En syrekatastrof (syrerevolution) är en global förändring i sammansättningen av jordens atmosfär som inträffade i början av proterozoikumet under den sideriska perioden för cirka 2,45 miljarder år sedan. Resultatet av syrekatastrofen var uppkomsten av fritt syre i atmosfärens sammansättning och en förändring av atmosfärens allmänna karaktär från reducerande till oxiderande . Antagandet om en syrekatastrof gjordes på grundval av en kraftig förändring i sedimentationens natur.
Den exakta sammansättningen av jordens primära atmosfär är för närvarande okänd, men som regel tror forskare att den bildades som ett resultat av avgasning av manteln och var av återställande natur. Dess bas var koldioxid , vätesulfid , ammoniak , metan . Detta bevisas av:
Den enda betydande källan till molekylärt syre är biosfären , närmare bestämt fotosyntetiska organismer. Fotosyntes , uppenbarligen, dök upp i början av biosfärens existens (3,7-3,8 miljarder år sedan), men archaea och de flesta grupper av bakterier praktiserade anoxygen fotosyntes , där syre inte produceras.
Syrefotosyntes uppstod i cyanobakterier för 2,7–2,8 miljarder år sedan [1] . Det frigjorda syret användes nästan omedelbart på oxidation av stenar, lösta föreningar och gaser i atmosfären. En hög koncentration skapades endast lokalt i bakteriemattorna (de så kallade "syrefickorna"). Efter att atmosfärens ytbergarter och gaser visade sig vara oxiderade började syre ansamlas i atmosfären i fri form.
Eftersom den stora majoriteten av organismer på den tiden var anaeroba , oförmögna att existera vid betydande syrekoncentrationer, inträffade en global förändring av samhällen: anaeroba samhällen ersattes av aeroba , tidigare begränsade endast till "syrefickor"; anaeroba samhällen, tvärtom, trycktes in i "anaeroba fickor" (bildligt talat, "biosfären vände ut och in"). Därefter ledde närvaron av molekylärt syre i atmosfären till bildandet av en ozonskärm , som avsevärt utökade biosfärens gränser och ledde till spridningen av mer energimässigt gynnsam (jämfört med anaerob) syreandning.
Som ett resultat av förändringar i atmosfärens kemiska sammansättning efter syrekatastrofen förändrades dess kemiska aktivitet, ozonskiktet bildades och växthuseffekten minskade kraftigt . Som en konsekvens gick planeten in i eran av Huronian-glaciationen .
I oktober 2015 lade geokemister från University of Wisconsin - Madison , baserat på en studie av ett jaspisprov från Sydafrika , daterat 3,4-3,23 miljarder år, fram ett antagande om början på en syrekatastrof 830 miljoner år tidigare [2] [3] .
För närvarande är själva fenomenet med en syrekatastrof (som består i det faktum att aktiviteten hos fotosyntetiska organismer har börjat, ackumuleringen av syre i samband med detta och omvandlingen av förhållandena på planetens yta från att minska till oxiderande) på allvar. kritiserats. Det har fastställts att fotosyntetiska syreproducerande organismer uppträdde så tidigt som i början av arkean , men fritt syre i jordens atmosfär vid vändningen av arkeiska och proterozoikum dök upp på grund av förändringar i naturen av terrestra vulkanismen , och detta var en gradvis och förlängd process i tid, men inte på något sätt en engångshändelse. Ansamlingen av organiskt kol, som återspeglar den vitala aktiviteten hos forntida fotosyntetiska organismer, i arkéerna ägde rum på nästan samma nivå som i efterföljande geologiska epoker. Men syret som bildades i hela Archean ackumulerades inte i atmosfären, utan förbrukades snabbt för oxidation av vissa ämnen. Dessa ämnen var troligen vulkaniska gaser ( vätesulfid , svaveldioxid , metan och väte ) och järnföreningar ( Fe 2+ ). Förändringar i vulkanismens natur i slutet av den arkeiska eran, förknippade med bildandet och stabiliseringen av kontinentalplattor , minskade flödet av dessa gaser in i atmosfären på den antika jorden, och syre började så småningom ackumuleras. Men under större delen av Proterozoikum efter Archean ökade inte nivån av syre i jordens atmosfär och förblev i allmänhet låg, även perioder av dess minskning observerades. Och först i slutet av Proterozoic, av okända anledningar, inträffade det andra syrehoppet, med vilket utseendet av flercelliga organismer är associerat . Enligt en version berodde en ny ökning av syrehalten i biosfären i slutet av den proterozoiska eran på det faktum att planktoniska organismer som bebor hydrosfären fick förmågan att fälla ut organiskt material som bildades under döden av levande organismer från vattenpelare till botten (den så kallade pelletstransporten), och tar därmed bort den från det biologiska kretsloppet. Därför frigjordes en betydande del av syret som gick åt till oxidation av dött organiskt material till koldioxid och vatten och som ett resultat började syre ansamlas.
Allt detta tillsammans tyder på att den "stora syrehändelsen" bör betraktas som en mycket utdragen process i tid, som varade i minst 1,5 miljarder år, som hade två uttalade hopp (omkring 2,5 miljarder och 0,8–0,9 miljarder år) för år sedan) och minst en droppe (för cirka 2,1 miljarder år sedan) i atmosfäriskt syre. Och alla dessa händelser var till övervägande del resultatet av förändringar i vulkaniska processer och geokemiska förhållanden, snarare än förändringar i biologisk aktivitet och metabolism.
En intressant egenskap hos syrehoppen är de globala istiderna som följde dem ( huronianglaciationen och Cryogenium ). Det antas att Huron-glaciationen orsakades av en minskning av halten av metan i atmosfären på grund av en minskning av dess utsläpp från vulkanisk aktivitet mot bakgrund av dess ytterligare oxidation av syre som uppträdde i atmosfären. Uppkomsten av Cryogeny orsakades, som förväntat, av kollapsen av den antika superkontinenten Rodinia , vilket ledde till en minskning av innehållet av koldioxid i atmosfären (under sönderfallet inträffade massiva utgjutningar av basalt längs kanterna av förkastningarna , som kemiskt binder atmosfärisk koldioxid). Minskningen av koncentrationen av växthusgaser orsakad av detta ledde till globala nedkylningar av jorden av olika skalor och varaktigheter [4] [5] [6] [7] .
| evolutionär biologi | |
|---|---|
| evolutionära processer | |
| Evolutionsfaktorer | |
| Populationsgenetik | |
| Livets ursprung | |
| Historiska begrepp | |
| Moderna teorier | |
| Evolution av taxa | |
| massutrotning | |
|---|---|
| Vetenskapen |
|
| utrotningar | |
| Meteoriter som påverkar utrotningen | |
| Vulkanutbrott som bidrog till utrotningen | |