Đối với hầu hết các loài động vật trên trái đất, oxy là một trong những yếu tố cơ bản nhất để tồn tại. Có thể nói, chính sự tồn tại của oxy đã tạo nên sự thịnh vượng của Trái đất ngày nay, kể cả cách loài người tiến hóa và ghi dấu ấn với các nền văn minh trên khắp hành tinh.
Mặc dù oxy rất quan trọng đối với hầu hết các sinh vật, nhưng mật độ của nó trong toàn bộ khí quyển không cao, chỉ khoảng 21%. Vậy có phải hàm lượng ôxy 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 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. Khi đó, nguồn oxy chính 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 đến 2,4 tỷ năm trước, tảo lục mới xuất hiện. Những sinh vật phù du này sinh sản với số lượng lớn thông qua quá trình quang hợp và đồng thời giải phóng một lượng lớn oxy vào khí quyển.
Cho đến ngày nay, dù đã hàng tỷ năm trôi qua, tảo lục vẫn là nguồn cung cấp oxy chính trên Trái đất, với khoảng 70% lượng oxy trên hành tinh.
Đồng thời khi số lượng tảo lục tăng lên, cấu trúc sinh học trên Trái đất cũng dần thay đổi. Sự sống đầu tiên ra đời cách đây 3,7 tỷ năm, nhưng do nồng độ oxy lúc đó rất thấp, chỉ dưới 1%, nên phần lớn sinh vật thời đó là yếm khí. Sinh vật kỵ khí hoặc kỵ khí là những sinh vật không cần oxy để phát triển.
Tuy nhiên, theo thời gian, sự gia tăng nồng độ oxy trong khí quyển đã gây ra những thay đổi lớn trong môi trường nơi các sinh vật kỵ khí này sinh sống. Đây cũng được coi là “sự kiện Ôxy hóa vĩ đại trong lịch sử Trái đất”.
Thực tế có thể thấy rằng nhiều oxy không phải lúc nào cũng tốt. Việc tiếp tục tăng lượng oxy sẽ gây ra những thay đổi rung lắc đối với môi trường sinh thái.
Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu lượng oxy tăng gấp đôi? Trên thực tế, Trái đất cách đây 300 triệu năm đã cung cấp câu trả lời cho vấn đề này.
Vào thời điểm đó, Trái đất được thống trị bởi thực vật. Các nhà khoa học gọi nó là Kỷ nguyên Carbon hay Kỷ nguyên kim loại. Nó thực sự có một cái tên khác, đó là tuổi của những loài côn trùng khổng lồ. Do sự gia tăng liên tục của thảm thực vật, hàm lượng oxy trong khí quyển 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 đó là bởi vì 50% tài nguyên than hiện tại trên Trái đất có liên quan đến Thời đại cacbon này. Hoặc có thể thấy cây cối sinh sôi, thịnh vượng vào thời điểm đó với tỷ lệ che phủ khoảng 95%.
Vào thời điểm đó, do các loài động vật có vú chưa tiến hóa nên Trái đất lúc này đang bị thống trị bởi các loài động vật chân đốt. Và bởi vì hàm lượng oxy của Trái đất vào thời điểm đó rất cao, các động vật chân đốt vào thời điểm đó sẽ có cơ hội lớn để phát triển về kích thước.
Đánh giá từ một số hóa thạch được phát hiện, động vật thời đó lớn hơn động vật ngày nay từ vài đến chục lần. Ví dụ con chuồn chuồn ngày nay còn nhỏ, thời đó tổ tiên của nó có chiều dài tới 1m.
Vậy tại sao côn trùng lại trở thành người khổng lồ trong môi trường giàu oxy? Thực ra đây không phải là mối quan hệ nhân quả. Lượng oxy tăng lên không phải là nguyên nhân khiến côn trùng phát triển lớn hơn, mà 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 quyển dẫn đến sự gia tăng quá mức nồng độ oxy trong tế bào của các động vật nhỏ. Điều này khiến chúng không thể tồn tại trong môi trường giàu oxy và cách thoát ra duy nhất là tiến hóa lên kích thước cơ thể lớn hơn để có thể tồn tại.
Thực tế, oxy là con dao hai lưỡi đối với sự sống trên 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 như một chất độc mãn tính. Nếu nồng độ đột ngột tăng gấp đôi, tuổi thọ của hầu hết các sinh vật trên Trái đất sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều.
Ngày nay, có một chuỗi liên kết hoàn chỉnh giữa các sinh vật. Nồng độ oxy tăng đột ngột sẽ khiến nhiều sinh vật không kịp thích nghi với môi trường này, dẫn đến tuyệt chủng sinh vật. Và nếu có một sự tuyệt chủng sinh học, nó sẽ dẫn đến một phản ứng dây chuyền, cuối cùng dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi một chuỗi ổn định mới được hình thành trở lại.
Chưa kể, nếu nồng độ oxy tăng gấp đôi đột ngột, hậu quả nghiêm trọng nhất là mất cân bằng môi trường. Vì oxy là chất làm tăng tốc độ cháy, khi hàm lượng oxy tăng lên thì quá trình cháy trở nên dễ dàng và mãnh liệt hơn.
Trong quá trình này, một khi xảy ra cháy rừng sẽ cháy dữ dội hơn và khó dập tắt hơn. Sự kết thúc của kỷ nguyên côn trùng khổng lồ cách đây 300 triệu năm cũng liên quan nhiều đến các vụ cháy toàn cầu xảy ra vào thời điểm đó.
Do môi trường giàu oxy, được cung cấp năng lượng bởi những khu rừng bao phủ toàn bộ hành tinh, các ngọn lửa đã cháy hàng trăm năm. Cuối cùng, nó dẫn đến nhiệt độ trái đất tăng mạnh và gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt. Sau đó, hàm lượng oxy cũng giảm xuống nhanh chóng, cuối cùng dẫn đến sự trỗi dậy của các loài bò sát và bắt đầu thời đại khủng long trên Trái đất.
Tham khảo Nature, Sohu
