Vår planet är ett komplext system som har utvecklats dynamiskt i mer än 4,5 miljarder år. Alla komponenter i detta system (jordens fasta kropp, hydrosfären, atmosfären, biosfären), som interagerar med varandra, förändrades kontinuerligt i ett komplext, ibland icke-uppenbart förhållande. Den moderna jorden är ett mellanresultat av denna långa evolution.
En av de viktigaste komponenterna i det system som jorden är - atmosfären, som är i direkt kontakt med litosfären, och med vattenskalet, och med biosfären och med solstrålning. I vissa skeden av vår planets utveckling har atmosfären genomgått mycket betydande förändringar med långtgående konsekvenser. En sådan global förändring kallas syrekatastrofen. Betydelsen av denna händelse i jordens historia är exceptionellt stor. Det var trots allt med honom som den fortsatta utvecklingen av livet på planeten hängde ihop.
Vad är en syrekatastrof
Uttrycket uppstod i början av andra hälften av 1900-talet, då, baserat på studiet av processerna för prekambrisk sedimentation,slutsats om den abrupta ökningen av syreh alten upp till 1 % av dess nuvarande mängd (Pasteurpoäng). Som ett resultat antog atmosfären en stadigt oxiderande karaktär. Detta ledde i sin tur till utvecklingen av livsformer som använder mycket effektivare syreandning istället för enzymatisk fermentering (glykolys).
Modern forskning har gjort betydande förbättringar av den tidigare existerande teorin, som visar att syreh alten på jorden både före och efter den arkeiska-proterozoiska gränsen fluktuerade avsevärt, och i allmänhet är atmosfärens historia mycket mer komplicerad än tidigare tänkte.
Forntida atmosfär och primitivt liv
Atmosfärens primära sammansättning kan inte fastställas med absolut noggrannhet, och det var osannolikt att den var konstant under den eran, men det är tydligt att den var baserad på vulkaniska gaser och produkterna av deras interaktion med stenarna av jordens yta. Det är betydelsefullt att bland dem kunde det inte finnas syre - det är inte en vulkanisk produkt. Den tidiga atmosfären var alltså återställande. Nästan allt syre i atmosfären är av biogent ursprung.
Geokemiska förhållanden och insolationsförhållanden bidrog troligen till bildandet av mattor - skiktade samhällen av prokaryota organismer, och några av dem kunde redan utföra fotosyntes (först anoxygena, till exempel, baserade på vätesulfid). Ganska snart, tydligen redan under den första hälften av arkean, bemästrade cyanobakterier högenergi syrefotosyntes,som blev boven i processen, som fick namnet på syrekatastrofen på jorden.
Vatten, atmosfär och syre i arkean
Man måste komma ihåg att det primitiva landskapet främst kännetecknades av det faktum att det knappast är legitimt att tala om en stabil land-havsgräns för den eran på grund av den intensiva erosionen av landet på grund av bristen på växter. Det skulle vara mer korrekt att föreställa sig vidsträckta områden som ofta översvämmas av en mycket instabil kustlinje, sådana var förutsättningarna för förekomsten av cyanobakteriella mattor.
Syret som frigörs av dem - avfallsprodukter - kom in i havet och in i de nedre, och sedan in i de övre lagren av jordens atmosfär. I vatten oxiderade han lösta metaller, främst järn, i atmosfären - de gaser som ingick i den. Dessutom ägnades det åt oxidation av organiskt material. Ingen ansamling av syre inträffade, endast lokala ökningar av dess koncentration skedde.
Lång etablering av en oxiderande atmosfär
För närvarande är syreuppgången i slutet av Arkean förknippad med förändringar i jordens tektoniska regim (bildning av den verkliga kontinentala skorpan och bildande av plattektonik) och förändringen i naturen av vulkanisk aktivitet orsakad av dem. Det resulterade i en minskning av växthuseffekten och en lång Huron-glaciation, som varade från 2,1 till 2,4 miljarder år. Det är också känt att hoppet (för cirka 2 miljarder år sedan) följdes av en minskning av syreh alten, varför orsakerna fortfarande är oklara.
Under nästan hela Proterozoikum, för upp till 800 miljoner år sedan, fluktuerade koncentrationen av syre i atmosfären, men förblev dock i genomsnitt mycket låg, även om den redan var högre än i det arkeiska området. Det antas att en sådan instabil sammansättning av atmosfären inte bara är förknippad med biologisk aktivitet, utan också i stor utsträckning med tektoniska fenomen och vulkanismens regim. Vi kan säga att syrekatastrofen i jordens historia sträckte sig i nästan 2 miljarder år - det var inte så mycket en händelse som en lång komplex process.
Liv och syre
Uppkomsten av fritt syre i havet och atmosfären som en biprodukt av fotosyntesen har lett till utvecklingen av aeroba organismer som kan assimilera och använda denna giftiga gas i livet. Detta förklarar delvis det faktum att syre inte ackumulerades under en så lång period: livsformer dök upp ganska snabbt för att utnyttja det.
Syrgassprängningen vid den arkeiska-proterozoiska gränsen korrelerar med den så kallade Lomagundi-Yatuliska händelsen, en isotopanomali av kol som har passerat genom den organiska cykeln. Det är möjligt att denna ökning ledde till uppkomsten av tidigt aerobt liv, vilket exemplifieras av Francville-biotan som daterades till cirka 2,1 miljarder år sedan, som förmodas inkluderar de första primitiva flercelliga organismerna på jorden.
Snart, som redan nämnts, sjönk syreh alten och fluktuerade sedan runt ganska låga värden. Kanske en blixt av liv som orsakade en ökad förbrukning av syre,som fortfarande var väldigt liten, spelade en viss roll i höstas? I framtiden kom dock någon form av "syrefickor" att uppstå, där aerobt liv existerade ganska bekvämt och gjorde upprepade försök att "nå den flercelliga nivån."
Konsekvenser och betydelse av syrekatastrofen
Så, de globala förändringarna i atmosfärens sammansättning var inte, som det visade sig, katastrofala. Men konsekvenserna av dem förändrade verkligen vår planet radik alt.
Livsformer uppstod som bygger sin livsaktivitet på högeffektiv syreandning, vilket skapade förutsättningarna för den efterföljande kvalitativa komplikationen av biosfären. I sin tur skulle det inte ha varit möjligt utan bildandet av ozonskiktet i jordens atmosfär - en annan konsekvens av att det uppträdde fritt syre i den.
Dessutom kunde många anaeroba organismer inte anpassa sig till närvaron av denna aggressiva gas i deras livsmiljö och dog ut, medan andra tvingades begränsa sig till att existera i syrefria "fickor". Enligt det figurativa uttrycket av den sovjetiska och ryska vetenskapsmannen, mikrobiologen G. A. Zavarzin, "vände biosfären ut och in" som ett resultat av syrekatastrofen. Konsekvensen av detta var den andra stora syrehändelsen i slutet av Proterozoikum, som resulterade i den slutliga bildandet av flercelligt liv.
