Кислородная катастрофа
Кислородная катастрофа (кислородная революция, также англ. Great Oxidation Event, дословно — «Великое окисление») — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад. 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 резкого изменения характера осадконакопления.
1. (3,85—2,45 млрд лет назад) — 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
Первичный состав атмосферы
Точный состав первичной атмосферы Земли на сегодняшний день неизвестен, однако, как правило, учёные считают, что она сформировалась в результате дегазации мантии и носила восстановительный характер. Основу её 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. Фотосинтез, видимо, появился на заре существования биосферы (3,7—3,8 млрд лет назад), однако археи и большинство групп бактерий практиковали аноксигенный фотосинтез, при котором не вырабатывается кислород.
Кислородный фотосинтез возник у цианобактерий 2,7—2,8 млрд лет назад. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально в пределах бактериальных матов (так называемые кислородные карманы). После того как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.
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, «биосфера 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.
Атмосфера
В результате изменения химического состава атмосферы после кислородной катастрофы изменилась её химическая активность, сформировался озоновый слой, резко уменьшился парниковый эффект. Как следствие, планета вступила в эпоху Гуронского оледенения.
Альтернативная датировка
В октябре 2015 года геохимики из Висконсинского университета в Мадисоне на основе изучения образца яшмы из ЮАР, датированного 3,4—3,23 миллиарда лет, выдвинули предположение о начале кислородной катастрофы на 830 миллионов лет ранее.
Критика концепции кислородной катастрофы
В настоящее время[когда?] сам феномен кислородной катастрофы (заключающийся в том, что началась деятельность фотосинтетических организмов, связанное с этим накопление кислорода и превращение условий на поверхности планеты из восстановительных в окислительные) подвергается серьёзной критике[кем?]. Установлено[кем?], что фотосинтетические организмы-продуценты кислорода появились ещё в начале архея, но свободный кислород в атмосфере Земли на рубеже архея и протерозоя появился благодаря изменениям характера земного вулканизма и это был постепенный и растянутый во времени процесс, но никак не единомоментное событие. Накопление органического углерода, отражающее жизнедеятельность древних организмов-фотосинтетиков, в архее проходило практически на таком же уровне, как и в последующие геологические эпохи. Но образовывавшийся на протяжении всего архея кислород не накапливался в атмосфере, а быстро расходовался на окисление каких-то веществ. Этими веществами были, вероятно, вулканические газы (сероводород, сернистый газ, метан и водород) и соединения двухвалентного железа (Fe2+). Изменения в характере вулканизма в конце архейской эры, связанные с формированием и стабилизацией континентальных плит, уменьшили поступление этих газов в атмосферу древней Земли, и кислород в итоге начал накапливаться. Но на протяжении большей части следующего за археем протерозоя уровень кислорода в земной атмосфере не повышался и в целом оставался низким, наблюдались даже периоды его снижения. И лишь в конце протерозоя по неизвестным причинам произошёл второй кислородный скачок, с которым связывается появление многоклеточных организмов. По одной из версий, новый рост содержания кислорода в биосфере в конце протерозойской эры был вызван тем, что планктонные организмы-обитатели гидросферы приобрели способность осаждать органику, образующуюся при отмирании живых организмов, из толщи воды на дно (т. н. пеллетная транспортировка), тем самым выводя её из биологического круговорота. Поэтому значительная часть кислорода, тратившаяся на окисление мёртвого органического вещества до углекислого газа и воды, высвободилась и, в итоге, кислород стал накапливаться.
Всё это вместе говорит о том, что «Великое кислородное событие» следует рассматривать как сильно растянутый во времени процесс, продолжительностью не менее 1,5 млрд лет, имевший два выраженных скачка (около 2,5 млрд и 0,8—0,9 млрд лет назад) и как минимум одно падение (около 2,1 млрд лет назад) в содержании атмосферного кислорода. И все эти события являлись преимущественно результатом изменений вулканических процессов и геохимических соотношений, а не сдвигов биологической активности и метаболизма.
Интересной особенностью кислородных скачков являются наступавшие вслед за ними глобальные оледенения (Гуронское оледенение и Криогений). Как предполагается, Гуронское оледенение было вызвано снижением содержания метана в атмосфере вследствие уменьшения его выбросов от вулканической деятельности на фоне дополнительного его окисления появившимся в атмосфере кислородом. Наступление же Криогения было вызвано, как предполагается, распадом древнего суперконтинента Родинии, что привело к падению содержания в атмосфере углекислого газа (в ходе распада по краям разломов происходили массивные излияния базальта, который химически связывал атмосферный углекислый газ). Вызванное этим снижение концентрации парниковых газов приводило к глобальным охлаждениям Земли различного масштаба и продолжительности.
Примечания
- У бактерий обнаружен новый тип фотосинтеза Архивная копия от 2 февраля 2013 на Wayback Machine // elementy.ru
- Яшма сдвинула кислородную катастрофу на 830 миллионов лет назад. Интернет-издание N+1 (7 октября 2015). Дата обращения: 11 октября 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
- Aaron M. Satkoskia, Nicolas J. Beukesc, Weiqiang Lid, Brian L. Bearda, Clark M. Johnson. A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago : [англ.] // Earth and Planetary Science Letters. — 2015. — Т. 430. — . — doi:10.1016/j.epsl.2015.08.007.
- «Великое кислородное событие» на рубеже архея и протерозоя не было ни великим, ни событием. Элементы. Дата обращения: 3 мая 2020. Архивировано 28 декабря 2020 года.
- Кислородная революция и Земля-снежок. Элементы. Дата обращения: 3 мая 2020. Архивировано 10 марта 2021 года.
- «Новая история происхождения жизни на Земле». Глава из книги. Элементы. Архивировано 10 марта 2021 года.
- Жизнь на суше: расцвет, кризис, возрождение. Элементы. Дата обращения: 3 мая 2020. Архивировано 10 марта 2021 года.
Ссылки
- Концентрация кислорода в атмосфере Земли доходила до 70 % (Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine) // CNews, 03.08.2010.
- Наймарк, Елена. «Великое кислородное событие» на рубеже архея и протерозоя не было ни великим, ни событием. Элементы.ру (2 марта 2014). Архивировано 10 марта 2014 года.
- Кислородная катастрофа случилась на Земле не сразу (Архивная копия от 14 августа 2021 на Wayback Machine) // Журнал «Наука и Жизнь» № 7, 2021.
- Кислородная катастрофа на замедляющейся Земле (Архивная копия от 14 августа 2021 на Wayback Machine) // Журнал «Наука и Жизнь» № 8, 2021.
- Ученые выяснили, когда в атмосфере Земли появился первый кислород (Архивная копия от 29 сентября 2021 на Wayback Machine) // РИА Новости, 28.09.2021.
- Oceanic nickel depletion and a methanogen famine before the Great Oxidation Event (англ.) (Архивная копия от 12 апреля 2009 на Wayback Machine) // Nature 458, 750—753 (09.04.2009).
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Кислородная катастрофа, Что такое Кислородная катастрофа? Что означает Кислородная катастрофа?
Kislorodnaya katastrofa kislorodnaya revolyuciya takzhe angl Great Oxidation Event doslovno Velikoe okislenie globalnoe izmenenie sostava atmosfery Zemli proizoshedshee v samom nachale proterozoya v period siderij okolo 2 45 mlrd let nazad Rezultatom kislorodnoj katastrofy stalo poyavlenie v sostave atmosfery svobodnogo kisloroda i izmenenie obshego haraktera atmosfery s vosstanovitelnogo na okislitelnyj Predpolozhenie o kislorodnoj katastrofe bylo sdelano na osnove rezkogo izmeneniya haraktera osadkonakopleniya Nakoplenie O2 v atmosfere Zemli Zelyonyj grafik nizhnyaya ocenka urovnya kisloroda krasnyj verhnyaya ocenka 1 3 85 2 45 mlrd let nazad O2 ne proizvodilsya 2 2 45 1 85 mlrd let nazad O2 proizvodilsya no pogloshalsya okeanom i porodami morskogo dna 3 1 85 0 85 mlrd let nazad O2 vyhodit iz okeana no rashoduetsya pri okislenii gornyh porod na sushe i pri obrazovanii ozonovogo sloya 4 0 85 0 54 mlrd let nazad vse gornye porody na sushe okisleny nachinaetsya nakoplenie O2 v atmosfere 5 0 54 mlrd let nazad po nastoyashee vremya sovremennyj period soderzhanie O2 v atmosfere stabilizirovalosPervichnyj sostav atmosferyTochnyj sostav pervichnoj atmosfery Zemli na segodnyashnij den neizvesten odnako kak pravilo uchyonye schitayut chto ona sformirovalas v rezultate degazacii mantii i nosila vosstanovitelnyj harakter Osnovu eyo sostavlyali uglekislyj gaz serovodorod ammiak metan V polzu etogo svidetelstvuyut neokislennye otlozheniya obrazovavshiesya yavno na poverhnosti naprimer rechnaya galka iz nestojkogo k kislorodu pirita otsutstvie izvestnyh znachimyh istochnikov kisloroda i drugih okislitelej izuchenie potencialnyh istochnikov pervichnoj atmosfery vulkanicheskie gazy sostav drugih nebesnyh tel Prichiny kislorodnoj katastrofyEdinstvennym znachimym istochnikom molekulyarnogo kisloroda yavlyaetsya biosfera tochnee fotosinteziruyushie organizmy Fotosintez vidimo poyavilsya na zare sushestvovaniya biosfery 3 7 3 8 mlrd let nazad odnako arhei i bolshinstvo grupp bakterij praktikovali anoksigennyj fotosintez pri kotorom ne vyrabatyvaetsya kislorod Kislorodnyj fotosintez voznik u cianobakterij 2 7 2 8 mlrd let nazad Vydelyayushijsya kislorod prakticheski srazu rashodovalsya na okislenie gornyh porod rastvoryonnyh soedinenij i gazov atmosfery Vysokaya koncentraciya sozdavalas lish lokalno v predelah bakterialnyh matov tak nazyvaemye kislorodnye karmany Posle togo kak poverhnostnye porody i gazy atmosfery okazalis okislennymi kislorod nachal nakaplivatsya v atmosfere v svobodnom vide Posledstviya kislorodnoj katastrofyBiosfera Poskolku podavlyayushaya chast organizmov togo vremeni byla anaerobnoj nesposobnoj sushestvovat pri znachimyh koncentraciyah kisloroda proizoshla globalnaya smena soobshestv anaerobnye soobshestva smenilis aerobnymi ogranichennymi ranee lish kislorodnymi karmanami anaerobnye zhe soobshestva naoborot okazalis ottesneny v anaerobnye karmany obrazno govorya biosfera vyvernulas naiznanku V dalnejshem nalichie molekulyarnogo kisloroda v atmosfere privelo k formirovaniyu ozonovogo ekrana sushestvenno rasshirivshego granicy biosfery i privelo k rasprostraneniyu bolee energeticheski vygodnogo po sravneniyu s anaerobnym kislorodnogo dyhaniya Atmosfera V rezultate izmeneniya himicheskogo sostava atmosfery posle kislorodnoj katastrofy izmenilas eyo himicheskaya aktivnost sformirovalsya ozonovyj sloj rezko umenshilsya parnikovyj effekt Kak sledstvie planeta vstupila v epohu Guronskogo oledeneniya Alternativnaya datirovkaV oktyabre 2015 goda geohimiki iz Viskonsinskogo universiteta v Madisone na osnove izucheniya obrazca yashmy iz YuAR datirovannogo 3 4 3 23 milliarda let vydvinuli predpolozhenie o nachale kislorodnoj katastrofy na 830 millionov let ranee Kritika koncepcii kislorodnoj katastrofyV nastoyashee vremya kogda sam fenomen kislorodnoj katastrofy zaklyuchayushijsya v tom chto nachalas deyatelnost fotosinteticheskih organizmov svyazannoe s etim nakoplenie kisloroda i prevrashenie uslovij na poverhnosti planety iz vosstanovitelnyh v okislitelnye podvergaetsya seryoznoj kritike kem Ustanovleno kem chto fotosinteticheskie organizmy producenty kisloroda poyavilis eshyo v nachale arheya no svobodnyj kislorod v atmosfere Zemli na rubezhe arheya i proterozoya poyavilsya blagodarya izmeneniyam haraktera zemnogo vulkanizma i eto byl postepennyj i rastyanutyj vo vremeni process no nikak ne edinomomentnoe sobytie Nakoplenie organicheskogo ugleroda otrazhayushee zhiznedeyatelnost drevnih organizmov fotosintetikov v arhee prohodilo prakticheski na takom zhe urovne kak i v posleduyushie geologicheskie epohi No obrazovyvavshijsya na protyazhenii vsego arheya kislorod ne nakaplivalsya v atmosfere a bystro rashodovalsya na okislenie kakih to veshestv Etimi veshestvami byli veroyatno vulkanicheskie gazy serovodorod sernistyj gaz metan i vodorod i soedineniya dvuhvalentnogo zheleza Fe2 Izmeneniya v haraktere vulkanizma v konce arhejskoj ery svyazannye s formirovaniem i stabilizaciej kontinentalnyh plit umenshili postuplenie etih gazov v atmosferu drevnej Zemli i kislorod v itoge nachal nakaplivatsya No na protyazhenii bolshej chasti sleduyushego za arheem proterozoya uroven kisloroda v zemnoj atmosfere ne povyshalsya i v celom ostavalsya nizkim nablyudalis dazhe periody ego snizheniya I lish v konce proterozoya po neizvestnym prichinam proizoshyol vtoroj kislorodnyj skachok s kotorym svyazyvaetsya poyavlenie mnogokletochnyh organizmov Po odnoj iz versij novyj rost soderzhaniya kisloroda v biosfere v konce proterozojskoj ery byl vyzvan tem chto planktonnye organizmy obitateli gidrosfery priobreli sposobnost osazhdat organiku obrazuyushuyusya pri otmiranii zhivyh organizmov iz tolshi vody na dno t n pelletnaya transportirovka tem samym vyvodya eyo iz biologicheskogo krugovorota Poetomu znachitelnaya chast kisloroda trativshayasya na okislenie myortvogo organicheskogo veshestva do uglekislogo gaza i vody vysvobodilas i v itoge kislorod stal nakaplivatsya Vsyo eto vmeste govorit o tom chto Velikoe kislorodnoe sobytie sleduet rassmatrivat kak silno rastyanutyj vo vremeni process prodolzhitelnostyu ne menee 1 5 mlrd let imevshij dva vyrazhennyh skachka okolo 2 5 mlrd i 0 8 0 9 mlrd let nazad i kak minimum odno padenie okolo 2 1 mlrd let nazad v soderzhanii atmosfernogo kisloroda I vse eti sobytiya yavlyalis preimushestvenno rezultatom izmenenij vulkanicheskih processov i geohimicheskih sootnoshenij a ne sdvigov biologicheskoj aktivnosti i metabolizma Interesnoj osobennostyu kislorodnyh skachkov yavlyayutsya nastupavshie vsled za nimi globalnye oledeneniya Guronskoe oledenenie i Kriogenij Kak predpolagaetsya Guronskoe oledenenie bylo vyzvano snizheniem soderzhaniya metana v atmosfere vsledstvie umensheniya ego vybrosov ot vulkanicheskoj deyatelnosti na fone dopolnitelnogo ego okisleniya poyavivshimsya v atmosfere kislorodom Nastuplenie zhe Kriogeniya bylo vyzvano kak predpolagaetsya raspadom drevnego superkontinenta Rodinii chto privelo k padeniyu soderzhaniya v atmosfere uglekislogo gaza v hode raspada po krayam razlomov proishodili massivnye izliyaniya bazalta kotoryj himicheski svyazyval atmosfernyj uglekislyj gaz Vyzvannoe etim snizhenie koncentracii parnikovyh gazov privodilo k globalnym ohlazhdeniyam Zemli razlichnogo masshtaba i prodolzhitelnosti PrimechaniyaU bakterij obnaruzhen novyj tip fotosinteza Arhivnaya kopiya ot 2 fevralya 2013 na Wayback Machine elementy ru Yashma sdvinula kislorodnuyu katastrofu na 830 millionov let nazad rus Internet izdanie N 1 7 oktyabrya 2015 Data obrasheniya 11 oktyabrya 2015 Arhivirovano 4 marta 2016 goda Aaron M Satkoskia Nicolas J Beukesc Weiqiang Lid Brian L Bearda Clark M Johnson A redox stratified ocean 3 2 billion years ago angl Earth and Planetary Science Letters 2015 T 430 Bibcode 2015E amp PSL 430 43S doi 10 1016 j epsl 2015 08 007 Velikoe kislorodnoe sobytie na rubezhe arheya i proterozoya ne bylo ni velikim ni sobytiem rus Elementy Data obrasheniya 3 maya 2020 Arhivirovano 28 dekabrya 2020 goda Kislorodnaya revolyuciya i Zemlya snezhok rus Elementy Data obrasheniya 3 maya 2020 Arhivirovano 10 marta 2021 goda Novaya istoriya proishozhdeniya zhizni na Zemle Glava iz knigi neopr Elementy Arhivirovano 10 marta 2021 goda Zhizn na sushe rascvet krizis vozrozhdenie rus Elementy Data obrasheniya 3 maya 2020 Arhivirovano 10 marta 2021 goda SsylkiKoncentraciya kisloroda v atmosfere Zemli dohodila do 70 Arhivnaya kopiya ot 4 marta 2016 na Wayback Machine CNews 03 08 2010 Najmark Elena Velikoe kislorodnoe sobytie na rubezhe arheya i proterozoya ne bylo ni velikim ni sobytiem neopr Elementy ru 2 marta 2014 Arhivirovano 10 marta 2014 goda Kislorodnaya katastrofa sluchilas na Zemle ne srazu Arhivnaya kopiya ot 14 avgusta 2021 na Wayback Machine Zhurnal Nauka i Zhizn 7 2021 Kislorodnaya katastrofa na zamedlyayushejsya Zemle Arhivnaya kopiya ot 14 avgusta 2021 na Wayback Machine Zhurnal Nauka i Zhizn 8 2021 Uchenye vyyasnili kogda v atmosfere Zemli poyavilsya pervyj kislorod Arhivnaya kopiya ot 29 sentyabrya 2021 na Wayback Machine RIA Novosti 28 09 2021 Oceanic nickel depletion and a methanogen famine before the Great Oxidation Event angl Arhivnaya kopiya ot 12 aprelya 2009 na Wayback Machine Nature 458 750 753 09 04 2009
