Кислородная катастрофа

Накопление O₂ в атмосфере Земли :
1. (3.85-2.45 млрд лет назад) в O₂ не производился
2. (2.45-1.85 млрд лет назад) O₂ производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3. (1.85-0.85 млрд лет назад) O₂ выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя
4. (0.85-0.54 млрд лет назад) все горные породы на суше окислены, начинается накопление O₂ в атмосфере
5. (0.54 млрд лет назад- по настоящее время) современный период, содержание O₂ в атмосфере стабилизировалось

Кислородная катастрофа (кислородная революция) в глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя, около 2,4 млрд лет назад (период сидерий). Результатом Кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный. Предположение о кислородной катастрофе было сделано на основе изучения резкого изменения характера осадконакопления.

Первичный состав атмосферы

Точный состав первичной атмосферы Земли на сегодняшний день неизвестен, однако считается общепризнанным, что она сформировалась в результате дегазации мантии и носила восстановительный характер. Основу ее составляли углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. В пользу этого свидетельствуют:

• неокисленные отложения, образовавшиеся явно на поверхности (например, речная галька из нестойкого к кислороду пирита);
• отсутствие известных значимых источников кислорода и других окислителей;
• изучение потенциальных источников первичной атмосферы (вулканические газы, состав других небесных тел).

Причины кислородной катастрофы

Единственным значимым источником молекулярного кислорода является биосфера, точнее, фотосинтезирующие организмы. Появившись в самом начале существования биосферы, фотосинтезирующие архебактерии вырабатывали кислород, который практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворенных соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально, в пределах бактериальных матов (т. н. «кислородные карманы»). После того, как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.

Одним из вероятных факторов, повлиявших на смену микробных сообществ, было изменение химического состава океана, вызванное угасанием вулканической активности.

Последствия кислородной катастрофы

Биосфера

Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами»; анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «атмосфера вывернулась наизнанку»). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы и привело к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.

Литосфера

В результате кислородной катастрофы практически все метаморфические и осадочные породы, составляющие большую часть земной коры, являются окисленными.

Атмосфера

В результате изменения химического состава атмосферы после кислородной катастрофы изменилась ее химическая активность, сформировался озоновый слой, резко уменьшился парниковый эффект. Как следствие, планета вступила в эпоху Гуронского оледенения.

Ссылки

• Oceanic nickel depletion and a methanogen famine before the Great Oxidation Event в Nature 458, 750в753 (09.04.2009)
• Концентрация кислорода в атмосфере Земли доходила до 70 % в CNews, 03.08.2010

Эволюционная биология

 

Эволюция   Доказательства эволюции
Эволюционные процессы	Адаптация  Преадаптация  Экзаптация  Абаптация  Видообразование  Микроэволюция  Макроэволюция
Генетика популяций	Дрейф генов  Естественный отбор  Изоляция  Поток генов
Происхождение жизни	Возникновение жизни  Химическая эволюция  Гипотеза мира РНК
Исторические концепции	Дарвинизм  Ламаркизм  Пангенезис  Ортогенез  Номогенез  Сальтационизм  Катастрофизм
Современные теории	Синтетическая теория эволюции  Теория прерывистого равновесия  Нейтральная теория молекулярной эволюции  Эволюционная биология развития
Эволюция таксонов	Земноводные  Китообразные  Млекопитающие  Птицы  Рептилии  Человек
История эволюционного учения  Хронология эволюции