L’atmosph?re terrestre se compose d’environ 78 % d’azote et 21 % d’oxyg?ne, avec des traces d’autres gaz. L’oxyg?ne est essentiel ? toute vie animale et ? de nombreux autres organismes. ?tant donn? que le gaz est utilis? par les formes de vie qui respirent de l’oxyg?ne et qu’il a ?galement tendance ? r?agir avec de nombreuses roches et min?raux, il doit ?tre constamment reconstitu?. Environ 98% de l’oxyg?ne atmosph?rique provient de la photosynth?se, le processus par lequel les plantes produisent des sucres ? partir de dioxyde de carbone et d’eau. Le reste r?sulte de la d?composition de l’eau par le rayonnement ultraviolet.
Photosynth?se
Les plantes et certaines bact?ries utilisent la photosynth?se pour fabriquer des aliments sous forme de sucres et d’autres substances riches en ?nergie. L’eau et le dioxyde de carbone sont absorb?s par l’organisme et la lumi?re du soleil fournit l’?nergie qui alimente le processus. L’oxyg?ne se trouve ?tre un sous-produit tr?s utile. D’apr?s les scientifiques, les niveaux d’oxyg?ne sur Terre sont rest?s assez stables pendant plusieurs centaines de millions d’ann?es. Cela indique que la production d’oxyg?ne par photosynth?se a ?t? plus ou moins ?quilibr?e par sa consommation par d’autres processus, tels que la respiration d’oxyg?ne, ou les formes de vie a?robies et les r?actions chimiques.
Les sources d’oxyg?ne atmosph?rique par la photosynth?se sont le phytoplancton, comme les cyanobact?ries dans l’oc?an, et les arbres et autres plantes vertes sur terre. Le montant de la contribution de chaque source fait l’objet d’un d?bat?: certains scientifiques sugg?rent que plus de la moiti? provient des oc?ans, par exemple, tandis que d’autres ?valuent le nombre ? un tiers. Ce qui est clair, c’est que les chiffres ont fluctu? au cours des temps g?ologiques, en fonction de l’?quilibre de la vie sur Terre. Lorsque l’atmosph?re se d?veloppait pour la premi?re fois, par exemple, les cyanobact?ries contribuaient ? la majeure partie de l’oxyg?ne.
L’augmentation des niveaux d’oxyg?ne
On pense qu’au d?part, l’oxyg?ne produit par les cyanobact?ries a ?t? utilis? pour r?agir avec le fer dans les sols, les roches et l’oc?an, formant des compos?s d’oxyde de fer et des min?raux. Les g?ologues peuvent estimer la quantit? d’oxyg?ne dans l’atmosph?re dans les temps anciens en examinant les types de compos?s de fer dans les roches. En l’absence d’oxyg?ne, le fer a tendance ? se combiner avec le soufre, formant des sulfures tels que les pyrites. Lorsqu’il est pr?sent, cependant, ces compos?s se d?composent et le fer se combine avec l’oxyg?ne, formant des oxydes. En cons?quence, les pyrites dans les roches anciennes indiquent de faibles niveaux d’oxyg?ne, tandis que les oxydes indiquent la pr?sence de quantit?s importantes de gaz.
Une fois que la majeure partie du fer disponible s’est combin?e ? l’oxyg?ne, le gaz a pu s’accumuler dans l’atmosph?re. On pense qu’il y a environ 2.3 milliards d’ann?es, les niveaux ?taient pass?s d’une infime trace ? environ 1 % de l’atmosph?re. Les choses ont ensuite sembl? s’?quilibrer pendant une longue p?riode alors que d’autres organismes ?voluaient pour utiliser l’oxyg?ne pour fournir de l’?nergie par l’oxydation du carbone, produisant du dioxyde de carbone (CO2). Ils y sont parvenus en mangeant des mati?res v?g?tales organiques riches en carbone, vivantes ou mortes. Cela a cr?? un ?quilibre, avec la production d’oxyg?ne par la photosynth?se correspondant ? sa consommation par les organismes qui respirent de l’oxyg?ne.
Il semble qu’en raison de cet ?quilibre, la photosynth?se ne puisse ? elle seule expliquer l’augmentation initiale de l’oxyg?ne. Une explication est qu’une partie de la mati?re organique morte s’est enfouie dans la boue ou d’autres s?diments et n’?tait pas disponible pour les organismes a?robies. Cette mati?re ne pouvant se combiner avec l’oxyg?ne de l’air, tout l’?l?ment produit n’a donc pas ?t? utilis? de cette mani?re, ce qui a permis aux niveaux d’augmenter.
? un moment donn? plus tard dans l’histoire de la Terre, les niveaux d’oxyg?ne ont augment? de fa?on spectaculaire pour atteindre leur niveau actuel. Certains scientifiques pensent que cela s’est peut-?tre produit il y a environ 600 millions d’ann?es. ? cette ?poque, un grand nombre d’organismes multicellulaires complexes et relativement grands sont apparus qui auraient n?cessit? des niveaux d’oxyg?ne beaucoup plus ?lev?s. Cependant, la cause de ce changement n’est pas claire. Fait int?ressant, cela s’est produit alors que la Terre semblait ?merger d’une p?riode glaciaire massive, au cours de laquelle la majeure partie de la plan?te ?tait recouverte de glace.
Une th?orie est que l’action des glaciers, en avan?ant et en reculant, a broy? des roches riches en phosphore et en a lib?r? d’?normes quantit?s dans les oc?ans. Le phosphore est un nutriment essentiel pour le phytoplancton, ce qui a pu provoquer une explosion de cette forme de vie. Cela entra?nerait ? son tour une augmentation de la production d’oxyg?ne, avec probablement tr?s peu de vie terrestre pour l’utiliser. Cependant, tous les scientifiques ne sont pas d’accord avec cette th?orie et, en 2012, le probl?me n’?tait toujours pas r?solu.
Menaces sur les niveaux d’oxyg?ne atmosph?rique
Une ?tude a montr? que les niveaux d’oxyg?ne ont diminu? r?guli?rement entre 1990 et 2008 d’environ 0.0317 % dans l’ensemble. Ceci est principalement attribu? ? la combustion de combustibles fossiles, qui consomment de l’oxyg?ne lors de la combustion. La baisse est toutefois moindre que pr?vu, compte tenu de la quantit? de combustibles fossiles br?l?s au cours de cette p?riode. Une possibilit? est que des niveaux accrus de dioxyde de carbone, ?ventuellement combin?s ? l’utilisation d’engrais, ont encourag? une croissance plus rapide des plantes et plus de photosynth?se, compensant en partie la perte. On estime que m?me si toutes les r?serves mondiales de combustibles fossiles ?taient br?l?es, cela n’aurait qu’un tr?s faible impact direct sur les niveaux d’oxyg?ne.
La d?forestation est une autre pr?occupation populaire. Bien que la destruction de vastes zones de for?t tropicale ait de nombreux autres effets environnementaux graves, il est peu probable qu’elle r?duise de mani?re significative les niveaux d’oxyg?ne. En plus des arbres et autres plantes vertes, les for?ts tropicales abritent toute une gamme de vie oxyg?nante. Il semble que ces for?ts contribuent tr?s peu aux niveaux d’oxyg?ne atmosph?rique dans l’ensemble, car elles consomment presque autant d’oxyg?ne qu’elles n’en produisent.
Une menace plus s?rieuse pourrait ?tre l’impact des activit?s humaines sur le phytoplancton, qui, selon certaines sources, contribue le plus aux niveaux mondiaux d’oxyg?ne. On craint que l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosph?re provenant de la combustion de combustibles fossiles ne rende les oc?ans plus chauds et plus acides, ce qui pourrait r?duire la quantit? de phytoplancton. En 2012, les preuves ne sont pas claires, car diff?rents types de phytoplancton sont affect?s diff?remment. Certains peuvent diminuer en nombre, tandis que d’autres peuvent cro?tre et photosynth?tiser plus rapidement.