ГлавнаяЭволюция жизни на ЗемлеАрхейская эра → Изменение климатических условий 4 млрд лет назад

Изменение климатических условий 4 млрд лет назад

25 Март 2013

Безжизненные горыМолодая Земля в архейскую эру отличалась грандиозными геологическими преобразованиями, активными тектоническими движениями и практически полным отсутствием кислорода в атмосфере. Скорость вращения самой планеты вокруг оси была намного больше современной, поэтому земные сутки составляли всего 9 часов, в то время как земной год длился около 900 суток.
Намного ближе к Земле располагалась Луна, которая своим притяжением оказывала значительное воздействие на планету. Огромный спутник в короткие ночные часы озарял своим светом безжизненную земную поверхность.
Во время раннего архея на Земле было очень мало воды, а вместо единого океана наблюдались только разрозненные мелководные бассейны, занимавшие низины континентальной коры. Углекислотная атмосфера создавала практически невозможные условия для возникновения жизни, поскольку температура воды в бассейнах достигала 70-90 °С.
Кислород в такой атмосфере отсутствовал, азот составлял всего 10-15 % от общего объема всей архейской атмосферы, другие же газы быстро разлагались под влиянием жесткого излучения Солнца. Повышенное атмосферное давление создавал углекислый газ. В итоге наблюдался парниковый эффект, при котором температура доходила почти до 120 °С и более. Сама атмосфера планеты при этом обладала заметно меньшей плотностью, чем современная. Из-за выпадения обильных дождей и конденсации водяного пара количество воды на нашей планете значительно увеличилось. Небольшие бассейны соединились между собой и образовали мировой океан, перекрывший гребни срединно-океанических хребтов. Уже к концу архейской эры наблюдалось радикальное падение давления углекислого газа в атмосфере.
Вода в Мировом океане архея была, вероятно, слабосолоноватая, концентрация солей в ней не превышала 2,5 %, что на один процент меньше, чем соленость современных океанических вод. Из гранитного слоя земной коры в воду выносились такие соединения, как оксид кремния, гидрокарбонаты, железо, марганец и все тот же углекислый газ. Сведения о содержании газов в воде и составе атмосферы того времени ученые получили благодаря исследованиям реликтовых газов в минеральных включениях кварцевых пород, сформировавшихся в океанах архея и протерозоя. Например, в обломках кварцитов архейского возраста концентрация углекислоты составила 44,2 %, а кислорода – всего 5,5 %.
В породах протерозоя значение углекислоты сократилось уже до 34,5 %, а кислорода, наоборот, выросло до 13,7 %, что было обусловлено результатом фотосинтеза первых растений. Можно предположить, что начиная от архея и вплоть до наших дней в гидросфере и атмосфере Земли происходило неуклонное, хотя и неравномерное, увеличение объемов кислорода.
Древнее оледенениеС возникновением на нашей планете гидросферы и атмосферы сформировалась климатическая зональность, поскольку распределение солнечного тепла на поверхности Земли уже зависело от широты местности. Наличие климатических зон в архейскую эру подтверждается находками древних метаморфических ледниковых отложений – тиллитов, обнаруженных в Северной Америке, Центральной Африке и Сибири.
Тиллиты свидетельствуют о том, что в архейскую и протерозойску эру были периоды оледенения, которые чередовались с межледниковыми эпохами, когда размеры ледника резко сокращались и на его месте формировалось озеро ледникового происхождения.
Древнее оледенение носило горный характер, то есть ледники охватывали лишь некоторые вершины на поверхности Земли. При этом в отдельных зонах планеты, по-видимому, существовал сравнительно теплый климат. В пользу данной версии говорит то, что наряду с ледниковыми отложениями в архейских толщах наблюдаются и метаморфические органические остатки.

 

Отсюда следует, что палеогеография архейской эры остается еще достаточно противоречивой. Но очевиден тот факт, что постепенное изменение климата на планете в конечном счете привело к возникновению бескислородных условий, в которых начали формироваться первые органические молекулы и примитивные формы живых организмов. Известно, что вода имеет огромное значение для обеспечения жизненных процессов. Г! настоящее время в веществе мантии содержится огромное ее количество, во много раз превышающее объем Мирового океана.
Впервые термин «анаэробы» ввел известный французский микробиолог Луи Пастер, который в 1861 году открыл бактерии маслянокислого брожения. В клетках этих организмов протекают биохимические реакции, использующие в качестве конечного акцептора протонов не кислород, а другие вещества, в частности нитраты. Таким образом анаэробы представляют собой организмы, получающие всю необходимую им жизненную энергию при отсутствии кислорода путем субстратного фосфорилирования.
Бесхлорофильный синтез Возможно ли было возникновение жизни на самом древнем этапе развития земной коры в условиях бескислородной среды? В архее и раннем протерозое сформировались осадочные породы, которые, как показывают современные исследования, содержат в своем составе наряду с кварцем и другие минералы, не устойчивые в кислородной атмосфере, что доказывает существование анаэробов. Анаэробные организмы можно сегодня наблюдать в биотопах, защищенных от соприкосновения с воздухом и свободным кислородом. В далекие же времена архея вся жизнь была бескислородной. Условия для образования и развития подобных микроорганизмов, сучи по всему, возникли в воде.
За последние несколько десятилетий ученые, используя самые разные виды энергии, смогли получить в лабораторных условиях различные органические вещества и соединения. Во всех этих опытах моделировались условия первичной бескислородной атмосферы архейской эры.
Первые живые организмы на Земле не нуждались ни в кислороде, ни в дыхании. Для их жизненных процессов необходимо было только питание. Источником и аккумулятором жизненной энергии для анаэробов служила аденозинтрифосфорная кислота, которая в настоящее время естественная составная часть тканей организма человека и млекопитающих. Хранителем же потенциальной химической энергии и источником синтеза АТФ выступала глюкоза. Она распадалась в молочную кислоту и высвобождала необходимую энергию. Благодаря такому питанию живые организмы в бескислородной среде получали энергетический и строительный материал.
Бескислородные формы жизни на нашей планете все еще есть. Ученые находят их глубоко в почве и в других местах, куда фактически не проникает атмосферный воздух. Однако основная часть живых существ ведет свое происхождение от микроорганизмов, которые сумели адаптироваться к богатой кислородом атмосфере в уже последующие за археем этапы эволюции Земли. Логично предположить, что анаэробные организмы к тому времени сильно размножились, и им стало просто не хватать питания. Необходимы были альтернативные источники энергии, и они нашли их в кислороде, который постепенно увеличивал свои объемы в первичной атмосфере и гидросфере нашей планеты.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля