Геохимические революции в истории Земли

Геохимические революции в истории Земли

В истории Земли можно установить несколько геохимических револю­ций, каждая из которых резко отражалась на характере осаждения СаС03. Таким образом, мы можем использовать СаС03 в качестве палеоклиматического индикатора. Эти революции обусловлены метаболической эволюцией и поэтому являются одновременно и результатом, и возможной причиной развития организмов.

Революция 1

Синтез аминокислот (опыт Мюллера) привел к эволюции, выразившейся в переходе от первичной атмосферы, состоявшей из NH3, СН4, Н20 и, воз­можно, H2S, к атмосфере, богатой Н20 = N, которая постепенно обогаща­лась СО2. Свободный водород первичной атмосферы, возможно, выносился из гравитационного поля Земли; метан и аммиак в отсутствии водорода ста­новились неустойчивыми и, возможно, также диссоциировали с образованием СО2 и N — газов, весьма важных в современной атмосфере. В результате активной вулканической деятельности в атмосферу дополнительно вносился СО 2. Первичная атмосфера должна была определять резко выраженную вос­становительную среду. Жизнь должна была быть исключительно анаэробной (были развиты бактериальные автотрофы). Весьма вероятно, что состав морских вод быстро изменялся благодаря вулканическим извержениям. Поэтому «добиологический океан», возможно, составлял всего лишь 5—10% современного Мирового океана. Соответственно атмосфер­ное давление пара было быть крайне низким и потому неблагоприят­ным для субаэральной эрозии. Время революции (3,8 ± 0,3) -109 лет (преобладало постепенное разви­тие без каких-либо резких скачков).

Революция 2

По мере обогащения атмосферы СО 2 для одноклеточных хлорофилловых растений становился возможным фотосинтез сахаров из воды и С02. Имеются многочисленные геохимические признаки широко развитой в то время актив­ности организмов. Постепенно образовывался свободный кислород, значительное количество которого вступало в реакции окисления. Содержание кислорода было все же значительно ниже современного даже в конце докембрия. Кроме того, если атмосферное давление водяного пара было все еще низким, очевидно, отсутствовал верхний атмосферный экран, который мог бы препятствовать проникновению ультрафиолетового излучения. Сле­довательно, озон (03) мог находиться на поверхности Земли в свободном состоянии, способствуя быстрой эрозии, поскольку он является энергичным агентом окисления. Быстрое развитие осадконакопления грауваккового типа характерно для этой фазы истории Земли.

В известняках, накопившихся в это время, как правило, были строма­толиты. В течение рассматриваемой фазы, вероятно, только фотосинтезирующие водоросли могли поглощать достаточное количество С02, тем самым способствуя осаждению СаС03 (возможно, во время низких приливно-отливных циклов). Предполагается, что сложные многоклеточные организмы (морские черви и др.), дышащие кислородом, были уже широко развиты, но их остатки не сохранились в ископаемом состоянии. Либо их карбонатно-хитиновая раковина, если она образовывалась, растворялась после смерти организма (однако даже отпечатки таких раковин не сохранились!), либо раковины вообще не было, так как парциальное давление С02 было слишком высоким, чтобы позволить секрецию СаС03, поскольку низшие организмы по сравнению с высокоорганизованными беспозвоночными более чувст­вительны к изменению среды (в данном случае осмотическому давлению). В морях середины докембрия значение рН было крайне низким (примерно 4—5). Лишь в резуль­тате систематического поглощепия СО 2 водорослями и его накопления в виде СаС03 значение рН возросло до 7 к началу кембрия. Время революции (2,9 ± 0,2)-109 лет.

Революция 3

Постоянное поглощение С02 как при образовании известняков, так и в процессе гранитизации осадков в позднем докембрии привело к возра­станию рН до величины 7, как указывалось выше. Поскольку более развитые многоклеточные организмы могут изменять значение рН своей жидкости в больших пределах (даже в кислой среде), появилась возможность формиро­вания твердых раковин. Мы должны допустить, что у мягкотелых организмов позднего докембрия в связи с ухудшением условий выделения избытка кальция из системы кровообращения в местах соприкосновения мантии с морской водой, более щелочной и с повышенным рН, началось отложение СаС03. Такое непроизвольное «затвердение артерий» (в действительности, эпидермы) было полезным, так как постепенно полностью обызвествленная мантия или раковина защищала мягкотелые организмы от врагов. Время революции (6 ± 0,3)• 108 лет.     

Революция 4

Почти на всем протяжении палеозоя наблюдалась постепенная эволю­ция организмов, сопровождаемая поглощением С02 в результате образова­ния органогенных карбонатов или же химического осаждения. Резкое воз­растание поглощения С02 из атмосферы началось в карбоне. Континенталь­ная растительность начала развиваться в силуре (Австралия) и девоне (повсеместно), однако в незначительном масштабе. Расцвет континенталь­ной флоры в карбоне обусловил сокращение С02 в атмосфере. В Южном полушарии пермь явилась эпохой грандиозного угленакопления. Предпо­лагается, что рН морей медленно возрастало от 7 до 8 по мере падения пар­циального давления С02. Это не отразилось заметно на многих морских организмах, но тем не менее к концу перми некоторые организмы исчезли.

Время революции (2,5 ± 0,5)-108 лет.

Революция 5

 Это было время необычайно широкого распространения выделяющих известь пелагических организмов (водорослей, фораминифер). В результате жизнедеятельности этих организмов в меловом периоде образовалась формация белого мела. Эта типично «английская» формация в действительности имеет мировое распространение, что отражает расцвет известьвыделяющих орга­низмов во всех позднемеловых океанах. О чем же говорит этот расцвет? Несомненно, что парциальное давление С02 было низким, а поверхностные воды океанов были пересыщены СаС03. Концентрация ионов Са2+ и темпе­ратура были высокими, привнос Са2+— значительным. Почвоведы предпо­лагают, что источником Са2+ является выветривание кристаллических пород континентов латеритного (тропическое) и подзольного (умеренное) типа. Выветривание развивается при наличии лесного покрова. Время революции (1,2 ± 0,2)-108 лет.

29 декабря 2012 /
Похожие новости
Вымирания организмов
Карбонатная седиментация
Эволюция химического состава океана
Развитие климата на планетах земной группы
Карбонатно-силикатный цикл
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Введите слово "фикус" (без кавычек)
Ответ:*
Введите код: