Біздің планета – 4,5 миллиард жылдан астам динамикалық дамып келе жатқан күрделі жүйе. Бұл жүйенің барлық құрамдас бөліктері (Жердің қатты денесі, гидросфера, атмосфера, биосфера) бір-бірімен әрекеттесіп, күрделі, кейде айқын емес байланыста үздіксіз өзгеріп отырады. Қазіргі Жер осы ұзақ эволюцияның аралық нәтижесі.
Жер жүйенің ең маңызды құрамдас бөліктерінің бірі – литосферамен, су қабығымен, биосферамен және күн радиациясымен тікелей байланыста болатын атмосфера. Біздің планетамыздың дамуының кейбір кезеңдерінде атмосфера өте маңызды өзгерістерге ұшырады, оның салдары үлкен. Осындай жаһандық өзгерістердің бірі оттегі апаты деп аталады. Бұл оқиғаның Жер тарихындағы маңызы ерекше. Өйткені, планетадағы тіршіліктің одан әрі дамуы онымен байланысты болды.
Оттегі апаты дегеніміз не
Термин 20 ғасырдың екінші жартысының басында пайда болды, ол кезде кембрийге дейінгі шөгу процестерін зерттеу негізіндеоттегі мөлшерінің оның ағымдағы мөлшерінен 1%-ға дейін күрт артуы туралы қорытынды (Пастер нүктелері). Нәтижесінде атмосфера тұрақты тотықтырғыш сипатқа ие болды. Бұл, өз кезегінде, ферментативті ашытудың (гликолиз) орнына әлдеқайда тиімді оттегімен тыныс алуды пайдаланатын тіршілік формаларының дамуына әкелді.
Заманауи зерттеулер бұрыннан бар теорияға елеулі түзетулер енгізіп, жердегі оттегі мөлшері архей-протерозой шекарасына дейін де, одан кейін де айтарлықтай ауытқығанын және жалпы атмосфераның тарихы бұрынғыға қарағанда әлдеқайда күрделі екенін көрсетті. ойладым.
Ежелгі атмосфера және қарабайыр тіршілік әрекеті
Атмосфераның бастапқы құрамын абсолютті дәлдікпен анықтау мүмкін емес және оның сол дәуірде тұрақты болуы екіталай еді, бірақ оның негізі жанартаулық газдар мен олардың тау жыныстарымен әрекеттесу өнімдері екені анық. жер бетінің. Олардың арасында оттегінің болмауы маңызды - бұл жанартаулық өнім емес. Осылайша, алғашқы атмосфера қалпына келтірілді. Атмосфералық оттегінің барлығы дерлік биогенді.
Геохимиялық және инсоляциялық жағдайлар кілемшелердің – прокариоттық организмдердің қабатты қауымдастықтарының пайда болуына ықпал еткен болуы мүмкін және олардың кейбіреулері қазірдің өзінде фотосинтез жүргізе алды (бірінші аноксигенді, мысалы, күкіртті сутегі негізінде). Көп ұзамай, шамасы, архейдің бірінші жартысында цианобактериялар жоғары энергиялы оттегі фотосинтезін игерді,Жердегі оттегі апатының атауын алған процестің кінәсі болды.
Архейдегі су, атмосфера және оттегі
Есте сақтау керек, қарабайыр ландшафт ең алдымен өсімдіктердің болмауына байланысты жердің қарқынды эрозиясына байланысты сол дәуір үшін тұрақты құрлық-теңіз шекарасы туралы айтудың заңды еместігімен ерекшеленді.. Өте тұрақсыз жағалау сызығымен жиі су басқан кең аумақтарды елестету дұрысырақ болар еді, бұл цианобактериялық төсеніштердің болуы үшін жағдайлар болды.
Олардан бөлінетін оттегі – қалдық өнімдер – мұхитқа түсіп, төменгі қабатқа, одан әрі Жер атмосферасының жоғарғы қабаттарына түсті. Суда ол еріген металдарды, ең алдымен темірді, атмосферада - оның құрамына кіретін газдарды тотықтырды. Сонымен қатар, ол органикалық заттардың тотығуына жұмсалды. Оттегі жинақталған жоқ, тек оның концентрациясының жергілікті жоғарылауы орын алды.
Тотықтырғыш атмосфераның ұзақ сақталуы
Қазіргі уақытта архейдің соңындағы оттегінің көтерілуі Жердің тектоникалық режимінің өзгеруімен (шынайы континенттік қыртыс пен тақта тектоникасының қалыптасуы) және жанартаулық белсенділік сипатының өзгеруімен байланысты. олар. Бұл парниктік әсердің төмендеуіне және 2,1-ден 2,4 миллиард жылға дейін созылған ұзақ Гурон мұздануына әкелді. Сондай-ақ секіру (шамамен 2 миллиард жыл бұрын) оттегі мөлшерінің төмендеуімен жалғасқаны белгілі, оның себептері әлі белгісіз.
Бүкіл протерозой дәуірінде, 800 миллион жыл бұрын, атмосферадағы оттегінің концентрациясы ауытқып тұрды, дегенмен, архейдегіден жоғары болса да, орта есеппен өте төмен болып қалды. Атмосфераның мұндай тұрақсыз құрамы тек биологиялық белсенділікпен ғана емес, сонымен қатар көп дәрежеде тектоникалық құбылыстармен және жанартау режимімен байланысты деп болжанады. Жер тарихындағы оттегі апаты 2 миллиард жылға жуық уақытқа созылды деп айта аламыз - бұл ұзақ күрделі процесс сияқты оқиға емес.
Тіршілік және оттегі
Фотосинтездің жанама өнімі ретінде мұхит пен атмосферада бос оттегінің пайда болуы осы улы газды ассимиляциялауға және өмірде қолдануға қабілетті аэробты организмдердің дамуына әкелді. Бұл оттегінің ұзақ уақыт бойы жинақталмағанын ішінара түсіндіреді: тіршілік формалары оны пайдалану үшін тез пайда болды.
Архей-протерозой шекарасындағы оттегінің жарылуы органикалық цикл арқылы өткен көміртектің изотоптық аномалиясы деп аталатын Ломагунди-Ятулий оқиғасымен сәйкес келеді. Шамамен 2,1 миллиард жыл бұрын жасалған Франквилл биотасы мысалға келтіретіндей, бұл өсу ерте аэробты тіршіліктің өркендеуіне әкелген болуы мүмкін, оған жер бетіндегі алғашқы қарабайыр көп жасушалы организмдер кіреді.
Көп ұзамай, жоғарыда айтылғандай, оттегі мөлшері төмендеп, содан кейін айтарлықтай төмен мәндер шамасында ауытқыды. Мүмкін оттегінің көп тұтынылуын тудырған өмірдің жарқырауы,бұл күзде әлі өте кішкентай болған, белгілі бір рөл атқарды? Алайда болашақта аэробтық өмір өте ыңғайлы болатын және «көп жасушалы деңгейге жетуге» қайта-қайта әрекет жасаған «оттегі қалталарының» қандай да бір түрі пайда болуы керек еді.
Оттегі апатының салдары мен маңызы
Сонымен, атмосфера құрамындағы жаһандық өзгерістер, белгілі болғандай, апатты емес еді. Алайда олардың салдары біздің планетамызды түбегейлі өзгертті.
Тіршілік әрекетін жоғары тиімді оттегімен тыныс алуға құратын тіршілік формалары пайда болды, бұл биосфераның кейінгі сапалық күрделенуіне алғышарттар жасады. Өз кезегінде, Жер атмосферасының озон қабатын түзбестен мүмкін болмас еді – ондағы бос оттегінің пайда болуының тағы бір салдары.
Сонымен қатар, көптеген анаэробты организмдер өздерінің тіршілік ету орталарында осы агрессивті газдың болуына бейімделе алмай қырылып қалды, ал басқалары оттегісіз «қалталарда» тіршілік етумен шектелуге мәжбүр болды. Кеңестік және ресейлік ғалым, микробиолог Г. А. Заварзиннің бейнелі сөзімен айтқанда, оттегі апатының нәтижесінде биосфера «ішінен тыс айналды». Мұның салдары көп жасушалы тіршіліктің түпкілікті қалыптасуына әкелген протерозойдың соңындағы екінші үлкен оттегі оқиғасы болды.
