География
Воскресенье, 24.09.2017, 07:57
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта
Категории раздела
Страны мира [75]
Знаменитые географы [27]
Ресурсный потенциал [4]
Население мира [6]
Россия [62]
Глобальные проблеммы [6]
Интересное [417]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Интересное

Формирование и развитие Земли в докембрии.

В настоящее время почти единодушно признается, что наша планета вместе с Солнцем и другими планетами образовалась из газопылевого облака, включавшего и довольно крупные обломки, под влиянием импульса, связанного со вспышкой Сверхновой звезды. В составе тел Солнечной системы есть тяжелые элементы, которые не могли синтезироваться в термодинамических условиях самой Солнечной системы и появились благодаря нуклеосинтезу во время вспышки Сверхновой. Кроме того, эта вспышка должна была породить гравитационную волну, которая непосредственно способствовала сжатию газопылевого облака и началу конденсации составлявшего его рассеянного материала.
Формирование планеты Земля путем аккреции, или аккумуляции конденсированных частиц, планетезималей в отдельные сгущения) должно было протекать очень быстро, в течение сотни миллионов лет. Первоначально образовалось внутреннее ядро, а внешнее возникло уже позднее, в ходе глубинной дифференциации мантийного материала на железо, вероятно, с примесью никеля, стекающее в ядро, и силикаты, поднимающиеся в мантию. Эта дифференциация, постепенно замедляясь, продолжается и до настоящего времени, сопровождаясь выделением тепла. 3,5 млрд. лет назад внешнее ядро Земли уже существовало и было расплавленным, ибо с этого времени породы земной коры обнаруживают остаточную намагниченность.
Земля уже в процессе аккреции должна была существенно разогреться вследствие соударения слагавших ее планетезималей, выделения ядра и распаду естественно-радиоактивных элементов, некоторые из которых: Al 26 и I 127 к настоящему моменту вымерли. Луна возникла ненамного позже Земли, около 4,4 млрд. лет назад. Разогрев Земли на самой ранней стадии ее развития мог вызвать, плавление не только внешнего ядра, но и поверхностных частей планеты, вплоть до возникновения так называемого магматического океана. По другой версии, наиболее поверхностная часть твердой Земли не была расплавлена, но расплавленная зона – прототип астеносферы – возникла на небольшой глубине. Так или иначе. Это создавало условия для выплавления из мантии первичной коры базальтового состава. Самые древние породы Земли гренландские кварциты имеют возраст 4,7 млрд. лет. Архейские породы обнаружены также в Австралии, на Украинском щите, Канадском щите. Со временем химический состав континентальной коры изменился с базальтового на современный, гранитный, это произошло 2500 млн. лет назад
Важным фактором развития Земли на данном этапе и несколько позднее, в интервале 4,2-3,8 млрд. лет – должна была быть еще метеоритная бомбардировка. Если расплавленный слой находился на некоторой глубине под твердым слоем, наиболее крупные метеориты при падении могли пробивать этот слой и образовывать кратеры, заполнявшиеся базальтовой лавой.
Уже на данном этапе могла начать формироваться атмосфера Земли. Предполагают, что начало этому процессу положило выделение газов при соударении планетезималей. Но гидросферы появилась позднее, так как поверхность Земли если и не была расплавленной, то, во всяком случае, обладала достаточно высокой температурой.
метеорит
 
Атмосфера образовалась из летучих веществ выделившихся при дифференциации вещества Земли. Первичная атмосфера нашей планеты по составу, вероятно, была близка к составу метеоритных и вулканических газов. Выделялись CH 4, CO, CO2, H3BO3, NH3 S, H2S, HCl, HF и небольшое количество инертных газов. В какой-то мере первичная атмосфера была аналогична современной атмосфере Венеры (содержание СО2 ориентировочно составляло 98 %, аргона 0,19 %, азота – 1,5 %). Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер и была практически лишена свободного кислорода. Только незначительная его часть возникала в верхних слоях атмосферы в результате диссоциации молекул углекислого газа и воды. В настоящее время утвердилось общее мнение о том, что на определенном этапе развития Земли ее углекислая атмосфера перешла в азотно-кислородную. Однако остается неясным вопрос относительно времени и характера этого перехода – в какую эпоху истории биосферы произошел перелом, был ли он быстрым или постепенным.
В настоящее время получены данные о наличии свободного кислорода в докембрии. Присутствие высокоокисленных соединений железа в красных полосах железных руд докембрия свидетельствуют о наличии свободного кислорода. Состав атмосферы изменялся постоянно и регулировался как процессами дегазации мантии, так и физико-химическими факторами, которые имели место на поверхности Земли, включая остывание и соответственно снижение температуры окружающей среды. Кроме того в формировании атмосферы принимали участие живые организмы.
В раннем докембрии практически весь освобожденный кислород быстро поглощался земной корой с формированием железистых кварцитов, а также вулканическими сернистыми газами первичной атмосферы. Закисное железо в докембрийских морях явилось главным поглотителем кислорода, когда фотосинтезирующие морские организмы поставляли свободный молекулярный кислород непосредственно в водную среду. После того, как докембрийские океаны очистились от растворенного железа, свободный кислород стал накапливаться в гидросфере и затем в атмосфере. Новый этап в истории биосферы характеризовался тем, что в атмосфере 2000 – 1800 млн. лет назад отмечалось увеличение количества свободного кислорода и установилось его постоянное содержание. Поэтому окисление железа переместилось на поверхность древних континентов в область коры выветривания, что и привело к формированию мощных древних красноцветных толщ.
Происхождение вод гидросферы также неразрывно связано с историей летучих веществ. Выделение последних взаимосвязано с магматическими процессами, т.е. каждое излияние базальтовой или андезитовой лавы приносило на поверхность Земли определенную порцию воды. Количество такой, ювенильной воды при извержениях современных вулканов колеблется обычно в пределах 3-5 %, а в ряде случаев до 8 % по отношению к массе излившихся пород.
Поверхность новорожденной Земли превышала 1000С, и вода некоторое время в парообразном состоянии формировала атмосферу. При падении температуры ниже 1000С, что вероятно происходило в полярных областях, началась конденсация воды и образование первичных водоемов. Условия поверхности планеты стали подчиняться широтной зональности в связи с особенностями распределения солнечной радиации. В течение позднего докембрия (1800-570 млн. лет тому назад) океанические воды по составу приблизились к современным.
К началу архея протоконтинентальная кора выступала над поверхностью мелководного протоокеана отдельными островами, а эти острова, стали ядрами будущих материков. В среднем и позднем архее 3,5-2,5 млрд. лет назад появилась первая Пангея. Возникает процесс метаморфизма, Мощность континентальной коры достигает уже 30-35 км. А ее площадь составляет не менее 70 % от общей площади современной континентальной коры. Появляется процесс субдукции. Возникает первичный океан эпиархейская Панталасса, менее глубокий чем современный мировой океан. На стыке архея и протерозоя Пангея распадается. На ее осколках уже дифференцируются платформы и складчатые области. В протерозое на континентах появляются рифтогенные структуры, протосинклинали, авлакогены, разломы и другие геологические структуры. В среднем протерозое (1,7-1 млрд. лет назад) образуется вторая Пангея, распавшаяся в конце протерозоя, активизируется вулканизм/
докебрий
Земля  в архее
Образование первичной биосферы Земли, естественно, было связано с выделением на ее поверхности атмосферы, гидросферы, продуктов выветривания ювенильных пород и живого вещества. Основные предпосылки появления жизни и биосферы на Земле возникли в конце остывания первичной газовой прото планетной туманности. На последних этапах остывания в результате радиохимических и каталитических реакций между биофильными элементами образовались многочисленные органические соединения, обусловившие, хотя (хотя эта точка зрения является спорной) появление ДНК и саморазвивающихся высокомолекулярных систем. Самые поздние конденсаты солнечной туманности при объединении в компактные массы дали образование родоначальных тел углистых хондритов. Поэтому можно считать, что материал, завершивший построение первичной мантии нашей планеты, был аналогичным материалу углистых хондритов. По расчетам Дж. Брукса вероятное количество первичного органического вещества небиологического происхождения поступившее на Землю с 4,6 до 3,8 млрд. лет тому назад составило 0,2 108 тонн аминокислот, n 107 т формальдегида и n 1012 т органических полимеров за счет осаждения материала типа углистых хондритов. В настоящее время существует мнение, что жизнь на Земле существует столько же времени сколько и сама наша планета
Наиболее древними, морфологически хорошо выраженными, следами жизни в раннем докембрии являются органогенные образования - строматолиты. Они представляют собой биогермы, возникшие на дне мелководных бассейнов и имеющие выпуклую или неровную поверхность и сложную слоистость. Тонкие наслоения создаются чаще всего карбонатом кальция в результате деятельности прокариот – сине-зеленых водорослей и бактерий. Бактериоподобные и водорослеподобные образования обнаружены в разнообразных горных породах в Южной Африке, Северной Америке и Австралии, породах возрастом около 3,5 млрд. лет назад. В западногранландских породах возрастом 3,8 млрд. лет обнаружены следы фотосинтезирующих организмов. Этими организмами могли быть сине-зеленые водоросли, цианобактерии или их предки. Считается, что эволюционный уровень фотоавтотрофной жизни был достигнут 4,55-4,00 млрд. лет тому назад. В течение докембрия в освещенной зоне древних морей развивались преимущественно одноклеточные организмы и водоросли. У прокариотов, следы которых обнаружены в раннем докембрии, питание было автотрофным. Строматолиты, как биогенные постройки далекого прошлого биосферы, образовались при накоплении тонкого осадка карбоната кальция, захватываемого фотосинтезирующими организмами микробных ассоциаций.
строматолиты
Строматолиты
 
Первые водоросли эукариоты возникли в планктонных ассоциациях открытых вод. Завершение исключительного господства прокариотов произошло приблизительно к дате 1400 млн. лет назад, хотя первые эукариоты появились значительно раньше. Так, по некоторым данным, облик ископаемых остатков они появились около 1900 млн. лет назад. Для своего развития эукариоты нуждались в кислороде и все более конкурировали с прокариотами в тех областях биосферы, где появлялся свободный кислород. Тем не менее, эукариоты нуждались в прокариотах в процессе обмена веществ и, создавая единые экосистемы в древних морях, длительное время сосуществовали. Появление эукариотов создало важную предпосылку для зарождения в рифее (позднем протерозое) многоклеточных растений и животных. Таким образом, чрезвычайно длительная эра господства бактерий и сине-зеленых водорослей, достигших в водах древних океанов значительного разнообразия форм и красок на протяжении позднего рифея (1000-570 млн. лет тому назад), завершилась появлением многоклеточных водных эукариотов. Многочисленные бурые и красные водоросли становятся все более разнообразными. Согласно мнению Б. С. Соколова (1979). Многоклеточные растения и животные появились почти одновременно. В отложениях венда, который предшествовал кембрийскому периоду, встречаются разнообразные представители водных растений. Наиболее часто встречаются многоклеточные водоросли, слоевища которых переполняют толщи вендских отложений – глин и песчаников, а также макропланктонные водоросли, колониальные, спиралевидные, нитчатые и другие формы. Эволюция растений большей частью протекала в морской среде. В ней возникли и развивались водоросли, которые относятся к группе низших водных растений. Их тело еще не дифференцировано на корни, листья и другие формы, характерные для высших растений. Все тело состоит из относительно однородной ткани – слоевища или таллуса. Слоевище построено из многочисленных клеток, сходных по своему виду и функциям. В исторической последовательности водоросли прошли длительный период развития и в общем геохимическом круговороте вещества сыграли роль мощного генератора свободного кислорода. Возникновение и развитие различных водорослей – жгутиковых, зеленых, бурых, красных, харовых и диатомовых носило крайне неравномерный характер в геологической истории. Одни из них появились в конце рифея, другие в мезозое.
Выход живых организмов на сушу произошел около 1200 млн. лет назад ими стали нитчатые цианобактерии, а косвенные свидетельства наземной растительности обнаружены в отложениях с возрастом 2400 млн. лет. Вероятно высшие растения произошли от наземных водорослей. Первые представители наземной растительности произрастали на берегах озер и лагун. Здесь появились растения, нижняя часть которых находилась в воде, а верхняя в воздушной среде. Самые первые крупные представители наземной растительности развили корневую систему и получили возможность использовать грунтовые воды, что способствовало их выживанию в засушливые периоды. Массовое завоевание поверхности континентов растениями началось в палеозое.
растения докембрия
Растительность позднего докембрия
 
История животных началась с появлением простейших одноклеточных организмов (Ргоtоzоа), которые ответвились от общего ствола с растениями в протерозойскую эру. Животный мир возник в условиях окислительной биосферы Земли. Животные утратили способность естественного синтеза аминокислот и некоторых других органических соединений, и стали получать их гетеротрофным путем из мира растений. В то же время жизнь животных оказалась связанной с процессами окисления через дыхание и фиксацию кислорода в пигментах крови. Одним из важных этапов в развитии животных стало появление многоклеточных организмов (Меtаzоа). Вероятной предпосылкой появления многоклеточных организмов была колониальность, возникшая как следствие нарушений бесполого размножения (клетки разделились, но не разошлись). Возникновение многоклеточных организмов можно представить себе следующим образом. Вначале клетки, входящие в состав колонии, были одинаковыми, но затем началось их разделение по функциям. Возникла дифференциация: воспринимающие пищу, определяющие подвижность и воспроизводимые клетки. Можно полагать, что на первом этапе эволюции многоклеточные существовали именно такие плавающие и довольно примитивные организмы-гетеротрофы. Наиболее вероятными предками многоклеточных были бесцветные жгутиконосцы. Массовое развитие многоклеточных беспозвоночных протекало в завершающем периоде протерозоя, в так называемом венде (680-600 млн. лет тому назад). В разных, значительно удаленных друг от друга геологических разрезах этого подразделения, были обнаружены остатки многоклеточных мягкотелых морских беспозвоночных животных. Вендская фауна оказалась представленной десятками видов пелагических и бентосных родов кишечнополостных, аннелид, членистоногих и погонофор. Весьма важные изменения в истории развития беспозвоночных животных произошли на границе венда и кембрийского периода. Они выразились в том, что у морских животных возникли твердые части тела – покровы, раковины, внутренний скелет. Образование твердых частей тела, как проявление биоминерализации, происходило у разных групп беспозвоночных в разное время. Так у низкоорганизованных групп оно началось еще в середине венда, у других в основном в кембрии, у более высокоорганизованных групп – моллюсков – в ордовике. Твердые части тела строились преимущественно из карбонатов кальция, фосфатов и кремнезема различных полиморфных модификаций. Появление твердых частей, увеличивающих прочность тела и защищающих от повреждения, позволило древним животным занять более обширные пространства обитания, сделало возможным их накопление в районах морских побережий.

Категория: Интересное | Добавил: secret-team (21.10.2014)
Просмотров: 250 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Вход на сайт
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Copyright geograf© 2017Бесплатный хостинг uCoz