) zusammengeführt ganze Linie Phänomene, die mit der Grenze zwischen Archaikum und Proterozoikum verbunden sind, unter dem Namen "Great Oxygen Event" (Great Oxygenation Event). Die verfügbaren Daten ermöglichten es, diesen Meilenstein wie folgt darzustellen: Beginn der Aktivität photosynthetischer Organismen, die damit verbundene Anreicherung von Sauerstoff und die allmähliche Umwandlung des Planeten von einem reduzierenden in einen oxidierenden. Nachfolgende Arbeiten korrigierten dieses Modell erheblich. Photosynthetische Organismen, die Sauerstoff freisetzen, entstanden zu Beginn des archaischen Lebens, aber freier Sauerstoff erschien an der Wende vom Archaikum zum Proterozoikum aufgrund von Veränderungen in der Natur des terrestrischen Vulkanismus. Während 90 % seines Lebens hatte der Planet eine praktisch sauerstofffreie Hydrosphäre und Atmosphäre, während sich der Sauerstoffgehalt im Proterozoikum als deutlich geringer als bisher angenommen und äußerst variabel herausstellte.

In den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts begannen sich Daten über den Sauerstoffsprung des frühen Proterozoikums (Sauerstoffkatastrophe oder großes Sauerstoffereignis, „großes Sauerstoffereignis“) zu sammeln. Es gab die Idee, dass sich die frühe Atmosphäre des Planeten reduzierte, und dann, vor 2,6 bis 2,2 Milliarden Jahren, begannen die Atmosphäre und der Ozean allmählich, den freien Sauerstoff zu erhöhen. Sauerstoff wurde als Nebenprodukt der Aktivitäten der Photosynthese gebildet: Zur Energiegewinnung nutzten sie die am leichtesten verfügbare Substanz auf dem Planeten – Wasser. Dieses Modell basierte auf geochemischen Daten. Die wichtigste wurde berücksichtigt hoher Inhalt in archaischen Gesteinen aus eisenhaltigem (unteroxidiertem) Eisen in Form von Pyrit (FeS 2), Magnetit (Fe 3 O 4), Siderit (FeCO 3). In diesem Fall konnten Pyritkörner gut gewalzt werden und wurden folglich aktiv von Oberflächengewässern und der Atmosphäre beeinflusst. Ebenfalls bezeichnend war das Vorhandensein von Graphit (nicht oxidierter Kohlenstoff), Lapislazuli (Na 2 S - nicht oxidierter Schwefel) sowie Eisen-Mangan-Erze in den ältesten Gesteinen. Letztere entstehen hauptsächlich unter sauerstoffarmen Bedingungen, da im nicht oxidierten Zustand Eisen und Mangan gemeinsam wandern und bei erhöhtem Sauerstoffgehalt Eisen seine Beweglichkeit verliert und sich ihre Wege trennen. In den späten 1960er Jahren wurde ein weiteres wichtiges Beweisstück zugunsten einer reduzierenden Atmosphäre vorgelegt alte Erde: sedimentäre Uraninit-Konglomerate. Sie konnten sich nur in Abwesenheit von Sauerstoff ansammeln, daher kommen sie nur in den ältesten Gesteinen vor. Mineralien begannen in proterozoischen Gesteinen mit zu dominieren ein hohes Maß Oxidation von Elementen, Eisen-Mangan-Erzen und Uraniniten verschwanden. Aber es gab seltene Elemente, die in Gegenwart von Sauerstoff in Sedimentmineralien eingebaut werden.

Die Überprüfung und Verfeinerung dieser Hypothese dauerte die nächsten vier Jahrzehnte. Was hat die Sauerstoffrevolution ausgelöst? Was sind die Termine für diese Veranstaltung? Wohin ging Sauerstoff vor der großen Sauerstoffrevolution, und hat es ihn überhaupt gegeben? Warum erfolgte die Sauerstofffreisetzung an der Wende vom Archaikum zum Proterozoikum relativ schnell, während die Anreicherung von Sauerstoff langsam vor sich ging? Welche Rolle spielen lebende Organismen in diesem Prozess? All diese Fragen mussten beantwortet werden. Auf den Seiten Natur Timothy Lyons und Kollegen vom Department of Geosciences der University of California in Riverside haben ihre bisherigen Erkenntnisse zusammengefasst. Wie sich herausstellt, ist das Bild sowohl komplexer als auch interessanter als das ursprüngliche einfache Modell, das schematisch in Abb. 2.

Im Zusammenhang mit Diskussionen über dieses Modell ist zunächst zu fragen Frage zu Terminen Sauerstoffereignis: Doch wann geschah es? Üblicherweise wird bei der Beantwortung dieser Frage auf Daten zur Schwefelfraktionierung verwiesen. Aufgrund unterschiedlicher Reaktivität Schwefelisotope reichern sich in bestimmten Verhältnissen in Mineralien an - das ist die Essenz der Isotopenfraktionierung. Diese Verhältnisse werden verwendet, um die Mechanismen der Fraktionierung zu beurteilen: mechanisch gemäß der Masse der Isotope (dies ist eine massenabhängige Fraktionierung) oder biologisch (dies ist eine massenunabhängige Fraktionierung). Das Signal über den Wechsel von der massenunabhängigen zur massenabhängigen Fraktionierung ist in archaischen und proterozoischen Gesteinen gut ablesbar. Es wurde angenommen, dass sulfatreduzierende Bakterien eine massenunabhängige Fraktionierung ermöglichten: Sie bevorzugten leichtere Isotope für ihre Bedürfnisse. Daher galt die archaische Zeit mit einem massenunabhängigen Signal als anaerobe Welt der Sulfatreduzierer. Und als ihre reduzierende Welt im darauffolgenden Sauerstoffreichtum zu winzigen Enklaven zusammenschrumpfen sollte, hörte die biologische Fraktionierung von Schwefel im Grunde auf. Und gemäß diesem Signal wurde der Beginn der Großen Sauerstoffrevolution datiert. Es wurde jedoch wunderbar bewiesen, dass die Verschiebung von der massenunabhängigen zur massenabhängigen Fraktionierung von Schwefelisotopen keineswegs durch den Sturz der Sulfatreduzierer aus ihrer dominierenden Position erklärt wird (siehe dazu die Nachricht Die ältesten Bakterien der Archäen waren keine Sulfatreduzierer, "Elements", 28.09.2012). Dieser Übergang war mit Veränderungen in der archäischen Atmosphäre verbunden (seine Transparenz, Dichte, Art und Menge der vulkanischen Emissionen). Dies bedeutet nicht, dass es keine Sulfatreduzierer gab, es bedeutet nicht, dass es keine biologische massenunabhängige Schwefelfraktionierung gab. Das bedeutet, dass die Datierung von Scnicht mit der Sauerstoffrevolution in Verbindung gebracht werden sollte. Sulfatreduzierer - ihr Verlauf und ihre eigene Schwefelfraktionierung - und wo sich die Sauerstoffversorgung befindet, ist unbekannt. Außerdem kann das Signal der massenunabhängigen Fraktionierung durch die Konstante zeitlich "verschmiert" werden geologischer Kreislauf Schwefel. Mineralien, die das eine oder andere Signal der Fraktionierung tragen, könnten sich in älteren Zeiten gebildet haben, dann verschüttet werden und dann wieder an die Oberfläche steigen. Daher kann ein altes Signal auch in jüngeren Proben erscheinen. Daher ist es heute zum einen schwierig, das Signal einer massenunabhängigen Fraktionierung zuzuordnen bestimmte Zeit, zweitens mit einem gewissen biologischer Mechanismus, drittens mit Sauerstoff-Ereignis.

Ein weiterer möglicher Ansatz zur Datierung des Sauerstoffereignisses basiert auf der Suche nach Spuren von Sauerstoffproduzenten – Cyanobakterien und anderen chlorophyllhaltigen Organismen. So schlagen Sie zwei Fliegen mit einer Klappe – und schätzen den Zeitpunkt des Beginns des Sauerstoffzeitalters und finden heraus, wer dahintersteckt. Paläontologen finden viele archaische Fossilien, die als bestimmte Mikroorganismen interpretiert werden. Aber ihre Morphologie ist so einfach, dass es schwierig ist, mit Sicherheit zu sagen, dass ihr Stoffwechsel auf der Sauerstoffphotosynthese beruhte.

Es wurde auch geglaubt, dass man sich bei Überlegungen zum archäischen Leben auf Daten über Biomarker verlassen könnte – Moleküle, die spezifisch auf die eine oder andere Art von Stoffwechsel und/oder Art von Mikroorganismen hinweisen. Dies sind zum Beispiel Steranmoleküle, die nur Eukaryoten inhärent sind; Für ihre Synthese wird Sauerstoff benötigt. Sterane wurden in Gesteinen gefunden, die 2,7 Milliarden Jahre alt sind. Während Wissenschaftler darüber diskutierten, ob Sauerstoff für die Synthese von Steranen wirklich notwendig ist und gegebenenfalls in welcher Menge, stellte sich heraus, dass die Sterane, die alle begeisterten, die neueste Umweltverschmutzung sind (lesen Sie dazu in den Nachrichten Die ältesten Spuren von Eukaryoten und Cyanobakterien auf der Erde werden als Spätverschmutzung erkannt, „Elements“, 29.10.2008). Darüber hinaus lassen einige neuere Arbeiten Zweifel an der Zuverlässigkeit von Biomarkerdaten aufkommen: Bei vielen von ihnen handelt es sich möglicherweise um späte Kontaminationen. Aber noch einmal, das bedeutet nicht, dass es keine Photosynthese gab. Das waren sie, und das sogar mit hoher Wahrscheinlichkeit.

Um ihre Annahmen zu bestätigen, schlagen Lyons und Kollegen vor, auf den Verteilungsplan zu achten. organische Materie in Sedimentgesteinen des Archaikums (Abb. 3).

Tolle! organischer Kohlenstoff im Archaikum wurde die gleiche Menge produziert wie im bewohnten Neogen. Als Produzenten dieser organischen Substanz können theoretisch auch Eisenbakterien, die Fe 2+ zu Fe 3+ oxidieren, sowie Sulfatreduzierer, die Schwefelwasserstoff oxidieren, und einige andere exotische Photo- und Chemosynthetika dargestellt werden. Aber geochemische Daten erlauben es uns nicht, diese Produzenten als entscheidende Kraft zu betrachten. Dennoch muss man sich zunächst der Sauerstoff-Photosynthese zuwenden, um die hohe Produktion organischer Substanz in den Archäen zu erklären. Folglich war die Photosynthese bereits im Archäikum in vollem Gange. Das ist das Fazit in mehr basierend auf Logik statt Fakten. Obwohl es den Beginn des Sauerstofflebens tief in die Archaea hineindrängt, hilft es außerdem nicht, die Ereignisse der Sauerstoffrevolution zu datieren.

Änderungen in der Natur der organischen Synthese wurden durch scharfe Sprünge in der δ 13 С-Isotopenkurve beurteilt (Abb. 4). Im frühen Proterozoikum, vor etwa 2,4 Milliarden Jahren, erschien auf der Kurve eine hohe positive Exkursion (dh der Anteil der vergrabenen biologischen Kohlenstoffproduktion nahm zu) und etwa 2,2–2,1 - eine negative Exkursion. Wie sich herausstellt, ist der δ 13 C-Peak des frühen Proterozoikums asynchron, was bedeutet, dass er nicht einfach als eine weit verbreitete Zunahme der organischen Produktion interpretiert werden kann. Vielmehr muss die Zunahme an verschütteter organischer Substanz als Folge eines Ungleichgewichts zwischen den Prozessen der Akkumulation (Verschüttung) und der Zersetzung organischer Substanz betrachtet werden. Es ist klar, dass sich nichts ansammelt und nicht verschüttet wird, wenn diese beiden Prozesse mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen, was bedeutet, dass wir wahrscheinlich kein Signal erhalten werden. Die Verschiebung der Isotopenkurve wird als Verletzung dieses Gleichgewichts hin zur Akkumulation interpretiert.

In jedem Fall wird Sauerstoff gebildet, der jedoch schnell für die Oxidation einiger Produkte verbraucht wird. In den Archäen waren diese Produkte, wie die Autoren des Artikels hervorheben, wahrscheinlich vulkanische Gase - Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Methan und Wasserstoff. Veränderungen in der Natur des Vulkanismus verringerten den Fluss dieser Gase, schließlich begann sich Sauerstoff anzusammeln. All dies zusammen legt nahe, dass das Great Oxygen Event eher als Ergebnis von Veränderungen in vulkanischen Prozessen und geochemischen Beziehungen angesehen werden sollte, als von Verschiebungen in der biologischen Aktivität und im Stoffwechsel.

Von diesen Positionen aus ist es bequem, den Beginn der Huron-Vereisung zu interpretieren, wahrscheinlich die erste Vereisung, die den Planeten in einen Schneeball verwandelte. Bei Änderungen der vulkanischen Aktivität begannen erstens weniger Methan und andere Treibhausgase in die Atmosphäre zu gelangen, und zweitens wurde Methan durch den auftretenden Sauerstoff schnell oxidiert. Für den damaligen Planeten mit seiner schwachen Sonne (die Leuchtkraft der Sonne im Archaikum betrug 70-80% der modernen) erwies sich die Abnahme der Treibhausgasmenge als kritisch: Eine lange Kälte setzte auf dem Planeten ein eingefroren.

So überraschend es scheinen mag, aber nach dem Sauerstoffereignis an der Wende vom Archaikum zum Proterozoikum (es ist bereits klar, dass es nicht als großartig bezeichnet werden sollte, da es kein tatsächliches Ereignis gab) gab es keinen allmählichen Anstieg des Sauerstoffs als einen mit dem Beginn der Ära der Photosynthese erwarten würde. Die Sauerstoffmenge nahm entweder ab oder wieder zu, planetare Vergletscherungen kamen oder endeten ... Vor etwa 2,08–2,06 Milliarden Jahren ging die Sauerstoffmenge also stark zurück. Entsprechend sank auch die Menge der vergrabenen Bioorganik. Die Gründe für diese Sprünge sind noch unbekannt. Das Vorhandensein von nicht oxidiertem Chrom und Mangan in proterozoischen Paläosolen ist ebenfalls alarmierend: In Gegenwart von Sauerstoff hätten diese Metalle extrem schnell oxidieren müssen.

Die Hypothese der Existenz eines geschichteten Ozeans mit Sauerstoff Oberflächengewässer und mit Schwefelwasserstoff gesättigte Tiefengewässer (Schwarzmeermodell). Im Gegensatz dazu befanden sich Schwefelwasserstoffschichten höchstwahrscheinlich in flachen Gewässern (Abb. 5). Und das war nur das Ergebnis. aktives Leben und hohe organische Produktion von seichten Gewässern der photischen Zone. Obwohl natürlich die Sauerstoffschichtung des Ozeans auf die eine oder andere Weise stattgefunden hat.

Als Ergebnis der Zusammenfassung all dieser Daten und Überlegungen stellt sich heraus, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre und im Ozean während des Proterozoikums nicht konstant war. Sie stieg im Vergleich zum Archaean leicht an, obwohl sie relativ niedrig blieb – niedriger als bisher angenommen. Zu beachten ist, dass mit Sauerstoffschwankungen keine besonderen Veränderungen der Biota einhergehen.

Die Geschichte des Sauerstoffs auf dem Planeten scheint also etwas anders zu verlaufen als bisher angenommen (Abb. 6). Die Sauerstoffphotosynthese und dementsprechend die Photosynthese, die sie nutzt, gibt es seit den frühesten archaischen Zeiten. Freier Sauerstoff, ein Nebenprodukt ihres Stoffwechsels, könnte sich lokal ansammeln (blaue Pfeile im Diagramm), aber das Ausmaß der frühen Photosynthese auf dem Planeten ist noch schwer abzuschätzen. All dieser Sauerstoff wurde für die Oxidation von organischen Stoffen und anderen Elementen, insbesondere vulkanischen Gasen, verbraucht. Veränderungen in der Natur des Vulkanismus auf dem Planeten begannen im späten Archaikum. Sie wurden mit der Bildung und Stabilisierung von Kontinentalplatten in Verbindung gebracht. Infolge dieser geologischen Prozesse wurde das Gleichgewicht von Sauerstoffzufuhr und -entnahme stark gestört: Freier Sauerstoff begann in die Atmosphäre einzudringen. Diese miteinander verbundenen Prozesse nahmen viel Zeit in Anspruch und fanden am Ende des Archaean nicht mit der Welle eines magischen „photosynthetischen“ Zauberstabs statt. Während des Proterozoikums änderte sich der Sauerstoffgehalt, manchmal um eine Größenordnung, blieb aber im Durchschnitt niedrig. Die tiefen Schichten des Ozeans blieben anoxisch. Am Ende des Proterozoikums war der Ozean bis in die Tiefe mit Sauerstoff gesättigt.

Der zweite Sauerstoffsprung am Ende des Proterozoikums bleibt ein Rätsel. Es ist mit dem Aussehen verbunden mehrzelliges Leben. Paradoxerweise, wenn es das gibt eine große Anzahl Ablagerungen dieses Alters und dementsprechend eine beeindruckende Menge an Daten für dieses kritische Intervall, ist es heute schwierig, ein vollständiges Modell dieser Sauerstoffverschiebung zu formulieren. Es ist wichtig, dass kurz bevor es sehr erschien große Menge Ablagerungen organischer Stoffe, angereichert mit leichten Isotopen, und dann folgte die große Eiszeit und der Planet verwandelte sich in einen Schneeball. Nach der Vereisung wurde organisches Material mit einem niedrigen 13 C-Isotopensignal verschüttet. globale Ereignisseähnelt der Sequenz des frühen Proterozoikums. Es ist klar, dass auch in diesem Fall das Gleichgewicht zwischen Sauerstoffproduktion und -senke gestört werden könnte.

Die Überprüfung zeigt deutlich, dass unser Wissen über Antike unseres Planeten sind nicht voll oder sogar entsetzlich arm. Es bleibt nur zu hoffen, dass zukünftige Forscher dieses unnachgiebige Material ihnen dennoch seine Geheimnisse offenbaren werden.

Ereignete sich zu Beginn des Proterozoikums während der Siderianzeit vor etwa 2,45 Milliarden Jahren. Das Ergebnis der Sauerstoffkatastrophe war das Auftreten von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre und eine Veränderung Allgemeines Atmosphäre von reduzierend zu oxidierend. Die Annahme einer Sauerstoffkatastrophe wurde aufgrund einer Studie getroffen abrupte Änderung Art der Sedimentation.

Primäre Zusammensetzung der Atmosphäre

Genaue Zusammensetzung primäre Atmosphäre Die Erde ist derzeit unbekannt, Wissenschaftler glauben jedoch in der Regel, dass sie durch Entgasung des Mantels entstanden ist und erholsamen Charakter hatte. Seine Basis war Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Methan. Dies wird belegt durch:

• nicht oxidierte Sedimente, die sich sichtbar an der Oberfläche gebildet haben (z. B. Flusskiesel aus sauerstofflabilem Pyrit);
• keine bekannten signifikanten Quellen von Sauerstoff und anderen Oxidationsmitteln;
• Untersuchung möglicher Quellen der Primäratmosphäre (vulkanische Gase, Zusammensetzung anderer Himmelskörper).

Ursachen der Sauerstoffkatastrophe

Die einzige bedeutende Quelle für molekularen Sauerstoff ist die Biosphäre, genauer gesagt photosynthetische Organismen. Die Photosynthese erschien anscheinend zu Beginn der Existenz der Biosphäre (vor 3,7-3,8 Milliarden Jahren), jedoch praktizierten Archaebakterien und die meisten Bakteriengruppen anoxygene Photosynthese, bei der kein Sauerstoff produziert wird. Die Sauerstoffphotosynthese entstand vor 2,7 bis 2,8 Milliarden Jahren in Cyanobakterien. Der freigesetzte Sauerstoff wurde fast sofort für die Oxidation verbraucht. Felsen, gelöste Verbindungen und atmosphärische Gase. Eine hohe Konzentration entstand nur lokal innerhalb der Bakterienmatten (den sogenannten „Sauerstofftaschen“). Nachdem sich herausstellte, dass die Oberflächengesteine ​​​​und Gase der Atmosphäre oxidiert waren, begann sich Sauerstoff in freier Form in der Atmosphäre anzusammeln.

Einer der wahrscheinlichen Faktoren, die die Veränderung mikrobieller Gemeinschaften beeinflussten, war die Veränderung chemische Zusammensetzung Ozean verursacht durch das Verblassen vulkanische Aktivität.

Folgen einer Sauerstoffkatastrophe

Biosphäre

Da die überwiegende Mehrheit der damaligen Organismen anaerob war und bei signifikanten Sauerstoffkonzentrationen nicht existieren konnte, gab es eine globale Veränderung Gemeinschaften: Anaerobe Gemeinschaften wurden durch aerobe ersetzt, die zuvor nur durch "Sauerstofftaschen" begrenzt waren; anaerobe Lebensgemeinschaften hingegen wurden in „anaerobe Taschen“ (bildlich gesprochen „die Biosphäre auf den Kopf gestellt“) gedrängt. In der Folge führte das Vorhandensein von molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre zur Bildung eines Ozonschirms, der die Grenzen der Biosphäre erheblich erweiterte, und zur Ausbreitung einer energetisch günstigeren (im Vergleich zur anaeroben) Sauerstoffatmung führte.

Atmosphäre

Als Folge der Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre nach der Sauerstoffkatastrophe, seiner chemische Aktivität, gebildet Ozonschicht, der Treibhauseffekt hat stark abgenommen . Infolgedessen trat der Planet in eine Ära ein

Sauerstoffkatastrophe (Sauerstoffrevolution) - eine globale Veränderung der Zusammensetzung AtmosphäreErde, die am Ende des Archaikums stattfand - der Anfang Proterozoikum, vor etwa 2,4 Milliarden Jahren (Periode Siderium). Das Ergebnis der Sauerstoffkatastrophe war das Erscheinen in der Zusammensetzung der Atmosphäre von frei Sauerstoff und eine Änderung des allgemeinen Charakters der Atmosphäre von reduzierend zu oxidierend. Die Annahme einer Sauerstoffkatastrophe wurde auf der Grundlage einer Studie über eine starke Änderung der Art der Sedimentation getroffen.

Vor dem deutlichen Anstieg des Luftsauerstoffs waren fast alle existierenden Lebensformen vorhanden Anaerobier, das heißt, der Stoffwechsel in lebenden Formen hing von den Formen ab Zellatmung das brauchte keinen Sauerstoff. Der Zugang von Sauerstoff zu große Mengen zerstörerisch für die meisten anaeroben Bakterien, so dass zu dieser Zeit die meisten lebenden Organismen auf der Erde verschwanden. Die verbleibenden Lebensformen waren entweder immun gegen Oxidation und die schädlichen Auswirkungen von Sauerstoff oder verbrauchten ihre Lebenszyklus in einer sauerstoffarmen Umgebung.

Anreicherung von O 2 in der Erdatmosphäre:
1. (vor 3,85-2,45 Milliarden Jahren) - O 2 wurde nicht produziert
2. (vor 2,45-1,85 Milliarden Jahren) O 2 wurde produziert, aber von den Ozeanen und Meeresbodengesteinen absorbiert
3. (vor 1,85-0,85 Milliarden Jahren) O 2 verlässt den Ozean, wird aber durch die Oxidation von Gestein an Land und die Bildung der Ozonschicht verbraucht
4. (vor 0,85-0,54 Milliarden Jahren)
5. (vor 0,54 Milliarden Jahren – heute) O 2 -Reservoire werden gefüllt und die Akkumulation in der Atmosphäre beginnt

Primäre Zusammensetzung der proterozoischen Atmosphäre

Die genaue Zusammensetzung der Primäratmosphäre der Erde ist derzeit nicht bekannt, aber es wird allgemein angenommen, dass sie durch Entgasung des Erdmantels entstanden ist und regenerierenden Charakter hatte. Seine Grundlage war Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Methan. Dies wird belegt durch:

• sichtbare nicht oxidierte Ablagerungen auf der Oberfläche (z. B. Flusskiesel aus sauerstoffbeständigem Material). Pyrit);
• keine bekannten signifikanten Quellen von Sauerstoff und anderen Oxidationsmitteln;
• Untersuchung möglicher Quellen der Primäratmosphäre (vulkanische Gase, Zusammensetzung anderer Himmelskörper).

Ursachen der Sauerstoffkatastrophe

Die einzige bedeutende Quelle für molekularen Sauerstoff ist die Biosphäre, genauer gesagt, photosynthetisch Organismen. Erscheint ganz am Anfang der Existenz der Biosphäre, photosynthetisch Archaebakterien Sie produzierten Sauerstoff, der fast sofort für die Oxidation von Gestein, gelösten Verbindungen und atmosphärischen Gasen verbraucht wurde. Eine hohe Konzentration wurde nur lokal, im Innern geschaffen Bakterienmatten(die sogenannten „Sauerstofftaschen“). Nachdem sich herausstellte, dass die Oberflächengesteine ​​​​und Gase der Atmosphäre oxidiert waren, begann sich Sauerstoff in freier Form in der Atmosphäre anzusammeln.
Darüber hinaus war einer der wahrscheinlichen Faktoren, die die Veränderung der mikrobiellen Gemeinschaften beeinflussten, eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Ozeans. Also einer von Hypothesen, konnte die Funktion alter Bakterienmatten durch eine Verringerung der Konzentration unterdrückt werden Nickel spielen wichtige Rolle in Methanogenese. Die Abnahme der Konzentration dieser und anderer Substanzen könnte durch das Erlöschen der vulkanischen Aktivität verursacht werden.

Folgen einer Sauerstoffkatastrophe

Biosphäre

Da die überwiegende Mehrheit der Organismen dieser Zeit waren anaerob, nicht in der Lage, bei signifikanten Sauerstoffkonzentrationen zu existieren, gab es eine globale Veränderung der Gemeinschaften: anaerob Gemeinschaften haben sich verändert aerob, bisher nur durch "Sauerstofftaschen" begrenzt; anaerob Gemeinschaften hingegen wurden beiseite gedrängt in „ anaerob Taschen" (bildlich gesprochen: "die Atmosphäre wurde umgekrempelt"). Anschließend führte die Anwesenheit von molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre zur Bildung Ozonschild , was die Grenzen der Biosphäre erheblich erweiterte und zur Verbreitung eines energetisch günstigeren (im Vergleich zu anaerob) Sauerstoffatmung.

Lithosphäre

Als Folge der Sauerstoffkatastrophe fast alle metamorph und Sedimentgestein, Komponenten die meisten Erdkruste, werden oxidiert.

Siderius (von andere Griechenσίδηρος - Eisen) - geologische Periode, Teil Paläoproterozoikum. Deckt den Zeitraum von vor 2,5 bis 2,3 Milliarden Jahren ab. Die Datierung erfolgt rein chronologisch, nicht nach Stratigraphie.

Zu Beginn dieser Periode gibt es einen Höhepunkt des Aussehens eisenhaltig x Rassen. Sie wurden unter Bedingungen gebildet Anaerobe Algen produziert verbraucht Sauerstoff, die, wenn sie mit Eisen vermischt wurden, entstanden Magnetit(Fe 3 O 4, Eisenoxid). Dieser Vorgang löscht das Eisen aus Ozeane. Als die Ozeane schließlich aufhörten, Sauerstoff aufzunehmen, führte der Prozess zur Bildung von sauerstoffhaltigem Atmosphäre die wir heute haben.

Atmosphäre

Infolge der Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre nach der Sauerstoffkatastrophe änderte sich ihre chemische Aktivität, die Ozonschicht bildete sich und die Treibhauseffekt . Infolgedessen trat der Planet in eine Ära ein Huronische Vereisung.

Huron-Eiszeit

Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Die Huroneneiszeit ist die älteste und längste Vereisung der Erde. Begonnen und geendet in einer Ära Paläoproterozoikum, dauerte etwa 300 Millionen Jahre.

Ursachen der Vereisung

1. Die Hauptursache der Huron-Eiszeit war Sauerstoffkatastrophe, bei dem eine große Menge von Sauerstoff generiert photosynthetisch Organismen. Methan, das zuvor in großen Mengen in der Atmosphäre vorhanden war und den Hauptbeitrag dazu leistete Treibhauseffekt, kombiniert mit Sauerstoff und verwandelte sich in Kohlendioxid und Wasser. Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre führten wiederum zu einer Abnahme der Zahl Methanogene, was zu einer zusätzlichen Abnahme des Methangehalts führte.

2. Das kolossale Ausmaß und die Dauer der Huron-Eiszeit können auch mit dem sogenannten in Verbindung gebracht werden Paradoxon der schwachen jungen Sonne.

3. Theorie "Schneeball Erde" (Englisch Schneeball Erde) - Hypothese , vorausgesetzt, dass Erde war komplett bedeckt Eis teils kryogen und Ediacaran Perioden NeoproterozoikumÄra, und möglicherweise in anderen geologischen Epochen.Erklärt die Abkühlung durch Auflösung Kohlendioxid C O 2 in den Ozeanen und seine Umwandlung in Kalksteine ​​Ca C O 3

4. Konzentration von Kontinenten in Form des Superkontinents Rodinia und die Entstehung einer Eisdecke ähnlich der Antarktis.

Anmerkungen

Verknüpfungen

• - Natur 458, 750-753 (09.04.2009)(Englisch)
• - CNews, 03.08.2010
• Namark, Elena. elementy.ru (2.03.14). .

Katastrophen

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Ein Auszug, der die Oxygen-Katastrophe charakterisiert

Katharer.
Esclarmonde lag ruhig auf dem Bett. Ihre Augen waren geschlossen, sie schien zu schlafen, erschöpft von Verlusten ... Aber ich fühlte - es war nur Schutz. Sie wollte nur mit ihrer Traurigkeit allein sein... Ihr Herz litt endlos. Der Körper weigerte sich zu gehorchen ... Noch vor wenigen Augenblicken hielten ihre Hände einen neugeborenen Sohn ... Sie umarmten ihren Ehemann ... Jetzt sind sie ins Unbekannte gegangen. Und niemand konnte mit Sicherheit sagen, ob sie sich dem Hass der „Jäger“ entziehen würden, die den Fuß des Montsegur füllten. Ja, und das ganze Tal, soweit das Auge reicht ... Die Festung war letzte Festung Katar, danach war nichts mehr übrig. Sie litten komplette Niederlage...verhungert und Winter kalt, waren sie hilflos gegen den steinernen "Regen" der Katapulte, der von morgens bis abends auf Montségur niederprasselte.

„Sag mir, Sever, warum haben sich die Perfekten nicht gewehrt?“ Schließlich war meines Wissens niemand besser als sie in "Bewegung" (ich glaube, sie meinen Telekinese), "Atem" und vielem mehr. Warum haben sie aufgegeben?!
„Dafür gibt es Gründe, Isidora. Bei den allerersten Angriffen der Kreuzritter gaben die Katharer noch nicht auf. Aber danach totale Zerstörung die Städte Albi, Beziers, Minerva und Lavour, in denen Tausende starben Zivilisten, kam die Kirche auf einen Schachzug, der einfach nicht funktionieren konnte. Bevor sie angriffen, kündigten sie den Perfekten an, dass keine einzige Person verletzt würde, wenn sie sich ergeben würden. Und natürlich ergaben sich die Katharer ... Von diesem Tag an begannen die Feuer der Vollkommenen in ganz Okzitanien zu lodern. Menschen, die ihr ganzes Leben dem Wissen, dem Licht und dem Guten gewidmet hatten, wurden wie Müll verbrannt und verwandelten das schöne Okzitanien in eine von Freudenfeuern versengte Wüste.
Schau, Isidora... Schau, wenn du die Wahrheit sehen willst...
Ich wurde von einem wahren heiligen Schrecken ergriffen! .. Denn was der Norden mir zeigte, passte nicht in den Rahmen des normalen menschlichen Verständnisses! .. Es war die Hölle, wenn es jemals wirklich irgendwo existiert hat ...
Tausende von Rittermördern in funkelnden Rüstungen schlachteten kaltblütig Menschen ab, die entsetzt herumstürmten - Frauen, alte Menschen, Kinder ... Alle, die untergingen starke Schläge treue Diener der „Vergebenden“ katholische Kirche... Junge Männer, die versuchten, Widerstand zu leisten, fielen sofort tot um, zerhackt mit langen Ritterschwertern. Überall erklangen herzzerreißende Schreie ... das Klirren der Schwerter war ohrenbetäubend. Es roch erstickend nach Rauch, Menschenblut und Tod. Die Ritter hackten gnadenlos alle: ob es ein neugeborenes Baby war, das um Gnade bettelnd von einer unglücklichen Mutter hingehalten wurde ... oder ein schwacher alter Mann ... Alle wurden sofort gnadenlos zu Tode gehackt ... ... im Namen Christi !!! Es war ein Sakrileg. Es war so wild, dass sich meine Haare wirklich auf meinem Kopf bewegten. Ich zitterte am ganzen Körper, unfähig zu akzeptieren oder einfach zu begreifen, was geschah. Ich wollte wirklich glauben, dass dies ein Traum war! Dass eine solche Realität nicht sein konnte! Aber leider war es immer noch Realität ...
WIE könnten sie die begangene Gräueltat erklären?! WIE konnte die römische Kirche denen VERGEBEN (???), die solch ein schreckliches Verbrechen begehen?!
Schon vor Beginn des Albigenserkreuzzugs erklärte Papst Innozenz III. 1199 „gnädigerweise“: „Jeder, der sich zu einem Glauben an Gott bekennt, der nicht mit dem kirchlichen Dogma übereinstimmt, soll ohne das geringste Bedauern verbrannt werden.“ Kreuzzug auf Katar hieß "For the Cause of Peace and Faith"! (Negotium Pacis et Fidei) ...
Direkt am Altar versuchte ein hübscher junger Ritter, den Schädel eines älteren Mannes zu zertrümmern ... Der Mann starb nicht, sein Schädel gab nicht nach. Der junge Ritter schlug ruhig und methodisch weiter, bis der Mann schließlich zuschlug das letzte Mal zuckte nicht und beruhigte sich nicht - sein dicker Schädel, der es nicht ertragen konnte, spaltete sich ...
Die junge Mutter hielt erschrocken das Kind in einem Gebet hoch - in einer Sekunde blieben zwei gerade Hälften in ihren Händen ...
Ein kleines lockiges Mädchen, das vor Schreck weinte, gab dem Ritter ihre Puppe - ihren wertvollsten Schatz ... Der Kopf der Puppe flog leicht ab, und danach rollte der Kopf der Gastgeberin wie eine Kugel auf den Boden ... .
Ich konnte es nicht länger ertragen, bitterlich schluchzend, brach ich auf meinen Knien zusammen... Waren das MENSCHEN?! WIE könnte man eine Person nennen, die so etwas Böses getan hat?!
Ich wollte das nicht mehr mit ansehen!... Ich hatte keine Kraft mehr... Aber der Norden zeigte gnadenlos weiter einige Städte mit lodernden Kirchen... Diese Städte waren völlig leer, die tausenden von Leichen nicht mitgezählt direkt auf die Straßen geworfen und Flüsse aus Menschenblut überfließen, ertrinken, in denen die Wölfe weideten ... Entsetzen und Schmerz fesselten mich und erlaubten mir nicht einmal für eine Minute zu atmen. Lass mich nicht bewegen...

Wie sollten sich die „Leute“ fühlen, die solche Befehle erteilten? Ich glaube nicht, dass sie überhaupt etwas empfanden, denn schwarz waren ihre hässlichen, gefühllosen Seelen.

Plötzlich sah ich eine sehr schöne Burg, deren Mauern stellenweise durch Katapulte beschädigt wurden, aber im Grunde blieb die Burg intakt. Der gesamte Hof war übersät mit Leichen von Menschen, die in Pfützen ihres eigenen Blutes und des Blutes anderer Menschen ertranken. Allen wurde die Kehle durchgeschnitten...

Nach dem ersten Sauerstoffstoß Erdatmosphäre Sein Niveau ist stark gesunken, also musste die Evolution warten über eine Milliarde Jahre, um mit der Erschaffung neuer, "sauerstoffreicher" Lebensformen zu beginnen.

Vor Milliarden von Jahren gab es in der Erdatmosphäre keinen Sauerstoff, und niemand wusste, wie man ihn erzeugt - die Bakterien und Archaebakterien, die zu dieser Zeit lebten, gaben, obwohl sie photosynthetisch waren, keinen Sauerstoff ab. Aber vor etwa 2,3 Milliarden Jahren ereignete sich eine sogenannte Sauerstoffkatastrophe. Dies geschah aufgrund der Tatsache, dass Cyanobakterien die Sauerstoffphotosynthese erlernten. Seitdem war die Erde, wie sie sagen, nie mehr dieselbe, weil sich die Atmosphäre auf ihr radikal verändert hat und die Organismen, die sich in einer sauerstofffreien Atmosphäre wohl fühlten, gezwungen waren, in den Untergrund zu gehen und dem "Sauerstoff" -Leben Platz zu machen Formen.

Trotz Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre hatte das Leben auf der Erde jedoch keine Eile, sich zu entwickeln. Die Vielfalt und Komplexität lebender Organismen wartete auf den zweiten Sauerstoffsprung, der vor 800 Millionen Jahren stattfand. Gleichzeitig wird angenommen, dass der Sauerstoffgehalt während dieser Zeit, wenn er nicht wuchs, konstant und ziemlich hoch blieb. Aber wenn das der Fall war, warum hat die Evolution dann so lange Zeit gebraucht? Einer Hypothese zufolge wurde die Verzögerung durch die geringe Verfügbarkeit von Mikroelementen verursacht, die für das Funktionieren von Enzymen notwendig sind, und erst durch weitere geochemische Prozesse wurden diese Mikroelemente für lebende Zellen verfügbar. Einer anderen Version zufolge brauchten Organismen eine so lange Zeit, um molekulargenetische Mechanismen zu schaffen und zu regulieren, die es ihnen ermöglichen, unter neuen Bedingungen zu existieren. Laut Noah Plavanaschi ( Noah J. Planavsky) und seine Kollegen aus Universität von Kalifornien in Riverside, nein harte Beweise keine solchen Hypothesen. Doch es gibt Hinweise auf ein anderes Szenario, das die Forscher in ihrem Artikel beschreiben Natur.

Bisher basierten Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der antiken Atmosphäre auf Daten chemische Analyse Sedimentgesteine, die der Zeit der Sauerstoffkatastrophe entsprechen. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass der Sauerstoffgehalt in der Zeit zwischen der ersten und der zweiten Sauerstoffexplosion (dh vor 2,3 Milliarden bis 800 Millionen Jahren) etwa 40% des aktuellen betrug, also ziemlich viel viel. Diese Analysemethoden erlaubten es jedoch nicht, mögliche Schwankungen des Sauerstoffgehalts zu erkennen. Um solche Schwankungen aufzuspüren, entschieden sich die Forscher, die Intensität abzuschätzen, mit der die Übertragung von Chromisotopen vom Land in den Ozean zu dieser Zeit stattfand. Der Eintrag von Chrom in den Ozean ist nur in der Zusammensetzung von wasserlöslichen Verbindungen des sechswertigen Chroms und der Umwandlung möglich dreiwertiges Chrom bis sechswertig hängt vom Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre ab. Gleichzeitig interagiert das schwere Isotop 53 Cr aktiver mit Sauerstoff als 52 Cr, so dass Schwankungen im Sauerstoffgehalt stattfanden alte Epochen. Im Meer reagiert Chrom mit Eisen und lagert sich in Eisenerzen ab.

Es stellte sich heraus, dass während der mysteriösen Periode der „stillen Evolution“ der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre tatsächlich sehr gering war – nur 0,1 % seiner derzeitigen Konzentration. Das heißt, der Sauerstoffgehalt sank fast unmittelbar nach seinem ersten starken Anstieg vor 2,3 Milliarden Jahren stark ab. Und der nächste signifikante Sauerstoffsprung geschah vor nur 800 Millionen Jahren. Das heißt, das Leben auf der Erde hatte allen Grund, im relativen Winterschlaf zu bleiben. Kurz über die Ergebnisse der Arbeit schreibt Naturnachrichten.

Natürlich stellt diese Studie nur die Tatsache fest, dass der Sauerstoffgehalt nach dem ersten Anstieg gesunken ist. Warum genau es fiel, wohin der Sauerstoff aus der Atmosphäre für eine ganze Milliarde Jahre gelangte, können wir nur vermuten. Andererseits muss bedacht werden, dass auch nach dem zweiten Sauerstoffsprung der Evolutionsmotor nicht sofort anfing zu wirken volle Macht, und es dauerte weitere 260 Millionen Jahre, bis die kambrische Explosion stattfand, als eine kurze Zeit gebildet große Menge neue Lebensformen. Möglicherweise in der Zeit davor kambrische Explosion es fanden gerade die letzten molekulargenetischen Veränderungen statt, die es den Organismen ermöglichten, alle Vorteile einer Sauerstoffatmosphäre zu nutzen.