Odpověď na každou otázku

Kde se vzal kyslík?

James Lovelock (Gaia živoucí planeta, Mladá fronta 1990, str. 8) udává, že „čistá produkce kyslíku pralesem je blízká nule“, a pak vysvětluje, že vyprodukovaná organická hmota se v pralesním společenství opět rozloží za spotřeby kyslíku. „Čisté“ produkce kyslíku lze dosáhnout jen tak, že se část organického uhlíku uloží dlouhodobě do zemské kůry, aby nebyl dostupný pro rozkladné mikrobiální pochody: „V současné době se ročně ukládá do zemské kůry asi 100 milionů tun uhlíku, čímž se uvolní 266 milionů tun kyslíku“ (str. 121). V dnešní biosféře je uhlík odstraňován zejména do mořských sedimentů.

Stromatolity měly kdysi mít hlavní úlohu při vytváření atmosférického kyslíku. Není to však se stromatolity jako s pralesy? Uznávají se jako hlavní zdroj, který na úsvitu evoluce začal obohacovat atmosféru kyslíkem?

/Otázka Miroslava Dobeše, Světlá nad Sázavou/

Současný scénář

Jediným zdrojem kyslíku v atmosféře (a hydrosféře, která je s ní v rovnováze) je fotosyntéza. Většinu dnešní produkce – asi 99,9 % – opět spotřebují organizmy, ona tisícina navíc mizí v reakcích se sopečnými plyny (např. H₂S), s atmosférickým dusíkem a s horninami.

V atmosféře je kyslíku dost: doba jeho obratu je něco mezi 4 a 15 miliony let. Udušení nám tedy nehrozí, i kdyby hned ustala veškerá fotosyntéza. Kdyby na planetě ustalo i dýchání, ztratil by se za uvedenou dobu obratu. Na geologické škále je to však doba poměrně krátká, a je doloženo, že za posledních 600 milionů let se koncentrace kyslíku v atmosféře příliš neměnila. V biosféře tedy musí existovat čistá produkce kyslíku.

Řešení spočívá v tom, že se část vytvořeného organického uhlíku odstraní z oběhu a není mu dovolena reoxidace, přesněji reoxidace kyslíkem. V dnešní biosféře je asi nejlepším řešením ukládání organické hmoty do anoxygenních sedimentů, zejména mořských. I zde se většina organické hmoty „prodýchá“ a uhlík se vrací jako CO₂ do oběhu; jako oxidační činidlo však už neslouží kyslík, ale sírany z mořské vody a zplodinou tohoto dýchání jsou sulfidy, které opět nesmějí přijít do styku s kyslíkem a v podobě nerozpustných solí se ukládají do sedimentů. Svědectvím takového pohřbívání organické hmoty v geologické minulosti jsou tedy jednak fosilní paliva a kerogen (jemně rozptýlený uhlík v sedimentárních horninách), jednak ložiska sulfidů. Na pevnině slouží dnes jako „pohřebiště“ uhlíku rozsáhlá rašeliniště, a také dřevěné uhlí, které ve velké míře vzniká při požárech. Na rozdíl od hnití tedy lesní požár přispívá k přírůstku kyslíku v atmosféře!

Koncentrace kyslíku se udržuje v rámci globálního „metabolizmu“ na konstantní úrovni: stoupne-li produkce kyslíku, ztenčí se rozsah bezkyslíkatých „pohřebišť“ a vyšší frakce organické hmoty je připravena k reoxidaci. Dojde-li k rozsáhlé sopečné činnosti a koncentrace kyslíku poklesne, rozšíří se i „pohřebiště“ a z oběhu je odstraňováno větší množství uhlíku.

Existence sinic, fotosyntetizujících bakterií produkujících kyslík, je doložena z doby asi před 3,8 miliardy let. V sedimentárních horninách z této doby lze prokázat i organický uhlík. (To, že jsou tyto sloučeniny produktem fotosyntézy, lze poznat podle poměru obou stabilních izotopů uhlíku – ¹³C a ¹²C. Fotosyntéza dává přednost ¹²CO₂, a tak je organická hmota vždy ochuzena o těžší izotop.) Pohřbívání se tedy konalo už tehdy, navíc při nepřítomnosti či velmi nízké koncentraci kyslíku byla obrovským „pohřebištěm“ vlastně celá planeta a odhaduje se, že v těch dobách unikala z dosahu vznikajícího kyslíku téměř veškerá produkce organické hmoty (snad s výjimkou hypotetických bakterií, které mohly žít se sinicemi ve velmi těsné symbióze a dýchaly na místě vznikající kyslík). Podobně jako dnes, i tehdy se část uhlíku oxidovala dýcháním síranovým (produktem jsou ložiska sulfidů) nebo dusičnanovým (produktem je atmosférický dusík), i tak však mohlo být ukládáno do zemské kůry až 90 % tehdejší primární produkce.

Mohlo by se zdát, že za tohoto uspořádání koncentrace kyslíku v atmosféře musela rychle stoupat, ale nebylo to tak. I kyslík byl účinně pohřbíván reakcemi s velkým množstvím redukujících činidel přítomných v tehdejším prostředí. Kromě sopečných plynů, kterých bylo jistě víc než dnes, to bylo hlavně velké množství solí dvojmocného železa a manganu, rozpuštěných v oceánu. A tak až někdy před 2,1 miliardy let se obsah kyslíku v atmosféře vyšplhal na jedno procento dnešní hodnoty (tj. 0,2 % obsahu atmosféry) a dalších 1,5 miliardy let trvalo, než dosáhl dnešních hodnot, které, jak bylo řečeno, jsou už přes půl miliardy let stabilizované.

Ke stromatolitům, velkým (až metrovým) kulovitým útvarům z uhličitanu vápenatého, které vznikly činností sinic: Mohly růst jen v mělkých mořích kolem pobřeží, pouze do hloubky, kam ještě pronikalo světlo. Byly tedy jakousi bakteriální analogií dnešních korálových útesů. Jaký byl jejich podíl na celkové produkci organické hmoty, a tedy i kyslíku, lze sotva dnes odhadnout. Intuitivně však můžeme předpokládat, že ohromná plocha oceánu kypěla planktonním životem, a souš asi také nebyla naprosto sterilním prostředím, a tak mohl být jejich příspěvek nakonec jen podružný.

JAKÝM MECHANIZMEM VZNIKAJÍ KRUHY POD OČIMA?

Dovětek k otázce M. L. z Vesmíru 76, 227, 1997/4)

1. Domnívám se, že by se při vysvětlování kruhů pod očima měly vzít v úvahu některé anatomické skutečnosti:

Kůže víček patří k okrskům s nejtenčí kůží na těle.

Kůže víček patří k okrskům kůže nejvíc pigmentovaným (spolu se zevním genitálem).

Podkoží víček prakticky nemá tukové vazivo.

Podkožní vazivo je vodnatě řídké.

Při vazokonstrikci (kalné ráno opilcovo nebo pár dnů kolem menstruace) zmizí barevný překryv daný krví a prosvítá skutečná pigmentace víček podle mě kruhy pod očima.

Váznutí krevního oběhu v žilních pleteních víček je možné, ale proč by bylo_? Spíš bych si vsadil na zpomalení průtoku přívodními arteriemi, kombinované s paralýzou kapilár přiboudliny, asi i nějaké hormony dámského světa.

2. Jelikož kruhy pod očima (prý) u žen vypadají atraktivně, nahrazují dámy kruhy pod očima barevnými šminkami.

3. Že v učebnicích klinických oborů o kruzích pod očima nic není, mě nepřekvapuje, protože ty se dnes starají hlavně o hladiny něčeho zbytečného za normálních okolností.

4. V Borovanském i v Grayovi je to, co jsem napsal.