ออกซิเจนที่เราหายใจทุกวัน แท้จริงแล้วมาจากไหนกันแน่

ทุกครั้งที่เราหายใจเข้า
กำลังใช้ก๊าซที่สิ่งมีชีวิตตัวจิ๋วบนโลกช่วยสร้างขึ้นมาตลอดหลายพันล้านปี

หลายคนนึกถึงต้นไม้ทันทีเมื่อพูดถึงออกซิเจน ซึ่งก็ไม่ผิด แต่ถ้าถามว่าออกซิเจนทั้งหมดบนโลกมาจากต้นไม้หรือไม่ คำตอบคือ ไม่ใช่ เพราะแหล่งผลิตออกซิเจนที่สำคัญที่สุดกลับอยู่ในทะเล และผู้สร้างตัวจริงจำนวนมากก็เล็กจนมองด้วยตาเปล่าแทบไม่เห็น

โลกยุคแรกแทบไม่มีออกซิเจน

เมื่อโลกเพิ่งก่อตัว บรรยากาศเต็มไปด้วยก๊าซจากภูเขาไฟ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไนโตรเจน ขณะนั้นแทบไม่มีออกซิเจนอิสระให้สิ่งมีชีวิตหายใจเลย หากมนุษย์ย้อนเวลากลับไปในยุคนั้น จะไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้แม้เพียงไม่กี่นาที

จุดเปลี่ยนเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เรียกว่าไซยาโนแบคทีเรียวิวัฒนาการความสามารถในการสังเคราะห์แสง พวกมันใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อสร้างอาหารของตัวเอง พร้อมปล่อยออกซิเจนออกมาเป็นผลพลอยได้

กว่าจะมีอากาศให้เราหายใจ โลกต้องรอการทำงานของจุลินทรีย์เหล่านี้นานนับพันล้านปี

ทำไมออกซิเจนถึงไม่ได้เพิ่มขึ้นทันที

แม้ไซยาโนแบคทีเรียจะผลิตออกซิเจนได้แล้ว แต่ออกซิเจนในช่วงแรกกลับถูกดูดซับไปกับธาตุเหล็กและสารเคมีต่าง ๆ ในมหาสมุทร เมื่อสารเหล่านั้นค่อย ๆ อิ่มตัว ออกซิเจนจึงเริ่มสะสมในบรรยากาศ เหตุการณ์สำคัญนี้ถูกเรียกว่า Great Oxidation Event หรือการเพิ่มขึ้นของออกซิเจนครั้งใหญ่ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 2.4 พันล้านปีก่อน และเปลี่ยนประวัติศาสตร์ของโลกไปตลอดกาล

การมีออกซิเจนมากขึ้นทำให้สิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่ไม่ทนต่อออกซิเจนสูญพันธุ์ แต่ในอีกด้านหนึ่งก็เปิดโอกาสให้สิ่งมีชีวิตที่ใช้การหายใจด้วยออกซิเจนวิวัฒนาการขึ้นมา จนนำไปสู่สัตว์ พืช และมนุษย์ในเวลาต่อมา

ต้นไม้สร้างออกซิเจน แต่ทะเลก็สร้างมหาศาล

แม้ป่าไม้จะมีบทบาทสำคัญ แต่ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าออกซิเจนจำนวนมากของโลกมาจากแพลงก์ตอนพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเหล่านี้สังเคราะห์แสงทุกวัน จนกลายเป็นโรงงานผลิตออกซิเจนขนาดมหึมาของโลก

นั่นหมายความว่าเมื่อเราหายใจเข้า ออกซิเจนบางส่วนอาจมีต้นกำเนิดจากมหาสมุทรที่อยู่ห่างออกไปหลายพันกิโลเมตร ไม่ใช่จากต้นไม้ที่อยู่หน้าบ้านเสมอไป

ออกซิเจนที่เราหายใจมีอายุเก่าแค่ไหน

อะตอมของออกซิเจนไม่ได้เกิดขึ้นใหม่ทุกวัน แต่มันหมุนเวียนอยู่ในธรรมชาติผ่านการสังเคราะห์แสง การหายใจ การเผาไหม้ และปฏิกิริยาทางเคมีต่าง ๆ อย่างต่อเนื่อง อะตอมที่อยู่ในลมหายใจของเราวันนี้ อาจเคยเป็นส่วนหนึ่งของมหาสมุทร ใบไม้ หรือแม้แต่ร่างกายของสิ่งมีชีวิตในอดีตเมื่อหลายล้านปีก่อน

ทุกลมหายใจของมนุษย์ คือผลลัพธ์ของวิวัฒนาการที่กินเวลายาวนานกว่าสองพันล้านปี

เรื่องนี้ทำให้เห็นว่าการรักษาป่าไม้เพียงอย่างเดียวอาจยังไม่พอ เพราะมหาสมุทรและสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วในทะเลก็มีบทบาทสำคัญไม่แพ้กัน หากระบบนิเวศเหล่านี้เสียสมดุล โรงงานผลิตออกซิเจนที่ใหญ่ที่สุดของโลกก็อาจได้รับผลกระทบตามไปด้วย