Difference between revisions of "Velká kyslíková katastrofa"

From Simulace.info
Jump to: navigation, search
(Prostředí)
(Prostředí)
Line 62: Line 62:
  
 
[[File:GOEE.png|center|]]
 
[[File:GOEE.png|center|]]
 +
 +
* '''Přežití anaerobních organismů'''
 +
Pokud se anaerobní organismy dostanou nad hranici maximální počtu, program vyhodí zprávu "Anaerobic organisms have survived!" a nastaví se menší počet anaerobních organismů. Tento scénář pak loopuje do té doby než sinice ovládnou prostředí.
 +
 +
 +
[[File:anaerooo.png|center|]]
  
 
=Výsledky=
 
=Výsledky=

Revision as of 09:07, 11 June 2023

Přítomnost kyslíku na Zemi považujeme za samozřejmost. Kyslík však v zemské atmosféře chyběl téměř polovinu života naší planety. Když Země před přibližně 4,5 miliardami let vznikala, měla výrazně odlišné podmínky než na které jsme zvyklí dnes. V té době měla Země redukční atmosféru, která se skládala z oxidu uhličitého, metanu a vodní páry, na rozdíl od dnešní atmosféry, která se skládá především z dusíku a kyslíku. Přestože sluneční světlo štěpilo vodní páru v atmosféře na kyslík a vodík, kyslík rychle reagoval s metanem a uzavřel se v zemské kůře, takže v atmosféře nezanechal téměř žádné stopy. Tohle vše se změnilo s nástupem jednoho z nejdůležitějších organismů na naší planetě: Sinice.

Vzhledem k tomu, že před 2,7 miliardami let, kdy se vyvinuly sinice, byl život zcela anaerobní, předpokládá se, že kyslík působil jako jed a vyhubil velkou část anaerobního života, čímž došlo k vymírání. Pro vědce se ukázalo jako obtížný úkol odhadnout konkrétní linie, které zanikly, vzhledem k nedostatku konkrétních fosilních důkazů mikroorganismů. Přeci se ale vytvořily podmínky, které byly zralé pro další velký krok v evoluci: aerobní metabolismus.


Definice problému

Velká kyslíková katastrofa (Great Oxygenation event; GOE) je období, kdy v zemské atmosféře a mělkém oceánu poprvé došlo k nárůstu množství kyslíku. Tento proces začal přibližně před 2,460-2,426 miliardami let a skončil přibližně před 2,060 miliardami let. Před tímto obdobím se odhaduje, že množství kyslíku v atmosféře se pohyboval okolo 0,0001 %. Geologické a chemické důkazy naznačují, že se v zemské atmosféře začal hromadit biologicky produkovaný molekulární kyslík a změnil ji ze slabě redukční atmosféry prakticky bez kyslíku na atmosféru oxidační, která obsahovala hojné množství kyslíku, přičemž na konci GOE dosahoval obsah kyslíku až 10 % současného obsahu v atmosféře.

GOE.png

Zatímco se obecně předpokládá, že GOE byla důsledkem oxygenní fotosyntézy předků sinic, přítomnost sinic v období Archea před GOE je velmi kontroverzní téma. Předpokládá se, že sinice se vyvinuli před cca. 2,8 miliardami let.

Je dokonce možné, že navýšení kyslíku v atmosféře mohlo vést k době ledové, která byla smrtelnou i pro sinice. Tento fakt jsem se rozhodl zakomponovat do simulace.

Metoda

Pro modelování GOE, jsem vybral prostředí NetLogo, ve kterém se mohla sledovat závislost anaerobních organismů na množství kyslíku v atmosféře.

Model

Agenti

  • Sinice

Sinice jako agenti měli několik funkcí

  1. Reprodukce

Reprodukce je závislá na nastavitelné míře reprodukce a množství energie

  1. Pohyb
  2. Zisk energie jak z živin tak i z fotosyntézy

Zisk energie z živin zavisí na množství živin v prostředí. Energie z fotosyntézy na míře produkce kyslíku.

  1. Smrt z nedostatku energie nebo změny klimatu

Pokud je energie nulová, sinice umíra. Pokud začne doba ledová, sinice začnou umírat.

  1. Produkce kyslíku

Produkce kyslíku závisí na nastavitelné míře produkce kyslíku.

  • Anaerobní organismy

Anaerobní organismy měli tyto funkce

  1. Reprodukce

Reprodukce je závislá na nastavitelné míře reprodukce a množství energie

  1. Pohyb
  2. Zisk energie z živin

Zisk energie z živin zavisí na množství živin v prostředí.

  1. Smrt z nedostatku energie, intolerance na kyslík nebo změny klimatu

Tolerance na kyslík je nastavitelná veličina. Pohybuje se v intervalu od 0-10 %. https://www.msdmanuals.com/professional/infectious-diseases/anaerobic-bacteria/overview-of-anaerobic-bacteria

  1. Změna tvaru v případě dostatečného množství kyslíku v atmosféře

Změna tvaru organismu na "smutný obličej" nastane, když míra kyslíku v atmosféře překročí 1 %. https://www.msdmanuals.com/professional/infectious-diseases/anaerobic-bacteria/overview-of-anaerobic-bacteria

Prostředí

  • Základní nastavení

Pro simulaci prostoru na Zemi před velkou kyslíkovou katastrofou, bylo důležité začít s větším množstvím anaerobních organismů a menšího množství sinic. Poté bylo nutné nastavit další parametry agentů.

Paramm.png


Živiny byly náhodně rozprostřeny po prostoru, kde zelený patch zobrazoval živiny a hnědý patch bez živin. Živiny se ale mohly doplňovat podle nastaveného času, kdy se živiny znovu objeví.

Baseenviro.png
  • Doba Ledová

Poté co se hladina kyslíku dostane na 10 %, prostředí se změní na bílé a všechny organismy co ještě přežili, začnou pomalu umírat.

Iceeage.png
  • Velká kyslíková katastrofa (GOE)

Poté co nastane doba ledová a sinice se dostanou pod kritické číslo, program vyhodí zprávu "Great Oxygenation Event" a prostředí se dostane do základního nastavení jen z přeživšími anaerobními organismy.

GOEE.png
  • Přežití anaerobních organismů

Pokud se anaerobní organismy dostanou nad hranici maximální počtu, program vyhodí zprávu "Anaerobic organisms have survived!" a nastaví se menší počet anaerobních organismů. Tento scénář pak loopuje do té doby než sinice ovládnou prostředí.


Anaerooo.png

Výsledky

Závěr

Kód

Media:cyano.nlogo