О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ, БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ. Часть III

Следующий вопрос — была ли эволюция бактерий, как и когда возникли археи и эубактерии (Добрецов и др., 20016; Заварзин, 20036; Шестаков, 2003; Zavarzin, 2008).

 

В позднем архее и раннем протерозое (до 1.8 млрд. лет), безусловно, преобладали цианобактерии(лат. Cyanobacteria, или сине-зелёные во́доросли или цианопрокариоты , от греч. κυανός — сине-зелёный) — большая группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода. Цианобактерии наиболее близки к древнейшим микроорганизмам, остатки которых (строматолиты, возраст более 3,5 млрд лет) обнаружены на Земле. Это - единственные бактерии, способные к оксигенному фотосинтезу. Цианопрокариоты относятся к числу наиболее сложно организованных и морфологически дифференцированных прокариотных микроорганизмов. Предки цианобактерий рассматриваются в теории эндосимбиогенеза как наиболее вероятные предки хроматофоров красных водорослей. Внесистематическая группировка под условным названием "прохлорофиты" согласно этой теории имеет общих предков с хлоропластами прочих водорослей и высших растений).. Но они существуют и сейчас без заметных морфологических и биохимических изменений (Scrgeev et al., 2002). Максимальное развитие цианобактерий было около 2 млрд. лет назад (рис. 1, С), судя по широкому развитию в это время строматолитовых построек в карбонатных (преимущественно доломитовых) породах (окаменевшие цианобактериальные маты). Сначала преобладали анаэробные, а потом с 2.5 2.7 млрд. лет аэробные бактерии (граница архея-протерозоя), но зафиксированный массовый оксифотосинтез начался 2.7 млрд. лет назад (рис. 2, 6). Появился он, возможно, уже 3.5 млрд. лет назад (рис. 6). Железистые формации, образование магнетитовых осадков в океане — отражение этого процесса. На рис. 1, В я повторил оценки Г.А. Заварзина (2003а, б; Zavarzin, 2008).

Теперь обратимся к изменению климата и самым ярким его проявлениям — оледенениям. Как видно из рис. 6, самое раннее зафиксированное оледенение — на границе архея-протерозоя. Следует обратить внимание, что в это время произошла смена общемантийной конвекции на двухслойную (Добрецов и др., 2001а). Поэтому изменился режим обмена вещества. В частности, это объясняет, почему содержание железа в мантии до этого было постоянным (рис. 4) — вся мантия перемешивалась. Как только верхнемантийная конвекция обособилась, верхняя мантия стала истощаться, терять железо за счет дифференцированных серий, включая граниты (в т. ч. железистые граниты, характерные для раннепротерозойских серий). Одновременно двухслойная конвекция привела к остыванию поверхности и построению новой климатической системы. Но все же в раннем и среднем протерозое оледенения были редкими. Лишь на рубеже 700-750 млн. лет назад появились очень сильные и частые оледенения. Возможно, максимальным было ранневендское оледенение около 640 млн. лет назад (Добрецов, Чумаков, 2003). Для них как раз и применяют определение «snowball» -замерзшая Земля, похожая на снежный шар (Hoffman, Schrag, 2002; Maruyama, Liou, 2005). Первые гипотезы об этом родились из чисто геохимических данных, а далее главным доказательством того, что ледниковые отложения были вблизи экваториальных областей, служили уточненные палеомагнитные данные (но здесь еще много дискуссионного).

Диаграмма, приведенная на рис. 7 одно из объяснений важности рубежа 750 млн. лет назад. На ней обобщены данные по породам из зон субдукции, извлеченным с разных глубин в разное время (Maruyama, Liou, 2005). Красные точки это древние породы (древнее I млрд. лет), им соответствуют очень высокотемпературная граница и малые глубины. Давление здесь не превышает 10 кбар. Белые квадраты — это комплексы с возрастом от 1000 до 750 млн. лет. Зеленые точки включают более молодые породы (менее 750 млн. лет), извлеченные из глубин более 200 км, то есть соответствующих давлению 60-50 кбар. Они возникли в палеозое и мезозое, в частности, кокчетавские алмазеодержащие породы с возрастом 530-540 млн. лет (Dobretsov, Shatsky, 2004; и др.). Японские авторы (Maruyama, Liou, 2005; Maruyama et al., 2007) сдвигают эту границу — то 540, то 750-800 млн. лет. В любом случае, с 750 млн. лет назад началась интенсивная и ускоренная (в разы) субдукция, обусловившая и быстрое извлечение пород с больших глубин. И вместе с субдуцирующим материалом в мантию снова стала поступать вода. До этого высокотемпературными расплавами из мантии вся вода была извлечена. Усиление субдукции дало вспышку островодужного магматизма, массовое поступление СО, в атмосферу и ее окисление. И главное — разуплотнение обводненной мантии приподняло все континенты и островные дуги. Они стали более существенно выступать над уровнем океана, расширился шельф, появились крупные реки, крупные дельты и т. д. По данным Ш. Маруямы (Maruyama et al., 2007), все это произошло в интервале 650-750 млн. лет назад (рис. 7).

С оледенениями связан вопрос об эволюции скелетов. Впервые хитиновые (белковые) скелеты появились на границе протерозоя. Минеральные скелеты — фосфатные, карбонатные, силикатные, появились лишь через 1.5-2 млрд. лет. Почему? Это вопрос нерешенный, возможно, это результат частых неблагоприятных обстановок, связанных с оледенениями.

 

121411 2031 14 О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ, БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ. Часть III

Рис. 7. Условия температуры и давления в разновозрастных метаморфических породах (а) и условия изменения динамики мантии и континента в интервале 650-750 млн. лет назад (б) (Maruyama. Liou. 2005, с изменениями). Взаимосвязанные события 1-8 — см. пояснения в тексте.

 

 

121411 2031 15 О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ, БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ. Часть III

Рис. 8. Сценарий изменения биоразнообразия в фанерозое (Sep-koski. 1996) в сравнении с важнейшими импульсами мантийных плюмов (красные точки на шкале времени — Добрецов и др.. 20016).

 

Основанием для построения рис. 5 и 6 и других аналогичных диаграмм, служат не только геологические и палеонтологические данные, но и данные молекулярной биологии, так называемые «молекулярные часы», основанные на средне-постоянной скорости синонимичных или нейтральных мутаций (Kumar, Hedges, 1998; Cavalier-Smith, 2002; Колчанов и др., 2003). Приведем только важнейшие рубежи, установленные этим методом. Появление и дивергенция эука-риот-2.2-1.8 млрд. лет назад. Важно, что 1.8 млрд. лет (эта цифра везде повторяется) — это либо завершение этого процесса, либо его максимум. Наконец, для многоклеточных организмов две цифры. Одна — общий предок растений, животных и грибов появился 1.5-1.6 млрд. лет назад. Вторая-общий предок водорослей и наземных растений это 1 млрд. или 1.17 млрд. лет.


Изюминкой Вашего загородного дома непременно станет баня из липы, качественный сруб для строительство которой Вы сможете приобрести на сайте простосруб.рф.


Найти на unnatural: РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ БИОСФЕРЫ ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ Часть
Автор: admin | 15 Декабрь 2011 | 294 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100