Ohne Sauerstoff können wir nicht leben. Aber der war nicht immer da. Es hat lange gedauert, bis er in der Atmosphäre der Erde aufgetaucht ist. Und als das passierte, war das der Auslöser für die größte Katastrophe und das dramatischste Massensterben aller Zeiten…
(Und weiter unten gibt es wie immer eine Transkription des Podcasts zum Nachlesen)
Die Folge könnt ihr euch hier direkt als YouTube-Video ansehen oder direkt runterladen.
Den Podcast könnt ihr unter
abonnieren beziehungsweise auch bei Bitlove via Torrent beziehen.
Am einfachsten ist es, wenn ihr euch die „Sternengeschichten-App“ fürs Handy runterladet und den Podcast damit anhört.
Die Sternengeschichten gibts natürlich auch bei iTunes (wo ich mich immer über Rezensionen und Bewertungen freue) und alle Infos und Links zu den vergangenen Folgen findet ihr unter https://www.sternengeschichten.org.
Und natürlich gibt es die Sternengeschichten auch bei Facebook und bei Twitter.
Transkription
Sternengeschichten Folge 171: Die große Sauerstoffkatastrophe
Sauerstoff ist wichtig. Ohne Sauerstoff könnten wir nicht überleben. Und glücklicherweise besteht die Atmosphäre der Erde zu fast 21 Prozent aus diesem Gas. Aber das war nicht immer so. Und als der Sauerstoff das erste Mal in relevanten Mengen auf unserem Planeten aufgetaucht ist, war das die größte Katastrophe aller Zeiten.
Als die Erde vor 4,58 Milliarden Jahren gerade frisch entstanden war, hatte sie eine Atmosphäre die sich völlig von der heutigen unterschied. Sie bestand aus Wasserstoff und Helium, den beiden Elementen die im Universum auf häufigsten sind und die auch am häufigsten in der Scheibe aus Gas und Staub vertreten waren, aus denen sich unsere Sonne und die Planeten gebildet haben.
Neben Wasserstoff und Helium fanden sich in der Uratmosphäre wahrscheinlich auch noch geringe Spuren von Methan und Ammoniak. Insgesamt also eine ungesunde und übelriechende Mischung. Zumindest für Menschen…
Wasserstoff und Helium sind allerdings recht leichte Atome und bewegen sich deswegen vergleichsweise schnell. Außerdem war es früher auf der Erde noch enorm heiß. Radioaktive Elemente im Erdinneren gaben Strahlung ab; die Erde selbst hatte sich noch nicht komplett „gesetzt“ und schrumpfte noch unter ihrer eigenen Anziehungskraft. Durch diese Verdichtung wurde ebenfalls Wärme frei und dann waren da noch die vielen Felsbrocken, die damals noch überall durch den Weltraum sausten und ständig auf der Erde eingeschlagen sind. Ingesamt war es also enorm heiß. So heiß, dass die Atome in der Uratmosphäre sich enorm schnell bewegt haben. So schnell, dass die Schwerkraft der Erde sie nicht festhalten konnte.
Und die Sonne war ja auch noch. Sie bildete sich gemeinsam mit ihren Planeten und als sie soweit fertig war, dass dort die Kernfusion einsetzen konnte, ging es der Uratmosphäre so richtig an den Kragen. Nach dem Zünden der Sonne setzte auch ein extrem starker Sonnenwind ein, der dann auch noch den letzten Rest der Uratmosphäre beseitigt hat.
Nach ein paar hundert Millionen Jahre war nichts mehr von ihr übrig und bis es eine neue Atmosphäre gab, dauerte es ein wenig. Zuerst musste die Erde ein wenig abkühlen. Die Asteroideneinschläge wurden weniger, die Erde gab Wärmeenergie ins Weltall ab und irgendwann kühlte auch die Kruste des Planeten soweit, dass sich dort Vulkane bilden konnten. Aus diesen Vulkanen gelang geschmolzenes Gestein aus dem Erdinneren an die Oberfläche und mit ihm auch diverse Gase, die vorher im Gestein gebunden waren.
Diese neue Atmosphäre wird die „Erste Atmosphäre“ genannt obwohl es ja eigentlich schon die zweite war. Aber da die Uratmosphäre so kurzlebig war, zählt sie nicht mit. Die erste Atmosphäre also bestand nun zu etwa 80 Prozent aus Wasserdampf. Dazu kamen noch circa 10 Prozent Kohlenstoffdioxid, 6 Prozent Schwefelwasserstoff und diverse andere Gase in geringen Mengen. Allerdings immer noch kein Sauerstoff!
Im Prinzip waren das die gleichen Gase, die auch heute noch von Vulkanen produziert werden. Aber weil es auf der frühen Erde immer noch so warm war, konnte der ganze Wasserdampf nicht als Regen zur Erde fallen. Freies Wasser auf der Erdoberfläche gab es nicht; alles sammelte sich als Wasserdampf in der Atmosphäre.
Irgendwann war es aber dann kühl genug und dann regnete es. Ordentlich. Und lang. Wirklich ordentlich und wirklich lange! Knapp 40.000 Jahre lang! Jetzt gab es Ozeane und andere Gewässer auf der Erde und in ihnen entwickelten sich die ersten Lebensformen. Der Stoffwechsel dieser Bakterien erzeugte Stickstoff und Methan, der sich in der Atmosphäre anreicherte. Gleichzeitig nutzten die Lebewesen Kohlenstoffdioxid um ihre Biomasse aufzubauen. Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid wurden auch in den Meeren gelöst und verschwanden so aus der Atmosphäre. Es gab also immer mehr Stickstoff und immer weniger andere Gase.
Das ging so knapp 3,4 Milliarden Jahre und dann war aus der ersten die zweite Atmosphäre geworden, die fast komplett aus Stickstoff bestand. Es gab Leben auf der Erde, aber nur im Meer und es bestand nur aus Bakterien und anderen Mikrolebewesen und es gab immer noch keinen Sauerstoff.
Der kam erst mit der dritten Atmosphäre. Eine Bakterien und Algen fingen an, eine neue Art von Stoffwechsel auszuprobieren, bei der als Abfallprodukt Sauerstoff entstand. Zuerst hatte das keine große Auswirkungen. Der Sauerstoff, der produziert wurde, reagierte mit anderen Molekülen, zum Beispiel mit Eisen oder Schwefelwasserstoff. Nichts davon gelangte aus dem Meer in die Atmosphäre. Erst vor 2,3 Milliarden Jahren änderte sich die Sache. Mittlerweile war im Ozean schon so viel Sauerstoff, dass er in die Atmosphäre entweichen konnte.
Bis die kleinen Bakterien und Algen merkbare Mengen produziert hatten, dauerte es ein wenig. Vor einer Milliarde Jahren betrug die Konzentration von Sauerstoff in der Atmosphäre erst 3 Prozent. Und für den Großteil der damaligen Lebewesen war das definitiv keine gute Entwicklung. Sie waren darauf nicht vorbereitet und der reaktionsfreundige Sauerstoff war reines Gift für sie. So gut wie alle Lebewesen starben aus; es war das größte Massensterben in der Geschichte des Planeten.
Übrig blieben nur diejenigen Lebewesen, die sogenannte Peroxidasen entwickeltet hatten. Das sind spezielle Enzyme, die in der Lage sind die für den Stoffwechsel schädlichen Sauerstoffverbindungen aufzuspalten und damit ungefährlich zu machen. Sie überlebten die „Große Sauerstoffkatastrophe“ und von ihnen stammen so gut wie alle heute existierenden Lebewesen ab; inklusive uns Menschen. Wir sind auf den Sauerstoff angewiesen, damit unser Stoffwechsel funktioniert und wir können nur in der aktuellen, der dritten Atmosphäre der Erde überleben.
Nachdem ersten Auftreten des Sauerstoffs reicherte sich immer mehr an und vor knapp einer halben Milliarde Jahren war so viel vorhanden, dass sich in der oberen Atmosphäre aus den einzelnen Sauerstoffatomen Ozon-Moleküle bilden konnte. Seitdem schützt uns die Ozonschicht vor der schädlichen UV-Strahlung aus dem All, was für die weitere Entwicklung des Lebens von enormer Bedeutung war. Vor etwa 350 Millionen Jahren hatte die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre dann den heutigen Wert erreicht. Zwischendurch schwankte sie immer wieder mal; stiegt auf bis zu 30 Prozent, sank dann wieder auf 15 Prozent und als sich dann irgendwann auch endlich die ersten Bäume auf der Erde entwickelt hatte, pendelte sich der Wert wieder bei den knapp 20 Prozent ein, die wir auch heute noch messen.
Die Geschichte der Großen Sauerstoffkatastrophe zeigt eindrucksvoll, dass wir in einer Welt leben, die nicht unbedingt speziell für uns gemacht ist. Wir sind nur deswegen hier, weil wir von den wenigen Überlebenden des damaligen Massensterbens abstammen. Sie zeigt aber auch, wie komplex die gesamte Ökologie der Erde ist. Der Stoffwechsel von ein paar Bakterien und Algen im Ozeanen kann den ganzen Planeten verändern. Er hat den Planeten nachhaltig verändert. Und wir sollten uns daher sehr genau überlegen, wie wir mit unserer Erde umgehen. Wie schnell wir die Ozonschicht kaputt machen können, haben wir ja in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts deutlich demonstriert. Es hat lange genug gedauert, bis sich die dritte, für uns Menschen lebensfreundliche Atmosphäre gebildet hat. Wir sollten besser darauf achten, was wir damit anstellen und ob es wirklich so eine gute Idee ist, leichtfertig Kohlendioxid und andere Gase in dem Ausmaß freizusetzen in dem wir das derzeit tun.
Die Atmosphäre des Planeten hat sich schon dreimal grundlegend verändert. Beim letzten Mal waren die Bakterien dafür verantwortlich. Den Wechsel zu einer möglichen „Vierten Atmosphäre“ könnten wir Menschen verursachen. Ob das dann aber eine Atmosphäre ist, in der wir leben können, ist zweifelhaft…
Sind das nicht heute eher ca. 21% Sauerstoff?
immer diese Krümelkakerei: knapp 20%?
Wiki: (in Volumenprozent) 78,084 % Stickstoff (N2), 20,946 % Sauerstoff (O2)…..
@SkeptikSkeptiker: 20,946% sind „knapp 20%“.
@SPritkopf: „Dem könnte der unbefangene Leser entnehmen“
Vielleicht sollte ich das mit der Transkription doch nochmal überdenken. Das, was hier steht ist nicht unbedingt 1:1 das, was auch im Podcast zu hören ist. Und um den geht es ja. Die Transkription sind im wesentlichen meine Notizen, anhand derer ich den Podcast gemacht habe…
Das sollte sicherlich sowas wie „Das ging so bis vor knapp 3,4 Milliarden Jahren“ heißen, oder?
Die folgenden zwei Absätze sind ebenfalls etwas missverständlich formuliert:
Dem könnte der unbefangene Leser entnehmen, dass die große Sauerstoffkatastrophe vor einer Milliarde Jahren stattgefunden hat. Hat sie aber nicht, sondern tatsächlich fand sie vor den angesprochenen 2,3 Milliarden Jahren statt.
Der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre war ja auch lediglich ein Indiz dafür, wieviel Sauerstoff von den Cyanobakterien produziert wurde. Auf das Leben selbst, welches zu dieser Zeit nach wie vor ausschließlich in den Ozeanen stattfand, hatte der Luftsauerstoff keine Auswirkungen.
@FF
Das wäre dann vor knapp 1,2 Mrd Jahren, ich denke du meintest 2,4 Mrd Jahre lang, oder?
20,946% sind “knapp 20%”.
ok, aufgerundet 😉
„Knapp“ bedeutet in diesem Zusammenhang „etwas weniger als“, es sind also knapp 21%. Oder wird der Begriff in Österreich gegensätzlich verwendet?
@Roland: „Oder wird der Begriff in Österreich gegensätzlich verwendet?“
Kann sein. Wenn ich „knapp“ sage, dann meine ich: Eine Zahl, die sehr nahe der eigentlichen Zahl liegt. Und ich habe dieses Wort bisher immer so verwendet.
@Roland B.
Bei uns sagt man „knapp“ für nicht ganz, „gut“ für etwas mehr. Also „gut 20%“.
Ist aber wirklich Korinthenkackerei.
@Florian
Bitte weiter transskribieren! Kleine Fehlerchen sind doch menschlich, und wenn sie jemand findet, freut er sich wie an Ostern und kann was Schlaues sagen. 🙂
Florian, du meinst „reichlich 20%“, vgl. Duden:
„knapp“
etwas weniger (als die genannte Zahl, Zeitspanne o. Ä.); nicht ganz, kaum
„reichlich“
mehr als
Will ja nicht petzen, aber heute früh stand im Text noch „…26 Prozent…“, Florian will es einfach nicht noch mal ändern. tsüsüsüs…
@SKeptikSkeptiker: “ Florian will es einfach nicht noch mal ändern. tsüsüsüs…“
Ne – „knapp 20%“ ist das, was ich sagen wollte (und im Podcast auch sage, soweit ich mich richtig erinnere)
Völliger Quatsch, Martin:
a) Du behauptest aus Deiner Interpretation heraus zu wissen, was der Autor meinte
b) Du unterschlägst Dudens knapp.4 „sehr nahe, dicht“
c) Das Gegenwort zu knapp.3 ist nicht ´reichlich´, sondern ‚gut‘, irgendwo zwischen ´exakt´ und ´reichlich´ angesiedelt
@Florian, #5:
Bitte nicht!
Ich höre nämlich eher selten Podcasts, dafür lese ich alle Deine Transkripte.
@Rolak mit 4. ›knapp‹ als ›sehr nahe‹, ›dicht‹ ist wohl eher etwas wie ›knapp vorbei‹ oder ›das war knapp‹ gemeint. Bezogen auf eine Zahl kenne ich es auch nur als ›etwas weniger als‹.
@Florian: Bitte bloß nicht die Transkriptionen einstellen! Gehörtes ist fein zum Berieseln, aber Aufschließen eines nur gehörten Textes ist fast unmöglich!
Bitte nicht mit den Transkriptionen aufhören. Lese die immer gerne. Podcasts würde ich mir nicht anhören 🙁
Und die Kritik an so unwichtigen Sachen, wie in den obigen Posts kann einem doch vollkommen egal sein.
@Sonnenklar: „Und die Kritik an so unwichtigen Sachen, wie in den obigen Posts kann einem doch vollkommen egal sein.“
Die Kritik an sich stört mich ja nicht so sehr. Wenns konkrete Fehler sind, bin ich dankbar und korrigiere sie. Aber mir fehlt halt die Zeit für eine ECHTE Transkription. Ich kann nicht jeden Podcast nach dem Aufnehmen auch noch 1:1 abtippen; das schaff ich zeitlich nicht. Also nehme ich die Unterlagen, die vor dem podcasten geschrieben und als Grundlage für den Podcast verwendet habe und veröffentliche das als Transkription. Das Problem ist, dass viele Leute das eben nicht so auffassen, sondern das als eigenen Artikel verstehen und nicht nur als Bonus-Material zum Podcast. Und es ist immer blöd, wenn ein Text nicht so verstanden wird, wie er gedacht ist. (Wobei ich die Schuld hier nicht den Lesern gebe).
Toller Podcast (wie immer). Kann man heutzutage herleiten wie sich das Leben ohne Sauerstoff weiterentwickelt hätte?
♫ Und das nicht nur zur Sommerzeit, nein auch an Ostern, wenn es eit…
Braucht es nicht, Florian, schon weil es der völlig falsche Ansatz wäre — immerhin ist das im podcast zu Hörende die Transdiktion des hier zu Lesenden. Mir ist ia das Überfliegen des Textes lieber – ein wenig spannender bis kniffliger wäre vielleicht ein scan vom NotizZettel ;‑)
@FF “ (Wobei ich die Schuld hier nicht den Lesern gebe).“
Bei der Krümelkackerei die hier mitunter betrieben wird wäre das aber mitunter ne gute Idee :p
Danke für die Transkription – ich höre mir nie die Podcasts an, sondern lese sie stattdessen immer. Also bloß nicht aufhören.
Ich finde die Transkriptionen auch toll. Bei mir sieht die Statistik nämlich so aus:
– angehörte Podcasts: 0
– gelesene Trasnkriptionen: alle.
Ist irgendwie so ein Zeit- und Lustding bei mir, ich höre nie Podcasts, lese aber gerne mal zwischendurch etwas. Geht auch viel schneller, ich kann sehr schnell lesen.
Bitte weiter so! 🙂
Richtig – es ist besser, rechtzeitig aufzuhören mit solchen Detailstreiterein, bevor am Ende noch der Sauerstoff knapp wird.
Eine Verständnis-Frage: ist Wasserdampf nicht auch H2O – und wenn Wasserdampf in der Atmosphäre ist, heisst das nicht auch, dass Sauerstoff in der Atmosphäre ist? Oder wie muss ich das verstehen.
Und bitte die Transkriptionen nicht einstellen…
das Gejammer 🙂
Wie so oft ein schöner Artikel. Ich lese lieber und daher danke für die Arbeit den Podcast lesbar zu machen.
Danke
Andy
@hartmut: H2O ist gebundener Sauerstoff. Die Bindung entstand nicht aus frei verfügbarem Sauerstoff + Wasserstoff…
@Hartmut: Es geht hier um ungebunden Sauerstoff sprich unter anderem O2 oder O3. In gebundener Form war der davor natürlich auch schon da, z.B. als CO2 oder das von dir angesprochene Wasser H2O, aber auch in verschiedenen Mineralien. In der Form ist er aber unproblematisch, weil eben O2 reaktionsfreudig ist und der Sauerstoff lieber in einer der anderen Bindungen übergehen würde und dazu auch schon mal lebende Zellen zerstörrt. Nur moderne Organismen haben dagegen Schutzmechanismen, die in den ursprünglicheren Formen noch nicht vorhanden waren.
@Hartmut
Ergänzend noch angemerkt:
Auch der Fisch atmet kein Wasser, sondern letztlich nur den darin gelösten molekularen Sauerstoff. Eine Zahl, die den Sauerstoffgehalt eines Gewässers angibt, lässt den in Wassermolekülen gebundenen Sauerstoff ebenfalls vollkommen außer Acht. Nur diese Zahl liefert Hinweise, ob ein Fisch dort gut leben kann.
@Florian Freistetter:
Ich stimme ebenfalls den Kommentatoren zu, die anregen, die Transkriptionen des Podcasts nicht einzustellen.
Ich lese ebenfalls lieber Sätze, die ich ggf. zweimal lesen kann, als einen Podcast zu hören, dessen Aussagen eben nicht so gut (im Sinne von komfortabel) zweimal zu hören sind.
Dazu kommt dann noch dieser merkwürdige Akzent… 😉
@Schlotti:
Du wolltest sagen: „Dieser ausgesprochen sympathische Akzent“ :-).
@Schlotti, @PDP10
Ick finde den Akzent ooch äußerst sympathisch.
Ich würde sagen, das sind gut 20 % oder knapp 21 %.
Ups… wurde hinreichend erörtert.
Entschuldigung.
Et tu Dieter …
*seufz*
;-).
@FF:
Ich schließe mich an! Bitte die Transkription nicht einstellen! Ich lese nämlich immer nachts im Bett, was es hier neues gibt, während mein Mann einschläft (und Geräusche vom Kopfhörer mag er auch nicht).
Übrigens: wenn es zeitlich hilft… Vormittags hätte ich momentan Gelegenheit, so einen Podcast zu transkribieren.
@C³: „Übrigens: wenn es zeitlich hilft… Vormittags hätte ich momentan Gelegenheit, so einen Podcast zu transkribieren.“
Danke für das Angebot. Aber die Transkription muss ja schon zur Veröffentlichung des Podcasts fertig sein. Wenn du aber wirklich gerne helfen willst, kannst du gerne nachträglich den Podcast transkribieren und meinen Text der Realität des gesprochenen Podcasts anpassen. Ein paar Unterschiede gibt es zwischen meinen Notizen und dem Podcast ja doch. Ist aber jetzt nicht so enorm wichtig und du musst dir da nicht unnötig Arbeit machen…
Wieso ist der Sauerstoff eigentlich so wichtig für uns? Nun, als Energielieferant, damit wir auf unserem Planeten ein wenig herumlaufen können. Und denken.
Oxidationsreaktionen sind immer sehr energiereich. Und: das Sauerstoffatom ist ein ziemlich leichtes, was ebenfalls von Vorteil ist, denn wir müssen es ja durch die Blutbahn transportieren und mehr Gewicht erfordert mehr Energie zur Bewegung. Des weiteren ist der O2/CO2-Kreislauf ein geschlossener, in dem das Abfallprodukt einer Spezies der Rohstoff des anderen ist. Sodass keine Anreicherung stattfindet und der Prozess unbegrenzt weitergehen kann.
Mal Frage: gäbe es denn eine Stoffkombination, die obige Kriterien noch besser erfüllt? Wobei man sich ja auf Gase beschränken sollte, denn der Austausch über die Atmosphäre ist eben sehr praktisch. Also mir fiel nichts ein.
Sollte das richtig sein, dann wäre es schon angebracht, bei der Suche nach Planeten mit ähnlichen Lebewesen wie wir speziell nach Sauerstoff zu suchen. Denn jede andere Energiequelle wäre im Vergleich zu dieser nachteilig.
Mein Sohn hört zu, ich lese gleichzeitig den Text. Den niederösterreichischen Akzent mag ich. Irgendwelche in Norddeutschland unüblichen Formulierungen stören mich nicht. Wegen Petitessen zu sudern ist praepotent.
@Anderer Michael: “ Den niederösterreichischen Akzent mag ich. Irgendwelche in Norddeutschland unüblichen Formulierungen stören mich nicht.
Eigentlich ist mein Akzent nicht so sehr niederösterreichisch (die reden hier GANZ anders… 😉 ). Dank eines Vaters aus NÖ und einer Mutter aus Hamburg ist mein Akzent ziemlich durcheinander…
Moin lieber Florian,
vielen vielen Dank für die Transkription. Denn ich bin immer davon ausgegangen, dass es davon keine gibt.
Für mich als Tauber ist es sehr hilfsreich sich darüber zu informieren.
Freue mich, dass die Barrierefreiheit nun auch in dieser Sternengeschichte herrscht :))
Viel Kraft und alles Gute Dir!
Könnte unsere aktuelle Flora und Fauna (natürlich inkl. Mensch) eigentlich mit einem Sauerstoffgehalt der Luft von 30% umgehen oder würde eine derartige Anreicherung wieder zu einem Massensterben führen?
Ich meine mal etwas darüber gelesen zu haben, ein Fachartikel in irgendeinem Magazin. Muss mal suchen ob ich das noch finde…
Wenn ich mich recht entsinne, dann wäre 30% für das meiste was heute so auf der Erde herumsteht oder -läuft noch unkritisch.
Angabe aber ohne Gewähr, bin kein Biologe. 🙂
Gruß
Aginor
Langfristig würden viele Insekten größer werden, und es gäbe bestimmt auch mehr Waldbrände.