Os cientistas dividem a história da Terra em longos períodos de tempo - eras. As eras são divididas em períodos, períodos - em épocas, épocas - em séculos.
A divisão em eras não é acidental. O fim de uma era e o início de outra foram marcados por uma transformação significativa da face da Terra, uma mudança na relação entre terra e mar e processos intensivos de construção de montanhas.
O nome das eras de origem grega, seu significado é o seguinte: Arqueano - o mais antigo, Proterozóico - vida primária, Paleozóico - vida antiga, Mesozóico - vida média, Cenozóico - nova vida.
Arqueano - a era mais antiga, começou há mais de 3,5 bilhões de anos e durou cerca de 1 bilhão de anos. Pouco se sabe sobre a vida no Arqueano, quase não restam vestígios de vida orgânica: as camadas sedimentares da idade Arqueana foram fortemente modificadas sob a influência de altas temperaturas e pressões. A presença de rochas de origem orgânica - calcário, mármore indica a existência de bactérias e algas azul-esverdeadas na era arqueana.
Na era arqueana ocorreram grandes aromorfoses: o surgimento de células com núcleo celular, o processo sexual, a fotossíntese e a multicelularidade.
Processo sexual - amplia as possibilidades de seleção natural, aumenta a possibilidade de adaptação às condições ambientais devido à criação de inúmeras combinações nos cromossomos. O novo método de reprodução, tão útil na conservação das espécies, foi fixado pela seleção natural, e agora prevalece nos reinos animal e vegetal.
O surgimento da fotossíntese marcou o início da divisão de um único tronco da vida em dois - plantas e animais - de acordo com o método de nutrição e o tipo de metabolismo. A saturação da água com oxigênio, seu acúmulo na atmosfera e a presença de alimentos criaram os pré-requisitos para o desenvolvimento de animais na água, que protegiam os organismos vivos da radiação ultravioleta nociva. Com o tempo, o ozônio começou a se formar na atmosfera, absorvendo quase toda a radiação ultravioleta - protegendo a vida na superfície da água e da terra.
O surgimento de uma estrutura multicelular levou a uma complicação na organização dos seres vivos: a diferenciação de tecidos, órgãos e sistemas, suas funções. Os caminhos das transformações evolutivas dos primeiros organismos multicelulares foram diferentes. Alguns mudaram para um estilo de vida sedentário e se transformaram em organismos como esponjas. Outros começaram a rastejar ao longo do substrato com a ajuda de cílios - vermes chatos. Ainda outros mantiveram um estilo de vida flutuante. Eles adquiriram uma boca e deram origem a celenterados.
Desenvolvimento da vida na era proterozóica.
A era proterozóica é a mais longa da história da Terra. Durou cerca de 2 bilhões de anos. Na fronteira das eras arqueana e proterozóica, ocorreu o primeiro grande período de construção de montanhas. Isso levou a uma redistribuição significativa de áreas terrestres e marítimas na Terra. Essas mudanças na face da Terra não resistiram a todos os tipos de organismos, muitos deles morreram. A maioria dos restos fósseis foi destruída, como resultado, tão pouco se sabe sobre a vida na era arqueana.
Durante esta época, bactérias e algas florescem excepcionalmente. Procedeu-se a um processo de sedimentação extremamente intensivo com a participação de organismos. Sabe-se que o ferro sedimentar é um produto residual das bactérias do ferro. O Proterozóico inclui a formação dos maiores depósitos de minérios de ferro da Terra (minérios de Kursk, Krivoy Rog, minério de ferro do Lago Superior nos EUA, etc.). A predominância dos verdes-azulados é substituída por uma abundância de algas verdes, incluindo as multicelulares presas ao fundo. Isso exigia o desmembramento do corpo em partes. A aromorfose mais importante foi o aparecimento de simetria bilateral, que levou à diferenciação do corpo nas extremidades anterior e posterior, bem como nas faces ventral e dorsal.
A extremidade anterior é o local onde os órgãos dos sentidos, os nódulos nervosos e, posteriormente, o cérebro se desenvolvem. O lado dorsal desempenha uma função protetora, em conexão com a qual várias glândulas da pele, formações mecânicas (cerdas, cabelos), coloração protetora se desenvolvem aqui. A maioria dos animais proterozóicos eram multicelulares. Não apenas organismos multicelulares inferiores viviam nos mares - esponjas e celenterados radialmente simétricos; também são bilateralmente simétricas. Entre estes últimos, são conhecidos os anelídeos - moluscos e artrópodes deles originados. No final do Proterozóico, os representantes mais antigos dos artrópodes, os escorpiões crustáceos, apareceram nos mares.
O acúmulo de oxigênio na atmosfera levou à formação de uma tela de ozônio na atmosfera. A terra está sem vida, mas os processos de formação do solo começaram ao longo das margens dos corpos d'água como resultado da atividade de bactérias e algas microscópicas.
Desenvolvimento da vida na era paleozóica.
A era paleozóica é muito mais curta que as anteriores, durou cerca de 340 milhões de anos. No final do Proterozóico, a terra representava um único supercontinente, dividido em continentes separados, agrupados perto do equador. Isso levou à criação de um grande número de áreas costeiras adequadas para o assentamento de organismos vivos. No início do Paleozóico, alguns animais tinham um esqueleto orgânico ou mineral externo. Seus restos foram preservados em rochas sedimentares. É por isso que, a partir do primeiro período do Paleozóico-Cambriano, o registro paleontológico é bastante completo e relativamente contínuo.
Períodos:
Cambriano;
Ordoviciano;
Cambriano (80 20 Ma)
O clima do Cambriano era temperado, os continentes eram baixos. No Cambriano, animais e plantas habitavam principalmente os mares. Bactérias e algas verde-azuladas ainda viviam em terra.
A vida nos mares cambrianos era mais diversificada e ricamente representada. Sua área era maior que a área dos mares modernos. Quase toda a Europa estava sob o mar. Esses mares eram dominados por algas verdes e marrons presas ao fundo; diatomáceas, algas aureus e euglena nadaram na coluna d'água.
Entre os animais unicelulares, havia numerosos foraminíferos - representantes de protozoários, que possuíam uma concha calcária ou colada a partir de grãos de areia. As esponjas eram muito diversas. Junto com os animais bentônicos sésseis, os organismos móveis também eram muito diversos. Entre eles estavam bivalves, gastrópodes e cefalópodes e anelídeos, dos quais os artrópodes já haviam evoluído no Cambriano. Os artrópodes mais antigos - trilobites em forma de corpo pareciam crustáceos modernos - piolhos da madeira. O corpo das trilobitas foi encerrado em uma concha quitinosa e dissecado em 40-50 segmentos. Sabe-se que o número de segmentos corporais em crustáceos modernos é muito menor.
Ordoviciano(5510 Ma)
No Ordoviciano, áreas significativas da terra cambriana diminuem, com a área de terra diminuindo mais na Sibéria na América do Norte. À beira do Cambriano e Ordoviciano, ocorreram intensos movimentos tectônicos, que continuaram até a beira do Ordoviciano e Siluriano.
Nos mares do Ordoviciano, os eucariotos são muito diversos - algas verdes, marrons e vermelhas. Há um intenso processo de formação de recifes por corais. No final do Ordoviciano, aparecem as primeiras plantas terrestres - psilófitas. Eles foram precedidos por aromorfose, surgiram os tecidos: tegumentar com estômatos, mecânicos, sustentando a planta no espaço, e condutores.
A evolução posterior das plantas foi na direção de dividir o corpo em órgãos e tecidos vegetativos, melhorando o sistema vascular (garantindo o rápido movimento da água a uma grande altura). Os psilófitos eram formas de transição dos esporos avasculares inferiores para os esporos vasculares superiores (licopsídeos, cavalinhas e samambaias). Eles eram de transição de plantas aquáticas para terrestres. Sua distribuição em terra já estava preparada pela atividade vital de procariontes, algas, fungos, que criaram o primeiro solo.
Considerável diversidade é observada entre cefalópodes e gastrópodes. As trilobitas são muito numerosas. A diversidade de foraminíferos, esponjas e alguns bivalves está diminuindo.
Nos animais, ocorre uma grande aromorfose - o aparecimento de um aparelho bucal de preensão, o que causou uma reestruturação de toda a organização dos vertebrados.. A capacidade de escolher os alimentos contribuiu para a melhoria da orientação no espaço, melhorando os sentidos. As primeiras mandíbulas não tinham barbatanas e moviam-se na água por movimentos de cobra. No entanto, esse método de movimento, se necessário, para capturar presas em movimento acabou sendo ineficaz.
Portanto, para melhorar o movimento na água, as dobras cutâneas foram importantes, no futuro certas partes dessa dobra se desenvolvem ainda mais e dão origem a barbatanas, pareadas e não pareadas. O aparecimento de barbatanas emparelhadas - membros - é a próxima grande aromorfose na evolução dos vertebrados. Assim, os vertebrados com mandíbula adquiriram peças bucais e membros preênseis. Em sua evolução, eles foram divididos em peixes cartilaginosos e ósseos.
Silurus(35 10 Ma)
Como resultado de movimentos tectônicos intensos, os mares quentes e rasos do Ordoviciano são substituídos por áreas terrestres significativas; notou-se uma dessecação climática significativa.
No final do Siluriano, observa-se o desenvolvimento de artrópodes peculiares - crustáceos. A floração de cefalópodes nos mares pertence ao Ordoviciano e ao Siluriano (representantes modernos desta classe são lulas, chocos, polvos). Novos representantes de invertebrados aparecem - corais (celenterados), que começam a substituir gradualmente os ouriços-do-mar (equinodermes).
Nos mares da Silúria, aparecem os primeiros representantes dos vertebrados - os chamados peixes blindados. Seu esqueleto interno era cartilaginoso e, por fora, o corpo estava envolto em uma concha óssea, consistindo de escudos. Peixes blindados apenas na forma do corpo pareciam peixes reais. Eles pertenciam a outra classe de vertebrados - sem mandíbula, ou ciclóstomos. Eles não tinham nadadeiras pareadas verdadeiras, tinham uma narina (o representante moderno desta classe é a lampreia).
Até o final do Siluriano é o início do desenvolvimento intensivo de plantas terrestres. As primeiras plantas terrestres psilófitas - foram privadas de folhas verdadeiras, sua estrutura é muito semelhante à estrutura das algas verdes multicelulares, das quais se originaram. As samambaias estão crescendo.
O aparecimento de plantas superiores em terra foi preparado pela liberação anterior de bactérias e algas verde-azuladas da água, a presença de uma camada biogênica de solo em terra, da qual psilófitos e samambaias poderiam extrair recursos alimentares. No desenvolvimento de musgos, samambaias, cavalinhas, musgos de clube, o estágio de gametas flagelares móveis é preservado, para o qual é necessário um ambiente aquático. Assim, a saída para terra e a separação do ambiente aquático das plantas silurianas ainda não eram definitivas.
O acúmulo de um grande número de resíduos orgânicos no solo criou pré-requisitos para o aparecimento em terra de organismos heterotróficos usando essas substâncias orgânicas. De fato, organismos heterotróficos não clorofilados, fungos, aparecem no Siluriano.
A presença de reservas significativas de biomassa vegetal contribuiu para o surgimento de animais em terra. Um dos primeiros a sair do ambiente aquático foram representantes do tipo artrópode - aranhas.
No final do Siluriano, o chamado período de orogenia caledoniana começou novamente. As montanhas que surgiram durante este período sobreviveram até hoje - estas são as montanhas escandinavas, os cumes do arco da montanha Sayano-Baikal. Montanhas da Escócia etc.
Esta construção de montanha mudou novamente os contornos da terra e do mar, mudou o clima e as condições para a existência de organismos.
devoniano(55 10 Ma)
Como resultado da elevação da terra e da redução dos mares, o clima do Devoniano era mais acentuadamente continental do que no Siluriano. No Devoniano, as glaciações também foram observadas nas regiões montanhosas da África do Sul. Nas regiões mais quentes, o clima mudou para uma maior dessecação, surgiram áreas desérticas e semidesérticas.
Nos mares do Devoniano os peixes alcançam grande prosperidade. Descendentes de peixes blindados dão os mais diversos representantes de peixes reais. Entre eles estavam peixes cartilaginosos (representantes modernos - tubarões), e peixes com esqueleto ósseo também aparecem. Entre eles, os peixes pulmonados viviam em corpos d'água rasos, nos quais, juntamente com a respiração branquial, surgia a respiração pulmonar (o pulmão desenvolvido a partir da bexiga natatória), bem como os peixes de nadadeiras lobadas, que eram animais tipicamente aquáticos, mas podiam respirar o ar atmosférico com a ajuda de pulmões primitivos.
Para entender a evolução dos peixes, é necessário imaginar as condições climáticas no período Devoniano. A maior parte da terra era um deserto sem vida. Ao longo das margens dos reservatórios de água doce, em densos matagais de plantas, viviam anelídeos e artrópodes. O clima é seco, com fortes oscilações de temperatura durante o dia e as estações do ano. O nível da água nos rios e reservatórios mudava frequentemente. Muitos reservatórios secaram completamente e congelaram no inverno. A vegetação aquática morreu quando os corpos d'água secaram, os resíduos vegetais se acumularam e depois apodreceram. Tudo isso criou um ambiente muito desfavorável para os peixes.
Nessas condições, apenas respirar o ar atmosférico poderia salvá-los. Assim, o surgimento dos pulmões pode ser considerado como uma idioadaptação à falta de oxigênio na água. Quando os corpos d'água secavam, os animais tinham duas maneiras de escapar: enterrando-se no lodo ou migrando em busca de água. O peixe pulmonado, cuja estrutura quase não mudou desde o tempo do Devoniano, e que agora vive em corpos d'água rasos e secos da África, seguiu o primeiro caminho. Esses peixes sobrevivem à estação seca cavando no lodo e respirando o ar atmosférico.
Apenas peixes com nadadeiras lobadas poderiam se adaptar à vida em terra, devido à estrutura das nadadeiras emparelhadas. Até recentemente, acreditava-se que os crossópteros quase morreram no final do Paleozóico e desapareceram completamente no final do Mesozóico. Mas em 1938, 1952 e nos anos seguintes, peixes modernos com nadadeiras lobadas foram capturados na costa da África do Sul e Madagascar - verdadeiros "fósseis vivos" que sobreviveram de uma forma ligeiramente modificada até hoje.
No final do Devoniano, os descendentes de peixes com nadadeiras lobadas chegam à terra, formando a primeira classe terrestre de vertebrados - anfíbios ou anfíbios. Os anfíbios mais antigos - estegocéfalos - eram cobertos com uma concha de osso que vestia suas cabeças, a forma de seus corpos lembrava um pouco tritões e salamandras. Os estegocéfalos diferiam em uma variedade de tamanhos (de alguns centímetros a 4 m de comprimento). Os estegocéfalos combinavam os sinais de peixes, anfíbios e répteis. Estegocéfalo - forma "combinada". A reprodução dos estegocéfalos, como todos os outros anfíbios, ocorreu na água. As larvas tinham respiração branquial e se desenvolviam na água.
Em terra, aparecem as primeiras florestas de samambaias gigantes, cavalinhas e musgos, desaparecem os psilófitos. Novos grupos de animais começam a conquistar terras. Representantes de artrópodes que adquiriram respiração aérea dão origem às centopéias e aos primeiros insetos.
A separação dos anfíbios do ambiente aquático ainda não foi definitiva. Eles dependiam do ambiente aquático na mesma medida que as samambaias. Portanto, as primeiras plantas e animais terrestres superiores não conseguiram conquistar as massas de terra do interior localizadas longe dos corpos d'água.
No final do Devoniano, ocorre uma grande aromorfose nas plantas - o aparecimento de uma semente coberta por uma concha que a protege do ressecamento, surge um novo grupo de gimnospermas. A reprodução intercambiável oferece uma série de vantagens: o embrião é protegido de condições adversas por membranas, alimentado com comida e começa a ter um número diplóide de cromossomos. Nas plantas com sementes, a fertilização ocorre sem a participação da água.
Carbono(65 10 Ma)
No período Carbonífero, ou Carbonífero, houve um notável aquecimento e umidificação do clima. Nos continentes baixos, as planícies pantanosas são muito comuns. Enormes (até 40 m de altura) samambaias, cavalinhas e musgos cresceram em florestas tropicais pantanosas quentes. Além dessas plantas que se reproduzem por esporos, as gimnospermas, que surgiram já no final do Devoniano, começam a se espalhar no Carbonífero. O florescimento da vegetação lenhosa no Carbonífero levou à formação de grandes camadas de carvão. Este período inclui o surgimento de carvões Donbass e da bacia de carvão perto de Moscou.
Em florestas pantanosas úmidas e quentes, os anfíbios mais antigos, os estegocéfalos, alcançaram prosperidade e diversidade excepcionais. As primeiras ordens de insetos alados aparecem - baratas, cujo comprimento do corpo chegou a 10 cm, e libélulas, algumas espécies com envergadura de até 75 cm.
A vida nos mares do Carbonífero não diferia significativamente da do Devoniano.
No final do Carbonífero, começa um ligeiro aumento da terra, alguns secando do clima e esfriando, foram criadas condições desfavoráveis para os anfíbios. Um certo grupo de anfíbios acabou por ser capaz de conquistar ainda mais a terra, que sofreu mudanças muito grandes que foram úteis em novas condições. O método de reprodução mudou: surgiu a fecundação interna: o ovo tinha uma grande oferta de gema, uma casca densa e uma cavidade interna com líquido, que protegia o embrião de secar. O desenvolvimento do embrião ocorreu no ovo em terra.
Permiano(50 10 Ma)
No Permiano, o aumento da terra levou ao desenvolvimento de um clima árido e resfriamento. Florestas úmidas e exuberantes se misturam em direção ao equador, as samambaias estão morrendo gradualmente. Eles são substituídos por gimnospermas. Em seu desenvolvimento, não há estágios flagelares, para a existência dos quais a água é necessária. Foi essa adaptação que permitiu que as gimnospermas resistissem com sucesso à competição com plantas de esporos no Permiano e as deslocassem. Florestas moribundas de samambaias antigas formaram os carvões de Kuzbass e da bacia de Pechora-Vorkuta.
A seca do clima contribuiu para o desaparecimento dos estegocéfalos anfíbios. Uma parte significativa dos grandes anfíbios morreu. Aqueles que podiam se esconder nos pântanos restantes e pântanos deram origem a pequenos anfíbios. Mas os répteis mais antigos atingem uma diversidade significativa. Mesmo no Carbonífero, um grupo se destacou entre os estegocéfalos, que possuíam membros bem desenvolvidos e um sistema móvel das duas primeiras vértebras. Representantes do grupo se reproduziram na água, mas foram em terra além dos anfíbios, se alimentaram de animais terrestres e depois de plantas. Este grupo é chamado de cotilosauros. Posteriormente, répteis e mamíferos descenderam deles.
Os répteis adquiriram propriedades que lhes permitiram finalmente romper a conexão com o meio aquático. A fertilização interna e o acúmulo de gema no ovo possibilitaram a reprodução em terra. A queratinização da pele e a estrutura mais complexa do rim contribuíram para uma diminuição acentuada da perda de água pelo organismo e uma ampla distribuição. O tórax forneceu um tipo de respiração mais eficiente - sucção. A falta de competição ocasionou a ampla distribuição de répteis sobre a terra e o retorno de alguns deles ao meio aquático.
Questões de autocontrole
1. Que hipóteses para a origem da vida você conhece?
2. Qual é a essência da teoria da panspermia?
3. Quem provou que "os vivos podem surgir dos vivos"?
4. Qual é a idade geológica da Terra?
5. Foi a primeira etapa no caminho para o surgimento da vida na Terra?
6. Quem propôs a teoria do coocervado?
7. O que são coocervados?
8. É possível no estágio atual do surgimento da vida na Terra?
9. Leia o material de estudo abaixo.
10. Responda às perguntas de autocontrole.
era arqueana- o mais antigo, o período mais antigo da história da crosta terrestre. NO era arqueana surgiram os primeiros organismos vivos. Eles eram heterótrofos e usavam compostos orgânicos como alimento. Fim era arqueana- o tempo de formação do núcleo da Terra e uma forte diminuição da atividade vulcânica, que permitiu o desenvolvimento da vida no planeta.
era arqueana que começou há cerca de 4 bilhões de anos durou cerca de 1,5 bilhão de anos. era arqueana dividido em 4 períodos: Eoarqueano, Paleoarqueano, Mesoarqueano, Neoarqueano
crosta terrestre
O período inferior da era arqueana - Eoarchean 4 - 3,6 bilhões de anos atrás
Cerca de 4 bilhões de anos atrás a terra foi formada como um planeta. Quase toda a superfície estava coberta de vulcões e rios de lava corriam por toda parte. A lava, em erupção em grande quantidade, formou continentes e depressões oceânicas, montanhas e planaltos. A atividade vulcânica constante, a exposição a altas temperaturas e alta pressão levaram à formação de vários minerais: minérios diversos, pedra de construção, cobre, alumínio, ouro, cobalto, ferro, minerais radioativos e outros. Aproximadamente 3,8 bilhões de anos atrás as primeiras rochas ígneas e metamórficas confirmadas de forma confiável, como granito, diorito e anortosito, foram formadas na Terra. Essas rochas foram encontradas em uma grande variedade de lugares: na ilha da Groenlândia, dentro dos escudos canadense e báltico, etc.
Aproximadamente 2,8 bilhões de anos atrás, o primeiro supercontinente da história da Terra começou a se desintegrar.
| Heoarqueano 2,8 - 2,5 bilhões de anos atrás - o último período da era arqueana, terminando há 2,5 bilhões de anos, é a época de formação da massa principal da crosta continental, o que indica a excepcional antiguidade dos continentes da Terra. Atmosfera e clima da era arqueana. No inicio era arqueana havia pouca água na Terra, em vez de um único oceano, havia apenas piscinas rasas que não estavam conectadas umas às outras. Atmosfera era arqueana, consistia principalmente de dióxido de carbono CO2 e sua densidade era muito maior que a atual. Devido à atmosfera carbônica, a temperatura da água atingiu 80-90°C. O teor de nitrogênio era baixo, na ordem de 10-15%. Quase não havia oxigênio, metano e outros gases. A temperatura da atmosfera atingiu 120°C. |
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Flora e fauna da era arqueana
era arqueana Este é o momento do nascimento dos primeiros organismos. Os primeiros habitantes do nosso planeta foram bactérias anaeróbicas. O estágio mais importante na evolução da vida na Terra está associado ao surgimento da fotossíntese, que leva à divisão do mundo orgânico em flora e fauna. Os primeiros organismos fotossintéticos foram cianobactérias procarióticas (pré-nucleares) e algas verde-azuladas. As algas verdes eucarióticas que então surgiram liberaram oxigênio livre do oceano para a atmosfera, o que contribuiu para o surgimento de bactérias capazes de viver em um ambiente de oxigênio.
Ao mesmo tempo - na fronteira da era Arqueana Proterozóica, ocorreram mais dois grandes eventos evolutivos - o processo sexual e a multicelularidade apareceram. Organismos haplóides (bactérias e azuis-verdes) têm um conjunto de cromossomos. Cada nova mutação se manifesta imediatamente em seu fenótipo. Se a mutação é benéfica, é preservada por seleção; se é prejudicial, é eliminada por seleção. Os organismos haplóides adaptam-se continuamente ao ambiente, mas não desenvolvem fundamentalmente novas características e propriedades. O processo sexual aumenta drasticamente a possibilidade de adaptação às condições ambientais, devido à criação de inúmeras combinações nos cromossomos.
Era Archean (Archaean) - de 4,0 a 2,5 bilhões de anos atrás
éon arqueano, arqueano(grego antigo ρχαος - antigo) - um dos quatro éons (o período da história geológica durante o qual o enotema foi formado combina várias eras) da história da Terra, cobrindo o tempo de 4,0 a 2,5 bilhões de anos atrás.
O termo archaea foi cunhado em 1872 pelo geólogo americano James Dana.
Arqueano é dividido em quatro eras (da mais recente à mais antiga):
neoarqueano,
mesoarqueano,
paleoarqueano,
Eoarqueu.
Naquela época, a Terra ainda não tinha uma atmosfera de oxigênio, mas surgiram os primeiros organismos anaeróbios. Durante o mesmo período, muitos depósitos de enxofre, grafite, ferro e níquel atualmente existentes foram formados ativamente.
Arqueano e Proterozóico subsequente entram no período de tempo Pré-cambriano.
Hidrosfera e atmosfera. Clima
No início da era arqueana, havia pouca água na Terra, em vez de um único oceano, havia apenas bacias rasas espalhadas. A temperatura da água atingiu 70-90 ° C, o que só poderia ser observado se a Terra naquela época tivesse uma atmosfera densa de dióxido de carbono. Afinal, de todos os gases possíveis, apenas o CO2 poderia criar um aumento da pressão da atmosfera (para Arqueano - 8-10 bar).
Havia muito pouco nitrogênio na atmosfera do Arqueano primitivo (10-15% do volume de toda a atmosfera Arqueana), praticamente não havia oxigênio, e gases como o metano são instáveis e se decompõem rapidamente sob a influência de radiação solar (especialmente na presença de íon hidroxila, também quando surgindo em uma atmosfera úmida).
A temperatura da atmosfera arqueana durante o efeito estufa atingiu quase 120°C. Se, à mesma pressão, a atmosfera no Arqueano consistisse, por exemplo, apenas em nitrogênio, as temperaturas da superfície seriam ainda mais altas e chegariam a 100 ° C, e a temperatura durante o efeito estufa excederia 140 ° C.
Aproximadamente 3,4 bilhões de anos atrás, a quantidade de água na Terra aumentou significativamente e o Oceano Mundial surgiu, sobrepondo-se às cristas das dorsais meso-oceânicas. Como resultado, a hidratação da crosta oceânica basáltica aumentou notavelmente, e a taxa de aumento na pressão parcial de CO2 na atmosfera do Arqueano tardio diminuiu um pouco. A queda mais radical na pressão de CO2 ocorreu apenas na virada do Arqueano e Proterozóico após a liberação do núcleo da Terra e a diminuição acentuada associada na atividade tectônica da Terra.
Devido a isso, no início do Proterozóico, o derretimento dos basaltos oceânicos também diminuiu acentuadamente. A camada basáltica da crosta oceânica tornou-se visivelmente mais fina do que no Arqueano e, sob ela, a camada serpentinita se formou pela primeira vez - o principal e constantemente renovado reservatório de água ligada na Terra.
flora e fauna
Não há fauna esquelética nos depósitos Arqueanos, que servem de base para a construção da escala estratigráfica Fanerozóica; no entanto, existem muitos vestígios de vida orgânica aqui.
Estes incluem os produtos residuais de algas verde-azuladas - estromatólitos, que são formações sedimentares semelhantes a corais (carbonato, menos frequentemente silícicas) e os produtos residuais de bactérias - oncolites.
Os primeiros estromatólitos confiáveis foram descobertos apenas na virada de 3,2 bilhões de anos atrás no Canadá, Austrália, África, Urais e Sibéria. Embora existam evidências da descoberta dos restos dos primeiros procariontes e estromatólitos em sedimentos com idade de 3,8 a 3,5 bilhões de anos, na Austrália e na África do Sul.
Além disso, nas rochas siliciosas do início do Arqueano, foram encontradas algas filamentosas peculiares, bem preservadas, nas quais podem ser observados detalhes da estrutura celular do organismo. Em muitos níveis estratigráficos, existem os menores corpos arredondados (até 50 m de tamanho) de origem algal, que anteriormente eram considerados esporos. Eles são conhecidos sob o nome de "akritarch", ou "esferomorfídeos".
A fauna do Arqueano é muito mais pobre que a flora. Indicações separadas da presença de restos de animais nas rochas arqueanas referem-se a objetos que, aparentemente, são de origem inorgânica (Aticocania Walcott, Tefemar kites Dons, Eozoon Dawson, Brooksalla Bassler) ou são produtos da lixiviação de estromatólitos (Carelozoon Metzger). Muitos fósseis arqueanos não são totalmente decifrados (Udokania Leites) ou não possuem uma referência exata (Xenusion querswalde Pompecki).
Assim, procariontes de dois reinos foram encontrados de forma confiável na zona arqueana: bactérias, predominantemente cianobiontes quimiossintéticos, anaeróbios e fotossintéticos produtores de oxigênio. É possível que os primeiros eucariotos do reino dos fungos, morfologicamente semelhantes aos fungos leveduriformes, também tenham aparecido no Arqueano.
As biocenoses bacterianas mais antigas, ou seja, comunidades de organismos vivos, que incluíam apenas produtores e destruidores, pareciam filmes de mofo (os chamados tapetes bacterianos) localizados no fundo dos reservatórios ou em sua zona costeira. As regiões vulcânicas muitas vezes serviram como oásis de vida, onde hidrogênio, enxofre e sulfeto de hidrogênio, os principais doadores de elétrons, vieram à superfície da litosfera.
Ao longo de quase toda a era arqueana, os organismos vivos eram criaturas unicelulares altamente dependentes de fatores naturais. E somente na virada do Arqueano e do Proterozóico ocorreram dois grandes eventos evolutivos: o processo sexual e a multicelularidade apareceram.
Organismos haplóides (bactérias e algas verde-azuladas) têm um conjunto de cromossomos. Cada nova mutação se manifesta imediatamente em seu fenótipo. Se a mutação é benéfica, é preservada pela seleção natural; se é prejudicial, é eliminada.
Os organismos haplóides adaptam-se continuamente ao ambiente, mas não desenvolvem fundamentalmente novas características e propriedades. O processo sexual aumenta drasticamente a possibilidade de adaptação às condições ambientais, devido à criação de inúmeras combinações nos cromossomos.
A diploidia, que surgiu simultaneamente com o núcleo formado, permite preservar as mutações e utilizá-las como reserva de variabilidade hereditária para futuras transformações evolutivas.
A era arqueana é o mais antigo, o período mais antigo da história da crosta terrestre. Na era arqueana, surgiram os primeiros organismos vivos. Eles eram heterótrofos e usavam compostos orgânicos como alimento. O fim da era arqueana é o momento da formação do núcleo da Terra e uma forte diminuição da atividade vulcânica, o que permitiu o desenvolvimento da vida no planeta.
Crosta terrestre Período inferior da era arqueana - Eoarqueano 4 - 3,6 bilhões de anos atrás Cerca de 4 bilhões de anos atrás a terra foi formada como um planeta. Quase toda a superfície estava coberta de vulcões e rios de lava corriam por toda parte. A lava, em erupção em grande quantidade, formou continentes e depressões oceânicas, montanhas e planaltos. A atividade vulcânica constante, a exposição a altas temperaturas e alta pressão levaram à formação de vários minerais: minérios diversos, pedra de construção, cobre, alumínio, ouro, cobalto, ferro, minerais radioativos e outros. Aproximadamente 3,8 bilhões de anos atrás as primeiras rochas ígneas e metamórficas confirmadas de forma confiável, como granito, diorito e anortosito, foram formadas na Terra. Essas rochas foram encontradas em uma grande variedade de lugares: na ilha da Groenlândia, dentro dos escudos canadense e báltico, etc.
O próximo período da era arqueana é Paleoarqueano 3,6 - 3,2 bilhões de anos atrás. É a época da formação do primeiro supercontinente da história da Terra - Valbaru e o Oceano Mundial unificado, que mudou a estrutura das cristas das dorsais oceânicas, o que levou ao processo de aumento da quantidade de água na Terra, e a quantidade de CO2 na atmosfera começou a diminuir.
Atmosfera e clima da era arqueana No início da era arqueana, havia pouca água na Terra, em vez de um único oceano, havia apenas piscinas rasas que não estavam conectadas umas às outras. A atmosfera da era arqueana consistia principalmente de dióxido de carbono CO2 e sua densidade era muito maior que a atual. Devido à atmosfera carbônica, a temperatura da água atingiu 80-90°C. O teor de nitrogênio era baixo, na ordem de 10-15%. Quase não havia oxigênio, metano e outros gases. A temperatura da atmosfera atingiu 120°С
Flora e fauna da era arqueana A era arqueana é a época do nascimento dos primeiros organismos. Os primeiros habitantes do nosso planeta foram bactérias anaeróbicas. O estágio mais importante na evolução da vida na Terra está associado ao surgimento da fotossíntese, que leva à divisão do mundo orgânico em flora e fauna. Os primeiros organismos fotossintéticos foram cianobactérias procarióticas (pré-nucleares) e algas verde-azuladas. As algas verdes eucarióticas que então surgiram liberaram oxigênio livre do oceano para a atmosfera, o que contribuiu para o surgimento de bactérias capazes de viver em um ambiente de oxigênio. Ao mesmo tempo - na fronteira da era Arqueana Proterozóica, ocorreram mais dois grandes eventos evolutivos - o processo sexual e a multicelularidade apareceram. Organismos haplóides (bactérias e azuis-verdes) têm um conjunto de cromossomos. Cada nova mutação se manifesta imediatamente em seu fenótipo. Se a mutação é benéfica, é retida por seleção; se é prejudicial, é eliminada por seleção. Os organismos haplóides adaptam-se continuamente ao ambiente, mas não desenvolvem fundamentalmente novas características e propriedades. O processo sexual aumenta drasticamente a possibilidade de adaptação às condições ambientais, devido à criação de inúmeras combinações nos cromossomos.
Os restos mais antigos de organismos e as substâncias criadas com sua participação chegaram até nós dos depósitos arqueanos da crosta terrestre.
Esses depósitos são extremamente poderosos (espessos): é claro que centenas de milhões de anos se passaram enquanto eles se acumulavam. Os depósitos mais antigos, mais baixos, espremidos pelo enorme peso das camadas sobrejacentes, mudaram muito: de estratificados, tornaram-se cristalinos. Além da pressão, isso também foi ajudado pela ação do calor interno do globo. Os restos de organismos que poderiam estar neles, enquanto também mudaram além do reconhecimento. Nem saberíamos se havia vida então ou não, se não fossem algumas substâncias acumuladas nas camadas arqueanas; essas substâncias, como bem sabemos, só podem se formar na crosta terrestre pela ação de organismos. Eles realmente se formaram a partir de restos de plantas e animais antigos. Mas não encontramos esses remanescentes nas rochas cristalinas do período Arqueano.
A situação é melhor com aqueles depósitos arqueanos que chegaram até nós na forma de camadas de rochas que ainda não tiveram tempo de recristalizar. Estas são as camadas mais jovens. Eles encontraram restos de bactérias que pareciam bolas microscopicamente pequenas. Os restos de outras bactérias, as chamadas bactérias do ferro, cujos parentes ainda vivem na Terra, foram preservados. As bactérias do ferro realizam um enorme trabalho químico, participando da criação de minérios de ferro. Eles vivem naquelas águas que contêm sais (nitrosos) de ferro e são cercados pelos mais finos tubos filamentosos que surgiram do muco que secretam; eles extraem sais (nitrosos) de ferro da água, os processam em seu corpo minúsculo e impregnam tubos com eles (transformando-os em sais de óxido). Essas bactérias vivem em colônias. Quando os túbulos estão completamente saturados com ferro, as bactérias os deixam e começam a construir novos túbulos. Como resultado de sua atividade, acumulam-se compostos de ferro que, após centenas de milhares e milhões de anos, se transformam em poderosos depósitos de minérios de ferro.
As bactérias desempenham um papel enorme na vida da Terra. Nem Pasteur entendeu direito. As bactérias ganham para si cada vez mais novas fontes de alimento; eles encheram o solo, água e ar. Um grama de solo florestal contém cerca de 3 bilhões de bactérias; mesmo em um grama de solo arenoso existem cerca de 1 bilhão deles.
Eles habitam os mares em grande número. Nas profundezas do Mar Negro há enormes acumulações de sulfeto de hidrogênio, tornando a vida aqui impossível para plantas e animais. Esse sulfeto de hidrogênio, no entanto, não penetra nas camadas superficiais da água e, portanto, a vida floresce nesses mares até uma profundidade de 200 metros. Para onde vai o sulfeto de hidrogênio? Acontece que ele é capturado por bactérias sulfúricas que vivem a uma profundidade de 200 metros e o processam em compostos de ácido sulfúrico. Aproximadamente a mesma imagem é observada no Mar Cáspio. Quantas bactérias trabalham em um laboratório químico tão gigante? O número deles é inimaginável.
Como as bactérias podem se adaptar às mais diversas condições de vida, elas podem dar origem a outros grupos de organismos. A partir deles, de fato, algumas algas tiveram sua origem. A transição de bactérias para algas foi um grande passo na evolução. É verdade que as algas, em sua maioria, ainda pertencem ao mundo das criaturas microscopicamente pequenas, mas têm uma organização mais definida e pertencem a criaturas mais complexas, juntamente com os organismos animais mais simples. Como as bactérias, plantas e animais unicelulares enxameiam por toda parte na Terra, e foram descobertos pela primeira vez por Leeuwenhoek em águas estagnadas. Nos corpos unicelulares desses seres encontramos uma divisão em protoplasma e núcleo; além disso, muitas vezes têm uma concha protetora ou uma espécie de esqueleto, às vezes marcantes na sutileza e elegância da estrutura.
No corpo das algas, além do núcleo, existe outra importante formação, que já é característica de todas as plantas típicas. Este é o chamado pigmento, uma matéria corante concentrada em grãos especiais (às vezes nas camadas superficiais do protoplasma). Nem todas as algas têm o mesmo pigmento. De acordo com sua cor, vários grupos de algas são distinguidos: azul-verde, verde, carmesim, marrom.
Um grupo especial entre as algas são os flagelos. Estes são organismos unicelulares equipados com um flagelo móvel, graças ao qual se movem pela água. Eles estão na fronteira dos mundos vegetal e animal. Alguns deles têm uma mancha de pigmento e são classificados como algas, outros são desprovidos de pigmento e são capazes de capturar alimentos, que digerem. Estes são os animais mais simples.
O pigmento verde característico de uma célula vegetal, a chamada clorofila, é uma substância especial que capta a energia da luz solar e a utiliza para atividade química. Esta atividade consiste, em primeiro lugar, na divisão do dióxido de carbono no ar em suas partes constituintes - carbono e oxigênio, e em segundo lugar, na realização de um trabalho criativo: na construção de compostos orgânicos - açúcar, amido e outros carboidratos - a partir de carbono e água liberados . , gorduras e corpos proteicos. Todos esses produtos químicos complexos surgem na célula vegetal a partir de substâncias inorgânicas devido à atividade da clorofila. Outro componente liberado do dióxido de carbono - oxigênio - volta para o ar em sua forma pura. Assim, o ar é constantemente reabastecido com oxigênio.
Lembre-se de que os animais comem apenas compostos orgânicos complexos prontos - carboidratos, gorduras e proteínas. Os animais não podem preparar esses compostos para si mesmos. Eles os obtêm do mundo das plantas. Sem plantas, os animais morreriam de fome. Portanto, os animais só poderiam aparecer na Terra após o aparecimento das plantas. As plantas prepararam um suprimento de nutrientes para eles. Além disso, eles criaram outra condição necessária para a vida animal. Os animais precisam não apenas de comida, mas também de respirar. E para isso eles precisam de oxigênio. Atualmente, o ar, como sabemos, contém cerca de 21% de oxigênio. Sua quantidade é constante, e essa constância é mantida pela atividade das plantas, que enriquecem continuamente o ar com oxigênio. Não é assim na era arqueana.
A composição da atmosfera nos primórdios da vida da Terra, como já apontamos anteriormente, aparentemente diferia bastante da atual. Primeiro, quase não havia oxigênio no ar; em segundo lugar, o ar continha muito dióxido de carbono. Esse gás tornava o ar impermeável à luz do sol; portanto, o aquecimento pelo sol não era muito forte. Mas a presença desse gás e vapor de água no ar atrasou muito o resfriamento do ar à noite. A terra estava, por assim dizer, envolta em uma concha dificilmente permeável ao calor, que retinha seu próprio calor terrestre e aumentava a temperatura média da terra. Um cientista calculou que, se a quantidade de dióxido de carbono no ar fosse triplicada, a temperatura média na Terra aumentaria quase 10 graus. Esse aumento seria mais do que suficiente para derreter o gelo nas regiões polares e remover a neve dos picos das altas montanhas. O clima da Terra teria que mudar drasticamente: geadas prolongadas ocorreriam apenas ocasionalmente, os invernos seriam encurtados, os verões se tornariam mais longos e mais quentes; em geral, em nossos lugares o clima seria o mesmo que encontramos agora, por exemplo, em nossa Transcaucásia. E no extremo norte, onde a região do permafrost agora se estende, seria estabelecido um clima temperado bastante ameno.
Há todas as razões para pensar que na era arqueana o clima era ainda muito mais quente, tanto pelo alto teor de dióxido de carbono no ar, quanto pelo fato de a Terra ainda não ter desperdiçado seu calor original e, finalmente, , devido ao fato de que o próprio Sol brilhou de uma luz branca deslumbrante e enviou raios mais quentes para a Terra. A vida floresceu nas águas mornas dos mares e oceanos da época. Novas formas do mundo vegetal foram criadas e, como resultado do trabalho das plantas, a atmosfera da Terra começou a ser gradualmente limpa de dióxido de carbono e enriquecida com oxigênio. O oxigênio em forma dissolvida também apareceu no mar. Isso criou as condições sob as quais a vida animal se tornou possível. Surgiu depois da planta.
No entanto, sabemos ainda menos sobre os animais da era arqueana do que sobre as plantas. Em alguns lugares, foram preservadas conchas de animais unicelulares, as chamadas radículas. Aparentemente, os animais naqueles dias ainda desempenhavam um pequeno papel na vida da Terra. De maior interesse são outras formas de vida que surgiram na era arqueana, e talvez até antes.
A ciência moderna está mais interessada nos organismos menores do que nos grandes. Nem elefantes ou baleias são o foco dos cientistas, mas as partículas vivas menores, pouco visíveis ou completamente invisíveis. A vida prática requer o estudo mais detalhado precisamente desses organismos menores. A descoberta e o estudo deles podem servir para explicar a natureza misteriosa de muitas doenças: afinal, muitas doenças são baseadas em um ataque a uma pessoa por organismos microscópicos ou ultramicroscópicos. Na agricultura, as propriedades dessas criaturas estão associadas a questões de aumento da produtividade e aumento da fertilidade do solo. A ciência está ocupada com o estudo desses seres insignificantes e na esperança de abordar a solução da questão dos primeiros estágios da evolução e do início da vida.
No limite do nosso conhecimento estão organismos tão pequenos que os melhores ultramicroscópios modernos são impotentes para torná-los visíveis. Eles passam (filtram) pelos filtros mais finos e não podem ser presos e separados de outras substâncias para torná-los mais acessíveis ao estudo. É natural perguntar como foi possível saber da sua existência se escapam aos nossos instrumentos mais avançados? Embora eles próprios sejam invisíveis, podemos ver e estudar suas ações. As menores das "criaturas filtrantes" são chamadas de bacteriófagos. Tornamo-nos conscientes de sua presença porque devoram ou destroem bactérias vivas. A ciência ainda não estabeleceu uma visão final da natureza desses bacteriófagos. Muitos cientistas os consideram os mais simples de todos os organismos vivos. Outros estão mais inclinados a vê-los não como organismos, mas como produtos químicos. Mas qualquer que seja sua natureza, é claro que aqui estamos lidando com partículas que ficam na fronteira do mundo vivo e não vivo.
Um pouco maiores que os bacteriófagos são criaturas ultramicroscópicas chamadas vírus (a palavra "vírus" é latina e em russo significa "veneno").
Esses vírus causam uma série de doenças graves em humanos, animais e plantas. Doença do casco de bovinos e suínos, cinomose, varíola, tifo, febre amarela, raiva, sarampo e gripe em humanos, várias doenças de batatas, tabaco e outras plantas são causadas pela presença de vírus. Apesar de serem maiores que os bacteriófagos, ainda são tão pequenos que passam livremente por filtros, pelos quais receberam o nome de "vírus filtráveis".
É possível que bacteriófagos e vírus sejam restos de organismos antigos. Eles também mudaram durante a história da Terra, adaptando-se à existência em novas condições. Os bacteriófagos desenvolveram a capacidade de combater bactérias, os vírus começaram a destruir plantas e animais. Mas, apesar de tudo isso, eles nem chegaram ao mesmo nível de organização que as bactérias. Portanto, neles pode-se ver os restos de organismos primários que existiram na era arqueana.
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