Lebenselixier Sauerstoff

Abfallprodukt von Einzellern begründet Artenvielfalt

Bis die heutige Atmosphäre unseres Planeten entstehen konnte, musste einiges in der Vergangenheit passieren. Die erste Atmosphäre der Erde bildete sich vor knapp 4,6 Milliarden Jahren, kurz nach der Entstehung des Planeten. Allerdings hatte diese frühe Version nicht viel Ähnlichkeit mit der Atmosphäre der Gegenwart.

Luftbläschen steigen vom Meeresboden auf Quelle: ZDF

Die Gase stammten aus den Gesteinsmassen. Damals gab es viele aktive Vulkane auf dem jungen Planeten und über viele Millionen Jahre förderten sie die Zutaten für eine Uratmosphäre zutage. Bei dem Gasgemisch handelte es sich um ein Höllengebräu aus Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Methan. Diese tödliche Mischung umgab unseren Heimatplaneten für mehr als zwei Milliarden Jahre. Dann allerdings geschah etwas Unerwartetes. Eine neue Kraft war angetreten, um die Atmosphäre, und damit das Leben auf der Erde, völlig zu verändern.

Stromatolithen Quelle: ZDF

Einzeller revolutionieren die Welt

In einer abgelegenen Bucht Westaustralien, nahe der Shark Bay, sind die ältesten Bewohnern der Erde zu bewundern: Stromatolithen. Die kuriosen Gebilde sind von größter Bedeutung, denn jedes Lebewesen - ganz gleichgültig ob Pflanze oder Tier - verdankt den unscheinbaren Einzellerkolonien seine Existenz - sogar jeder Mensch. Stromatolithen sind vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde entstanden. Man glaubt es kaum, aber die Winzlinge setzten eine Revolution in Gang, die die ganze Welt verändern sollte.

Solche Bakterien waren lange Zeit alles, was die Erde an Lebensformen zu bieten hatte und wären nicht zahllose Zufälle zusammengekommen, dann gäbe es auch heute nur Einzeller und unser Planet wäre eine Welt von Mikroben. Das Besondere an den Stromatolithen im Vergleich zu allen anderen Einzellern war, dass sie zu den ersten gehörten, die Fotosynthese betrieben und Sonnenlicht zur Energiegewinnung nutzten. Auf der frühen Erde waren weltweit die warmen seichten Meere von Stromatolithen besiedelt. In großem Stil nutzten sie Sonnenlicht und betrieben Fotosynthese. Abfallprodukt ihres Stoffwechsels war Sauerstoff, mit dem sich die Meere langsam füllten.

Rostfarbene Berge Quelle: ZDF

Sauerstoff gelangt in die Atmosphäre

Im Wasser dieses Urmeeres war sehr viel Eisen gelöst. Als die Stromatolithen begannen, Sauerstoff abzugeben, reagiert das Eisen mit ihm zu Eisenoxid. Das Ergebnis war, dass sich gewaltige Mengen Eisenoxid - also Rost - auf dem Meeresboden ablagerten. Im Laufe der Jahrmillionen wurde der Rost immer stärker zusammengepresst - zu Eisenerz. Fast alles Eisenerz, das weltweit abgebaut wird - existiert nur, weil sehr frühe Lebensformen vor 2,5 Milliarden Jahren begannen, Sauerstoff zu produzieren. Irgendwann war das Eisen in den Weltmeeren aufgebraucht. Aber die Stromatolithen hörten trotzdem nicht auf, Sauerstoff zu produzieren. Nachdem die Meere keinen Sauerstoff mehr aufnehmen konnten, blieb nur eine Möglichkeit: Das Gas entwich in die Atmosphäre.

Dank der sauerstoffreichen Atmosphäre entwickelte sich die Erde zu einem Planeten von unglaublicher Altenvielfalt. Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig und liefert ausreichend Energie für wesentlich aktivere Lebensformen als Bakterien. Unter anderem auch für uns. Sauerstoff hat uns also zu dem gemacht, was wir sind und wir brauchen ihn in ausreichender Menge - nicht nur zum Atmen.

Dünne Atmosphäre in 4000 Metern Höhe

In Argentinien liegt, eingezwängt zwischen den Gipfeln der Anden, einer der höchsten Orte der Welt - in weit über 4000 Metern Höhe. Die Ureinwohner der Anden leben hier seit Tausenden von Jahren, aber als die ersten spanischen Siedler im 16. Jahrhundert kamen, konnten sie keine Familien gründen. Ein Ungeborenes nach dem anderen starb. Schuld an der Misere war der Sauerstoffmangel.

Säuglingsgräber Quelle: ZDF

Die Atmosphäre ist hier deutlich dünner als auf Meereshöhe und es gibt nur etwa halb so viel Luftsauerstoff. Die spanischen Einwanderer waren nicht an diesen geringen Sauerstoffgehalt angepasst. Im Blut der Mütter befanden sich einfach nicht genug Sauerstoffmoleküle, um einen Fötus ausreichend zu versorgen. Dass die Chroniken schließlich doch noch Geburten verzeichneten, hängt vermutlich damit zusammen, dass sich in Mischehen die besser angepassten Ureinwohner genetisch durchsetzten. Der Sauerstoffgehalt setzt also eine natürliche Grenze für unsere eigene Existenz. Diese Grenze lässt sich nur mit technischen Hilfsmitteln in die obere Atmosphäre oder darüber hinaus in den Weltraum ausdehnen. Ab 5000 Metern Höhe kann schließlich niemand mehr dauerhaft leben.

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