während der Kreide bei.