Planeten vår er et komplekst system som har utviklet seg dynamisk i mer enn 4,5 milliarder år. Alle komponenter i dette systemet (jordens faste kropp, hydrosfæren, atmosfæren, biosfæren), som interagerer med hverandre, endret seg kontinuerlig i et komplekst, noen ganger ikke-åpenbart forhold. Den moderne jorden er et mellomresultat av denne lange utviklingen.
En av de viktigste komponentene i systemet som Jorden er - atmosfæren, som er i direkte kontakt med litosfæren, og med vannskallet, og med biosfæren, og med solstråling. På noen stadier av utviklingen av planeten vår har atmosfæren gjennomgått svært betydelige endringer med vidtrekkende konsekvenser. En slik global endring kalles oksygenkatastrofen. Betydningen av denne hendelsen i jordens historie er usedvanlig stor. Tross alt var det med ham den videre utviklingen av livet på planeten hang sammen.
Hva er en oksygenkatastrofe
Begrepet oppsto på begynnelsen av andre halvdel av 1900-tallet, da, basert på studiet av prosessene med prekambrisk sedimentasjon,konklusjon om den brå økningen i oksygeninnholdet opp til 1 % av dagens mengde (pasteurpoeng). Som et resultat antok atmosfæren en stadig oksiderende karakter. Dette førte igjen til utviklingen av livsformer som bruker mye mer effektiv oksygenrespirasjon i stedet for enzymatisk gjæring (glykolyse).
Moderne forskning har gjort betydelige forbedringer av den tidligere eksisterende teorien, og viser at oksygeninnholdet på jorden både før og etter grensen mellom arkeisk og proterozoikum fluktuerte betydelig, og generelt er atmosfærens historie mye mer komplisert enn tidligere tenkte.
Eldgammel atmosfære og aktiviteter i primitivt liv
Den primære sammensetningen av atmosfæren kan ikke fastslås med absolutt nøyaktighet, og det var usannsynlig at den var konstant i den epoken, men det er klart at den var basert på vulkanske gasser og produktene av deres interaksjon med bergartene av jordens overflate. Det er betydelig at blant dem kunne det ikke være oksygen - det er ikke et vulkansk produkt. Den tidlige atmosfæren var dermed gjenopprettende. Nesten alt atmosfærisk oksygen er av biogen opprinnelse.
Geokjemiske forhold og isolasjonsforhold bidro sannsynligvis til dannelsen av matter - lagdelte samfunn av prokaryote organismer, og noen av dem kunne allerede utføre fotosyntese (først anoksygene, for eksempel basert på hydrogensulfid). Ganske snart, tilsynelatende allerede i første halvdel av det arkeiske området, mestret cyanobakterier høyenergi oksygenfotosyntese,som ble den skyldige i prosessen, som fikk navnet på oksygenkatastrofen på jorden.
Vann, atmosfære og oksygen i arkean
Det må huskes at det primitive landskapet først og fremst utmerker seg ved at det neppe er legitimt å snakke om en stabil land-sjøgrense for den epoken på grunn av den intensive erosjonen av landet på grunn av mangel på planter. Det ville være mer riktig å forestille seg store områder ofte oversvømmet med en svært ustabil kystlinje, slik var betingelsene for eksistensen av cyanobakterielle matter.
Oksygenet som ble frigjort av dem - avfallsprodukter - kom inn i havet og inn i de nedre, og deretter inn i de øvre lagene av jordens atmosfære. I vann oksiderte han oppløste metaller, først og fremst jern, i atmosfæren - gassene som var en del av den. I tillegg ble det brukt på oksidasjon av organisk materiale. Ingen akkumulering av oksygen skjedde, bare lokale økninger i konsentrasjonen fant sted.
Lang etablering av en oksiderende atmosfære
For øyeblikket er oksygenbølgen i slutten av Arkean assosiert med endringer i jordens tektoniske regime (dannelse av den virkelige kontinentale skorpen og dannelse av platetektonikk) og endringen i naturen til vulkansk aktivitet forårsaket av dem. Det resulterte i en nedgang i drivhuseffekten og en lang Huron-is, som varte fra 2,1 til 2,4 milliarder år. Det er også kjent at hoppet (for ca. 2 milliarder år siden) ble fulgt av et fall i oksygeninnholdet, årsakene til dette er fortsatt uklare.
I løpet av nesten hele Proterozoikum, for opptil 800 millioner år siden, svingte konsentrasjonen av oksygen i atmosfæren, men holdt seg i gjennomsnitt svært lav, selv om den allerede var høyere enn i det arkeiske hav. Det antas at en slik ustabil sammensetning av atmosfæren ikke bare er assosiert med biologisk aktivitet, men også i stor grad med tektoniske fenomener og vulkanismens regime. Vi kan si at oksygenkatastrofen i jordens historie strakte seg i nesten 2 milliarder år - det var ikke så mye en hendelse som en lang kompleks prosess.
Liv og oksygen
Opptreden av fritt oksygen i havet og atmosfæren som et biprodukt av fotosyntesen har ført til utviklingen av aerobe organismer som er i stand til å assimilere og bruke denne giftige gassen i livet. Dette forklarer delvis det faktum at oksygen ikke akkumuleres over en så lang periode: livsformer dukket opp ganske raskt for å utnytte det.
Oksygensprengningen ved grensen mellom arkeisk og proterozoikum korrelerer med den såk alte Lomagundi-Yatuliske hendelsen, en isotopanomali av karbon som har gått gjennom den organiske syklusen. Det er mulig at denne bølgen førte til fremveksten av tidlig aerobt liv, som eksemplifisert av Francville-biotaen datert til rundt 2,1 milliarder år siden, som antas å inkludere de første primitive flercellede organismene på jorden.
Snart, som allerede nevnt, f alt oksygeninnholdet og svingte deretter rundt ganske lave verdier. Kanskje et glimt av liv som forårsaket økt oksygenforbruk,som fortsatt var veldig liten, spilte en viss rolle i høst? I fremtiden var det imidlertid nødt til å oppstå en slags "oksygenlommer", der aerobt liv eksisterte ganske komfortabelt og gjorde gjentatte forsøk på å "nå det flercellede nivået."
Konsekvenser og betydning av oksygenkatastrofen
Så de globale endringene i atmosfærens sammensetning var ikke, som det viste seg, katastrofale. Men konsekvensene av dem forandret planeten vår radik alt.
Livsformer dukket opp som bygger deres livsaktivitet på høyeffektiv oksygenrespirasjon, noe som skapte forutsetningene for den påfølgende kvalitative komplikasjonen av biosfæren. I sin tur ville det ikke vært mulig uten dannelsen av ozonlaget i jordens atmosfære - en annen konsekvens av utseendet av fritt oksygen i den.
I tillegg kunne mange anaerobe organismer ikke tilpasse seg tilstedeværelsen av denne aggressive gassen i deres habitat og døde ut, mens andre ble tvunget til å begrense seg til å eksistere i oksygenfrie "lommer". I følge det figurative uttrykket til den sovjetiske og russiske vitenskapsmannen, mikrobiologen G. A. Zavarzin, "vendte biosfæren ut og inn" som et resultat av oksygenkatastrofen. Konsekvensen av dette var den andre store oksygenhendelsen på slutten av proterozoikum, som resulterte i den endelige dannelsen av flercellet liv.
