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

Крупнейшее расхождение датировок по молекулярным часам и по палеонтологическим данным касается последней цифры. Либо это 1.1 млрд. (по «молекулярным часам»), либо 550-450 млн. лет (по палеонтологическим данным). Возможные два сценария: либо растения, водоросли, вторичноротые и членистоногие появились вокруг Родинии (второго суперконтинента) около 1.1 млрд. лет назад и существовали до 950-750 млн. лет назад. А потом два гигантских оледенения 750 млн. и 650 млн. лет назад уничтожили все растения, водоросли и связанных с ними мелководных животных. Лишь немногие из них пережили это время в рефугиях, чтобы дать расцвет в венде и кембрии. Не исключено, что их глубоководные родственники вновь колонизировали мелководье. Либо, наконец, древние датировки для указанных групп растений и животных — ошибка метода молекулярных часов.

Кроме вышеупомянутого главного расхождения есть расхождения и в другие эпохи, причем они все связаны с крупными перестройками. В частности, меловой эпохе перестройки соответствует относительное удревнение по молекулярно-биологическим часам. Важнейший рубеж на границе мезозоя и палеозоя фиксируется аналогичными удревнениями. Это, в частности, можно объяснить тем, что скорость мутаций, которая принимается постоянной при определении по молекулярным часам, на самом деле в периоды крупных перестроек может быть быстрее. Отсюда возникает кажущееся удревнение.

В эпохи крупных оледенений (750-650 млн. лет назад) сформировался также механизм крупных мантийных плюмов, поднимающихся от ядра Земли (Добрецов и др., 2001а; Maruyama et al., 2007). Именно периодические плюмы и связанные с ними явления обусловили основную периодичность за последние 500 млн. лет, в частности, с ними коррелируются все крупные вымирания (рис. 8), в том числе крупнейшее на границе перми и триаса (событие 6 на рис. 2). Но и остальные вымирания обусловливают периодическое уменьшение биоразнообразия от прямой линии, соединяющей появление биоразнообразия животных около 800 млн. лет назад и современный уровень биоразнообразия (рис. 8).

 

121411 2031 16 О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ, БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ. Часть IV

Рис. 9. Эволюция жизни на Земле в течение 2.5 млрд. лет (-2.5-0) и ожидаемые изменения биосферы (0+1.5 млрд. лет) (Bounama et al., 2004, с изменениями).

 

На рис. 9 приведена схема (Bounama et al., 2004), представляющая экстраполяцию будущей эволюции и умирания (исчезновения) биосферы. Это связано с возрастанием солнечной светимости и постепенным превращением Солнца в красную звезду. Первые 4 млрд. лет шло остывание и снижение температуры поверхности до 40°С на рубеже архея-протерозоя. Снижение до 30-25 °С — вспышка и появление высших организмов. Похолодание около 650-750 млн. лет назад и потом потепление в мезозое (250-100 млн. лет назад) я добавил с учетом современных данных. Объем биологического вещества (если не учитывать симбиозы) примерно одинаков в прокариотах, эукариотах и высших многоклеточных организмах и достигал максимумов около 1800, 1200 и 500 млн. лет назад. Последовательное вымирание начнется через 500 млн. лет и связано с повышением температуры поверхности: при достижении примерно 30°С вымрут высшие организмы, выше 45 °С вымрут эукариоты и окончательно, через 1.6 млрд. лет, когда температура достигнет 70 °С и выше — с поверхности исчезнет вся жизнь. Это относительно оптимистический сценарий. Есть сценарий вымирания жизни через 250 млн. лет.

На рис. 9 добавлены возможные периодические колебания температуры и объема биосферы. Сами оценки объема биосферы (в гигатоннах) очень примерные (Bounama et al., 2004), но вариации объема биосферы подтверждаются колебаниями биогермных построек (строматолитов, коралловых рифов и т. д.) в разы и даже на порядок, и они коррелируются с изменениями температуры поверхности. На самом деле температурные колебания могли быть еще больше. Если посмотреть вековые колебания, то видно, что температура поверхности непрерывно «дрожит». Но дрожит в умеренных и высоких широтах. В тропиках она меняется мало. Тем не менее возможно расширение зон с высокими вариациями по температуре в периоды таких похолоданий, вплоть до 0°С на экваторе, если допустить, что покрывающие всю Землю оледенения действительно существовали. Но продолжается спор, поскольку геохимической информации, положенной в основу этого материала, недостаточно. Температура поверхности, в любом случае, последние 800 млн. лет и следующие 500 млн. лет испытывала и будет испытывать сильные колебания.

Таким образом, на раннем этапе эволюции биосферы главную роль играл процесс окисления атмосферы, который привел к преобладанию фотосинтеза на рубеже 2.7 млрд. лет назад и (вместе с охлаждением поверхности) — расцвету цианобактерий, развитие которых достигло максимума около 2 млрд. лет назад.

На более поздних этапах главное значение имело остывание поверхности, которое привело к крупнейшим оледенениям 750 и 640 млн. лет назад. Похолодания и оледенения привели к большой изменчивости условий для биосферы, что стимулировало, во-первых, половое размножение и образование только (или преимущественно) эндогамно-замкнутых видов (или к рубежу 1.5 млрд. лет назад, или 1-1.2, или 0.75 млрд. лет назад), и, во-вторых, — развитию разных форм минерального скелета, начиная с 550 млн. лет назад.

После формирования главных крупных таксонов в кембрии-ордовике (550-450 млн. лет назад), основное значение для видообразования и усложнения видов и их приспособляемости к внешним условиям явились периодические изменения климата и внешней среды, иллюстрируемые рис. 8, обусловленные, в том числе (или преимущественно?) периодическими мантийными крупными струями (суперплюмами). Примеры изменения биоразнообразия, обусловленные изменениями климата, хорошо изучены на Байкале (Грачев, 2002; Добрецов, 2003). Один из наиболее ярких примеров — крупнейшее вымирание на границе перми и триаса (рис. 8), вызванное Сибирским и Эмейшанским суперплюмами. Механизм этого вымирания (таяние ледников и кислотные дожди, вызванные выбросом огромного количества серы) обсуждался неоднократно (Добрецов, Чумаков, 2001; Добрецов, 2003; Isozaki, 2007).

В заключение вернемся к основным проблемам зарождения и эволюции биосферы. Где появилась жизнь — на Земле или в космосе? Есть доказательства, что правдоподобно внеземное происхождение жизни (панспермия), вытекающее из изучения марсианских метеоритов и космохимических моделей. Более вероятная альтернатива — зарождение жизни в гидротермальных струях типа современных черных или белых курильщиков.

Второе важнейшее событие — появление и развитие фотосинтеза. Бактерии изменяли мир, т. к. за счет фотосинтеза они способствовали окислению поверхности. Окисление на ранних этапах шло и без бактерий за счет диссипации водорода в космос. Водород единственный элемент, который Земля теряла всегда, а особенно на ранних стадиях, когда она была горячая. Зная примерную диссипацию сегодня и учитывая более высокую температуру в прошлом, можно рассчитывать диссипацию в архее и посчитать количество водорода. У меня получилось, что в архее, на рубеже 4 млрд. лет назад, атмосфера была водородно-метановая. Не было никакого свободного кислорода.

Ну, а третье важнейшее событие это появление половой репродукции и натуральной селекции. Это важнейший рубеж, который привел к появлению многоклеточных организмов, а затем к тому естественному отбору, который нам известен как дарвиновский отбор. Обычно проводится рубеж около 1.2 млрд. лет назад. Но есть и другие данные, что это рубеж может быть 1.5 млрд. лет назад, а по мнению академика А.Ю. Розанова — еще раньше.

Это один из важнейших вопросов, которые надо уточнить. Дело в том, что в ископаемых отпечатках мы не можем достоверно отличить колониальные организмы от многоклеточных. Поэтому здесь важнее уточнить изотопные смешения. Как только появились специализированные многоклеточные организмы, появились специфические белки. Вероятно, прав академик М.А. Федонкин (Fedonkin, 2003), что в это же время произошла и смена активных центров в белках. Сегодня это железо, никель, частично медь и цинк. А в прошлом должны были быть трехвалентные катионы — вольфрам, молибден, ванадий. Мы должны искать изотопные доказательства и найти существенное смешение именно изотопов молибдена, ванадия, вольфрама. Сегодня это уже возможно инструментально. Есть черные сланцы (продукты деятельности сначала бактерий, а потом и более сложных организмов), в них и надо искать этот рубеж. Наряду с тем, чтобы развивать бактериальную палеонтологию и другие методы и с их помощью реконструировать последовательность появления специфических белков, специфических тканей, нейронов, нервной системы и, наконец — сознания. Таковы возможные темы будущих исследований.

В заключение хочу поблагодарить академика А.Ю. Розанова за приглашение принять участие в совещании и многолетнее сотрудничество в программе «Происхождение и эволюция биосферы», а также моих коллег и неоднократных соавторов — академика Н.А. Колчано-ва и В.В. Суслова — за сотрудничество и плодотворные дискуссии, в том числе способствовавшие улучшению данной статьи.


Если Вы стали невольным участником преступления, то первое что Вам нужно сделать — это вбить в поиск Яндекса запрос: “ адвокат уголовные дела Уфа”. Не сомневаюсь, что в результатах поиска Вам не раз встретиться фамилия адвоката Панфилов В.В., стараниями которого было прекращено 17 уголовных дел за последние 2 года!


Найти на unnatural: РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОСФЕРЫ БИОСФЕРЫ ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ Часть
Автор: admin | 15 Декабрь 2011 | 355 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