 |
Кислородная катастрофа протерозоя
|
|
|
|
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Кислородная катастрофа (кислородная революция) — глобальное изменение состава атмосферыЗемли, произошедшее в конце архея - начале протерозоя, около 2,4 млрд лет назад (период сидерий). Результатом Кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный. Предположение о кислородной катастрофе было сделано на основе изучения резкого изменения характера осадконакопления.
До значительного повышения содержания кислорода в атмосфере почти все существующие формы жизни были анаэробами, то есть обмен веществ в живых формах зависел от форм клеточного дыхания, которые не требовали кислорода. Доступ кислорода в больших количествах губителен для большинства анаэробных бактерий, поэтому в это время большая часть живых организмов на Земле исчезла. Оставшиеся формы жизни были либо невосприимчивы к окислению и губительному воздействию кислорода, либо проводили свой жизненный цикл в среде, лишенной кислорода.
Накопление O2 в атмосфере Земли:
1. (3.85-2.45 млрд лет назад) — O2 не производился
2. (2.45-1.85 млрд лет назад) O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3. (1.85-0.85 млрд лет назад) O2 выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя
4. (0.85-0.54 млрд лет назад)
5. (0.54 млрд лет назад- по настоящее время) резервуары O2 заполнены и начинается накопление в атмосфере
Первичный состав атмосферы протерозоя
Точный состав первичной атмосферы Земли на сегодняшний день неизвестен, однако считается общепризнанным, что она сформировалась в результате дегазации мантии и носила восстановительный характер. Основу ее составляли углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. В пользу этого свидетельствуют:
|
|
|
- неокисленные отложения, образовавшиеся явно на поверхности (например, речная галька из нестойкого к кислороду пирита);
- отсутствие известных значимых источников кислорода и других окислителей;
- изучение потенциальных источников первичной атмосферы (вулканические газы, состав других небесных тел).
Причины кислородной катастрофы
Единственным значимым источником молекулярного кислорода является биосфера, точнее, фотосинтезирующие организмы. Появившись в самом начале существования биосферы, фотосинтезирующие архебактерии вырабатывали кислород, который практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворенных соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально, в пределах бактериальных матов (т. н. «кислородные карманы»). После того, как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.
Кроме того, одним из вероятных факторов, повлиявших на смену микробных сообществ, было изменение химического состава океана. Так, по одной из гипотез, функционирование древних бактериальных матов могло быть подавлено снижением концентрации никеля, играющим важную роль в метаногенезе. Снижение концентрации этого и других веществ могло быть вызвано угасанием вулканической активности.
Последствия кислородной катастрофы
Биосфера
Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами»; анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «атмосфера вывернулась наизнанку»). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы и привело к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.
|
|
|
Литосфера
В результате кислородной катастрофы практически все метаморфические и осадочные породы, составляющие большую часть земной коры, являются окисленными.
Сиде́рий (от др.-греч. σίδηρος - железо) — геологический период, часть палеопротерозоя. Охватывает временной период от 2,5 до 2,3 миллиарда лет назад. Датировка чисто хронологическая, не основана на стратиграфии.
На начало этого периода приходится пик появления железосодержащи х пород. Они формировались в условиях, когда анаэробные водоросли производили отработанный кислород, который, смешиваясь с железом, образовывал магнетит (Fe3O4, оксид железа). Этот процесс вычищал железо из океанов. В конечном итоге, когда океаны прекратили поглощать кислород, процесс привел к образованию насыщенной кислородом атмосферы, которую мы имеем на сегодняшний день.
Атмосфера
В результате изменения химического состава атмосферы после кислородной катастрофы изменилась ее химическая активность, сформировался озоновый слой, резко уменьшился парниковый эффект. Как следствие, планета вступила в эпоху Гуронского оледенения.
Гуронское оледенение
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Гуро́нское оледене́ние — древнейшее и наиболее продолжительное оледенение Земли. Началось и закончилось в эпоху палеопротерозоя, длилось около 300 млн. лет.
Причины оледенения
1. Первопричиной гуронского оледенения была кислородная катастрофа, при которой в атмосферу Земли поступило большое количество кислорода, выработанного фотосинтезирующими организмами. Метан, который ранее присутствовал в атмосфере в больших количествах и давал основной вклад в парниковый эффект, соединился с кислородом и превратился в углекислый газ и воду. [1][2][3][4] Изменения состава атмосферы, в свою очередь, привели к сокращению численности метаногенов, что вызвало дополнительное снижение уровня метана.
|
|
|
2. Колоссальные масштаб и длительность Гуронского оледенения могут быть связаны также с так называемым парадоксом слабого молодого Солнца.
3. Теория «Земля-снежок» (англ. Snowball Earth) — гипотеза [1] , предполагающая, что Земля была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов Неопротерозойской эры, и, возможно, в другие геологические эпохи.Объясняет похолодание растворением углекислого газа C O2 в океанах и превращение его в известняки Ca C O3
4. Сосредоточение континентов в форме суперконтиннта Родиния и возникновение ледяного щита, подобного Антарктиде.
|
|
|
