Đối với hầu hết các loài động vật trên trái đất, oxy là một trong những nguyên tố cơ bản nhất để tồn tại. Có thể nói rằng, chính vì sự tồn tại của oxy đã tạo ra sự thịnh vượng của Trái đất ngày nay, bao gồm cả cách loài người đã tiến hóa và ghi dấu ấn của mình bằng các nền văn minh trên khắp hành tinh.
Mặc dù oxy rất quan trọng đối với hầu hết các sinh vật, nhưng tỷ trọng của nó trong toàn bộ khí quyển không cao, chỉ khoảng 21%. Vậy có phải hàm lượng oxy càng cao thì càng có lợi cho các sinh vật trên trái đất? Trái đất sẽ như thế nào nếu lượng oxy trên trái đất đột ngột tăng gấp đôi?
Để trả lời câu hỏi này, cần phải hiểu nguồn gốc của oxy đến từ đâu.
Vào thời kỳ đầu hình thành Trái đất cách đây 4,5 tỷ năm đến khoảng 2,4 tỷ năm trước, hàm lượng oxy trên trái đất rất khan hiếm. Lúc đó, nguồn oxy chủ yếu đến từ sự phân hủy của nước trong các sự kiện tự nhiên, biến thành hai loại khí oxy và hydro.
Trong điều kiện tự nhiên này, lượng oxy được tạo ra là rất ít. Mãi cho đến thời điểm 2,4 tỷ năm trước, tảo lục xuất hiện. Những sinh vật phù du này sinh sản với số lượng lớn nhờ quá trình quang hợp và đồng thời giải phóng một lượng lớn oxy vào khí quyển.
Cho đến tận ngày nay, mặc dù hàng tỷ năm đã trôi qua, nhưng tảo lục vẫn là nguồn cung cấp oxy chính trên Trái đất, với nguồn cung vào khoảng 70% lượng oxy trên hành tinh này.
Đồng thời khi số lượng tảo lục tăng lên, cấu trúc sinh học trên Trái đất cũng dần thay đổi. Sự sống đầu tiên được sinh ra cách đây 3,7 tỷ năm, nhưng do nồng độ oxy lúc đó rất thấp, chỉ dưới 1%, nên phần lớn sinh vật sống lúc bấy giờ là sinh vật yếm khí. Sinh vật yếm khí hay sinh vật kỵ khí là các sinh vật không cần oxy cho sự tăng trưởng.
Tuy nhiên theo thời gian, sự gia tăng mức độ oxy trong khí quyền đã gây ra những thay đổi lớn trong môi trường nơi mà các sinh vật yếm khí này sinh sống. Đây cũng được coi là "sự kiện Oxy hóa lớn trong lịch sử Trái đất".
Có thể thấy từ sự kiện này, rằng không phải lúc nào nhiều oxy cũng tốt. Sự gia tăng liên tục của oxy sẽ gây ra những thay đổi rung chuyển đối với môi trường sinh thái.
Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu lượng oxy tăng gấp đôi? Trên thực tế, Trái đất vào 300 triệu năm trước đã đưa ra câu trả lời cho vấn đề này.
Vào thời điểm đó, Trái đất được thống trị bởi các loài thực vật. Các nhà khoa học gọi đó là Kỷ Cacbon hay Kỷ Than đá. Thực ra nó còn có một tên gọi khác, đó là thời đại của những loài côn trùng khổng lồ. Do sự gia tăng liên tục của thảm thực vật, hàm lượng oxy trong khí quyền cũng tiếp tục tăng lên, đạt mức cao nhất là 35%.
Nếu bạn đang thắc mắc tại sao thời kỳ đó được gọi là thời kỳ Cacbon, thì bởi vì 50% nguồn tài nguyên than đá hiện tại trên Trái đất liên quan đến Kỷ Cacbon này. Hay có thể thấy thực vật phát triển voo cùng thịnh vượng vào thời điểm đó, với tỷ lệ bao phủ đạt khoảng 95%.
Cũng vào thời điểm đó, do động vật có vú chưa tiến hóa nên Trái đất lúc này bị thống trị bởi các loài chân đốt. Và do hàm lượng oxy của Trái đất vào thời điểm đó rất cao, các loài động vật chân đốt lúc bấy giờ sẽ có cơ hội phát triển rất lớn về kích thước.
Đánh giá từ một số hóa thạch được phát hiện thì các loài động vật thời đó lớn hơn các loài động vật ngày nay từ vài đến hàng chục lần. Ví dụ con chuồn chuồn bé nhỏ ngày nay, thời điểm đó tổ tiên của nó có kích thước lên tới 1 mét chiều dài.
Vậy tại sao côn trùng lại trở nên khổng lồ trong môi trường giàu oxy? Thực ra đây không phải là mối quan hệ nhân quả. Không phải lượng oxy tăng lên khiến côn trùng phát triển lớn hơn mà đó là kết quả của quá trình tiến hóa của côn trùng trong môi trường giàu oxy.
Do sự gia tăng hàm lượng oxy trong khí quyền dẫn đến mức tăng oxy quá mức trong tế bào của các động vật nhỏ. Điều này khiến chúng không thể tồn tại trong môi trường giàu oxy, và lối thoát duy nhất là cách tiến hóa lên một kích thước cơ thể lớn hơn để có thể tồn tại.
Trên thực tế, oxy là con dao hai lưỡi đối với sự sống của Trái đất. Nó đáp ứng nhu cầu sinh tồn của các sinh vật nhưng nó cũng có tác dụng oxy hóa các sinh vật trên trái đất, dẫn đến sự lão hóa nhanh chóng.
Các nhà khoa học ví oxy được ví như một chất độc mãn tính. Nếu đột ngột tăng nồng độ lên gấp đôi, tuổi thọ của hầu hết các sinh vật trên Trái đất sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều.
Ngày nay, giữa các sinh vật đã tồn tại một chuỗi kết nối hoàn chỉnh. Việc nồng độ oxy tăng đột ngột sẽ làm cho nhiều sinh vật không thể thích nghi được với môi trường này, dẫn đến sự tuyệt chủng sinh học. Và nếu có sự tuyệt chủng sinh học xảy ra, nó sẽ dẫn đến một phản ứng dây chuyền, cuối cùng dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Quá trình này sẽ tiếp diễn cho đến khi một chuỗi mới ổn định được hình thành lại.
Chưa kể, nếu nồng độ oxy tăng gấp đôi một cách đột ngột, hậu quả nghiêm trọng nhất là việc mất cân bằng môi trường. Vì oxy là chất đẩy nhanh quá trình cháy, khi hàm lượng oxy tăng lên, quá trình cháy sẽ diễn ra dễ dàng và dữ dội hơn.
Trong quá trình này, một khi cháy rừng xảy ra, nó sẽ bùng cháy dữ dội hơn và khó bị dập tắt hơn. Sự kết thúc của kỷ nguyên của các loài côn trùng khổng lồ cách đây 300 triệu năm cũng liên quan nhiều đến các đám cháy toàn cầu xảy ra vào thời điểm đó.
Do môi trường giàu oxy, với nguyên liệu là những cánh rừng bao phủ khắp hành tinh, những ngọn lửa đã cháy hàng trăm năm. Cuối cùng nó dẫn đến việc nhiệt độ trái đất tăng mạnh và gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt. Sau đó, hàm lượng oxy cũng giảm nhanh chóng, cuối cùng dẫn đến sự trỗi dậy của loài bò sát và bắt đầu thời đại của khủng long trên Trái đất.
Tham khảo Nature, Sohu
CÙNG CHUYÊN MỤC
