Évolution du taux d’oxygène et conséquences

Sur Terre, seules les archées (archéobactéries) et les bactéries anaérobies sont capables de vivre sans oxygène.

Origine de l’oxygène

L’oxygène provient de l’activité des cyanobactéries, des végétaux utilisant la chlorophylle qui extrait le carbone sur le dioxyde de carbone et rejettent l’oxygène ; c’est le mécanisme de la photosynthèse.

La vapeur d’eau se transforme aussi en dioxygène et dihydrogène, une fois dans la haute atmosphère du fait de l’évaporation provoquée par les rayons solaires.

Il y a 4 milliards d’années, l’atmosphère de la Terre était surtout composée de méthane, d’ammoniac et de dioxyde de carbone. Les bactéries dans les océans pratiquaient alors surtout la fermentation. Jusqu’à l’apparition de bactéries mutantes qui ont employé la photosynthèse en consommant le carbone du CO2. Ces bactéries ont continué à muter pour devenir les cyanobactéries, elles sont apparues il y a 3,2 milliards d’années sous forme d’algues bleues ou algues bleue-vert. Elles étaient alors surtout intéressées par l’hydrogène de l’eau.

Évolution de la quantité d’oxygène dans l’atmosphère

Il y a 2,7 milliards d’années, la concentration de l’oxygène atteint ainsi les 2% de la composition de l’atmosphère terrestre. Les bactéries anaérobies ont commencé à disparaître.

Il y a 540 millions d’années, pendant le Cambrien, le taux d’oxygène atteint les 15% et fluctue entre ce niveau et 30%.

Il y a 300 millions d’années, durant le Permien, l’oxygène atteint un taux maximum de 35%. Les insectes se sont alors métamorphosé, prenant des tailles gigantesques, tout comme les amphibiens.

Ainsi sur Terre, les libellules font 60 cm d’envergure, les scorpions ont une longueur de 75 cm, les araignées sont aussi grosse qu’une tête humaine et dévorent les petits reptiles, des scolopendres font 2 mètres de long.

Cela est du à l’accroissement des forêts de fougères géantes (la taille d’un arbre) sur la planète, ainsi que la matière organique enfouie, se transformant en gisements de charbon.

La quantité d’oxygène étant trop grande, les orages ont commencer à embraser le ciel, ce qui a diminué peu à peu le taux. Les insectes ont alors laissé place aux reptiles. La proportion d’oxygène était alors tombé à 10-15%, les températures se sont élevés, tout comme les concentrations de CO2.

Les activités humaines ne changent pas la quantité d’oxygène présent dans l’atmosphère, malgré la combustion de près de 7 milliards de tonnes d’énergies fossiles.

Si l’oxygène disparaissait du jour au lendemain, il faudrait seulement 2000 ans à la nature pour produire le même taux d’oxygène, la photosynthèse ayant de nos jours un rythme effréné.

Pour que nous atteignons de nouveau près de 30-35% d’oxygène sur Terre, il faudrait que les continents se rencontre à nouveau, pour créer une nouvelle Pangée et que celle-ci se déplace dans les zones tropicales de la terre. Le taux d’humidité permettra alors le renouveau de la fougère. Il faudrait qu’elle mute pour de nouveau atteindre des sommets et produire des quantités considérables d’oxygène.

Actuellement, ce sont les algues et le phytoplancton marin qui produise le plus d’oxygène sur Terre, puis vient ensuite les forêts.

Pourquoi le taux actuel ne s’accroit-il pas ?

Si la nature peut recréer le taux du 21ème siècle en moins de 2000 ans en repartant de zéro, pourquoi le taux actuel ne va pas au delà de 20-21% ?

L’O2 est surtout produite pas la photosynthèse. L’eau et le CO2 est récupéré par les plantes pour créer des hydrates de carbone (CH2O), de l’O2 est alors également libéré.

Mais le soir, la plante respire de l’O2 pour libérer du CO2, les forêts ont donc souvent un bilan presque nul sur plusieurs années. Ainsi l’Amazonie n’est pas le véritable poumon de la planète (c’est avant tout le plus grand vivier de la diversification du vivant), c’est plutôt les océans qui devrait avoir ce titre.

Les océans via les algues et le phytoplancton libèrent énormément d’oxygène, une partie est respiré par le vivant terrestre, l’autre va dans l’atmosphère. Mais l’oxygène est également utilisé dans l’oxydation du fer à l’extérieur. Également, une grande partie de la matière organique dans l’eau va s’oxyder, tandis quel’autre se dépose au fond des océans.

Pour que le taux d’oxygène augmente, il faut que l’activité photosynthétique s’accroisse, que la matière organique (le carbone) soit d’avantage enfouie plutôt qu’oxydé, pour que l’oxygène reste libre et que son taux s’envole. C’est ce qui s’est passé au Carbonifère-Permien.




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