根据一项新的研究，10亿年前，地球大气中的氧气水平可能“剧烈波动”，创造了可能加速早期动物生命发展的条件。
科学家们认为，大气中氧气的形成分三个阶段，从大约20亿年前氧气首次出现在大气中的大氧化事件开始。第三阶段，大约在4亿年前，大气中的氧含量上升到今天的水平。不确定的是在第二个阶段发生了什么，这个阶段被称为新元古代，大约始于10亿年前，持续了大约5亿年，在此期间出现了早期的动物生命形式。
科学家们一直试图回答的问题是——新元古代氧气水平的变化是否有什么不同寻常的地方，可能在动物的早期进化中发挥了关键作用——氧气水平是突然上升还是逐渐上升?
在5.41亿至6.35亿年前的沉积岩中发现了早期动物的化石痕迹，这些动物被称为埃迪卡拉生物群，是一种需要氧气的多细胞生物。
为了回答这个问题，在里昂大学、埃克塞特大学和伦敦大学学院的支持下，利兹大学的一个研究小组对取自浅海的石灰岩中发现的不同形式的碳或碳同位素进行了测量。根据发现的不同类型碳的同位素比率，研究人员能够计算出数百万年前存在的光合作用水平，并推断出大气中的氧气水平。
计算的结果是，他们已经能够产生过去15亿年大气中氧气水平的记录，这告诉我们有多少氧气扩散到海洋中来支持早期的海洋生命。
亚历克斯·克劳斯博士是一名生物地球化学建模师，他在利兹大学地球与环境学院完成了博士学位，是该项目的首席科学家。他说，这些发现为研究地球上氧气水平的变化方式提供了新的视角。
他补充说:“早期的地球，在它存在的头20亿年里，是缺氧的，大气中没有氧气。然后氧气含量开始上升，这被称为大氧化事件。
“到目前为止，科学家们一直认为，在大氧化事件之后，氧气水平要么很低，然后在我们看到第一批动物进化之前急剧上升，要么在动物出现之前的数百万年里氧气水平一直很高。
“但我们的研究表明，氧气水平的变化要大得多。在早期动物生命出现之前的很长一段时间里，氧气水平在高氧和低氧之间振荡。我们看到了早期动物生活的海洋环境中有丰富氧气的时期，以及氧气不足的时期。
本杰明·米尔斯博士是利兹大学地球进化模拟小组的负责人，也是该项目的负责人，他说:“环境条件的这种周期性变化会产生进化压力，一些生命形式可能已经灭绝，而新的生命形式可能会出现。”
米尔斯博士说，含氧时期扩大了所谓的“宜居空间”——海洋中氧气水平高到足以支持早期动物生命形式的部分区域。
他说:“生态学理论已经提出，当你有一个可居住的空间在扩张和收缩时，这可以支持生物多样性的快速变化。
“当氧气水平下降时，一些生物就会面临严重的环境压力，可能会导致灭绝。当富氧水域扩大时，新的空间使幸存者上升到生态主导地位。
“这些扩大的可居住空间将持续数百万年，为生态系统的发展提供了充足的时间。”
