9870 St Vincent Place, Glasgow, DC 45 Fr 45.

+1 800 559 6580

Архей - протерозой

Фото

Архей - протерозой

Читать дополнительно: Протерозойская эра

* История развития фауны: Протерозой

В самом конце архея (2,7 миллиарда лет назад) на Земле начались оледенения. Среди явлений, влияющих на земную температуру, выделяется “парниковый эффект”.

“Парниковый эффект” можно описать как эффект, который возникает в дачном парнике, если хорошенько поливать помидоры. Испаряясь, молекулы воды поглощают солнечное излучение, проходящее сквозь чисто вымытые стёкла. Водяной пар нагревается, и температура в замкнутой постройке повышается. (Если стёкла долго не мыть, помидоры не поливать и сидеть снаружи парника в шезлонге, то по возвращению бабушки с рынка эффект будет совсем другой).

Кроме водяного пара, к парниковым газам относятся метан и углекислый газ. Метан окисляется кислородом. Как только бульшая часть железа ушла в осадок, содержание кислорода в атмосфере повысилось, и метановый утеплитель был разрушен. Конечно, всё было не так просто. Сульфат-восстанавливающие бактерии начали успешно соперничать с метанообразователями за водород, отвоевав его существенную долю. Содержание метана стало понижаться, а кислорода — повышаться, и потихоньку произошёл полный атмосферный переворот. А до того — сплошной холодный органический туман стелился в прибрежных низинах.

Об этом свидетельствует резкий сдвиг в изотопной летописи углерода в сторону более положительных значений, который приходится на слои возрастом 2,7 миллиарда лет. В органических породах, образовавшихся до этого времени содержится исключительно много лёгкого изотопа углерода. Значит, метанокисляющие эубактерии ни в чём себе не отказывали. Источником метана для них служила атмосфера. Но к началу протерозоя (2,5 миллиарда лет назад) он иссяк.

Одновременно деятельность бактериальных сообществ вела к росту материков за счёт добавления слоёв осадочных пород — в основном известковых строматолитов и железистых кварцитов. Как раз в конце архея земная кора приросла на треть. Почти вся Африка, Северная Америка, Сибирь, Индия, Северный Китай и восточная часть Европы сложились в то время. С увеличением площади материков расширялась и площадь суши.

Тут и подключился второй важный фактор, от которого зависит температура планеты — альбедо. По-латыни “альбус” значит белый. Белый цвет, как известно, хорошо отражает солнечные лучи. Доля солнечной энергии, падающей на планету, которая отражается в пространство, и была названа альбедо. Альбедо “светлой” суши выше, чем у более тёмных океанов. Если бы суши сейчас не существовало, альбедо всей поверхности Земли оказалось бы на 6% ниже, и на планете было теплее.

В конце архея был пройден критический рубеж, когда суша расширилась настолько, чтобы повлиять на земное альбедо. Причём, рост суши не только повышал альбедо. На выветривание (разрушение) кремнезёмсодержащих минералов расходовался другой парниковый газ (углекислый). Тогда же кислорода стало достаточно, чтобы разложить почти весь атмосферный метан. Всё это вместе и возвестило начало первой ледниковой эры. Белоснежный покров усилил альбедо ещё больше.

Конечно, жителю страны, где зима — подавляющее время года, трудно представить, что в похолоданиях и оледенениях есть хоть что-то хорошее. Меж тем, нахлобученные на земные полюса ледниковые шапки охлаждали океанические воды в высоких широтах. Более плотные холодные воды опускались вниз, и океан перемешивался. Нисходящие течения несли в глубины кислород, а восходящие — поднимали к поверхности соединения азота, фосфора, железа и некоторых других элементов, необходимых для роста организма. В результате такого обмена толща океана становилась всё более пригодной для жизни.

В отсутствии охлаждения глубинные океанические воды образуются за счёт погружения рассолов, выпаривающихся в низких широтах. Поскольку плотность рассолов выше, океан перестаёт перемешиваться.

Восходящие глубинные воды включили обратный механизм потепления. Вместе с ними к поверхности поступал гидрокарбонат (НСО3-). Его избыток в поверхностных водах вызывал быструю садку карбонатов. При образовании известняков выделялся углекислый газ. (Современные рифы, например, поставляют в год 245 миллионов тонн этого продукта, что на порядок больше вулканических выбросов). Подъём уровня углекислого газа в атмосфере дополнялся высвобождением метана. Этот газ накапливается на материковых окраинах, скрытых морскими водами, и поступает в атмосферу, когда ледники вбирают воду, обнажая их. Возвращение в атмосферу газов-утеплителей включало “парниковый эффект”. И вновь начиналось таяние ледниковых покровов и потепление.

По мере перехода Земли в режим самооттаивающего холодильника ухудшалось положение строматолитостроителей. И повышение уровня кислорода, и понижение температуры океана мешали их нормальному развитию. Размеры строматолитовых построек и площадь их распространения стали сокращаться. Но там, где невыносимо жить одним, всегда хорошо устроятся другие. Приближалось время эукариот.

На ранний и начало позднего протерозоя (2,5—1,5 миллиарда лет назад) пришёлся своеобразный застой. Ничего откровенно нового в течение долгих полутора миллиардов лет не народилось. Даже изотопная летопись углерода имеет вид скучной прямой линии без загогулин. Но за кажущейся простотой внешнего образа скрывались бурные преобразования внутреннего содержания....

Почти не меняясь внешне, они тем не менее полностью изменились внутренне. В исключительно чистых лабораториях потомки одной и той же бактерии становятся иными за несколько тысяч поколений. Поскольку набор генов у них одинарный (а не двойной, как у эукариот), многие изменения сразу видно на лицо. (Или что у них там?) Преображается и поведение. Разнообразие возникает буквально из ничего. Через некоторое время после начала опыта в чашке с культурой бактерий можно увидеть три отдельные группы. Одни останутся лежать на дне. Другие всплывут к поверхности. Третьи распределятся в толще предоставленной им среды. Иными словами, они заполняют все возможные для существования ниши. И в каждой из них новое поколение всё более эффективно потребляет предложенный субстрат.

Тоже происходило в раннем протерозое. Большинство сообществ раннего и начала позднего протерозоя состояло из простых внешне форм. Они занимали практически всё свободное пространство на море и, возможно, на суше.

Окремнелые остатки живых существ обнаружены более, чем в тысяче местонахождений этого возраста. Среди этих остатков особенно много попадается простых округлых телец до 0,025, реже до 0,04 миллиметра в поперечнике. Встречаются тонкие нити с перегородками, трубки и ветвящиеся нити. Многие из них напоминают современных цианобактерий. На периодически осушаемом мелководье сидели самые заурядные округлые формы золотисто-коричневой окраски от пигмента сцитонемина, предохранявшего бактерий от ультрафиолетовых лучей. Он настолько устойчив, что не распался до сих пор. Дальше от берега образовывали густые заросли нитчатые цианобактерии, среди которых скользили совсем мелкие, похожие на пружинки, осцилляториевые. Разница между крайним мелководьем и нормально-морскими условиями проявлялась только в увеличении многообразия бактерий по мере улучшения этих самых условий. На глубине разнообразие опять падало.

В отдалении от бактериальных сообществ селились первые эукариоты. Тогда это были очень незатейливые шаровидные клетки. Время соперничества с бактериями за лучшие местообитания для них ещё не наступило

РАЗДЕЛЫ
САЙТА

Индекс цитирования