Геологи из Национального университета штата Огайо предложили новую модель насыщения земной атмосферы кислородом. Этот процесс привел к формированию слоя атмосферы, очень близкой по составу к тому, чем мы дышим сейчас.
Исследование, проведенное учеными, предполагает, что проявления тектонической активности земной коры спровоцировали эффект, обратный парниковому, около 500 миллионов лет назад. Это привело к охлаждению мирового океана, стало причиной бурного роста планктона и вылилось в резкий рост содержания кислорода в атмосфере.
Эта высокая концентрация кислорода, по всей видимости, и послужила отправной точкой для развития огромного разнообразия живых организмов на нашей планете.
Мэтью Зальцман, доцент университета Огайо, специалист в области науки о Земле, в течение 10 лет вместе со своей командой собирал доказательства изменения климата, произошедшего 500 миллионов лет назад в позднем Кембрийском периоде. Для этого они изучали химический состав разных минералов, собранных по всему земному шару. Целью работ было установить полную цепочку последовательных событий, повлекших за собой бурное развитие жизни.
Последние достижения команды американских геологов, проведенные в центральных районах США и малонаселенных австралийских территориях, выявили новое доказательство события геологического масштаба.
Количество углерода и серы в скальных породах позволяет предположить, что это событие значительно снизило температуру поверхности земли в течение 2-х миллионов лет. По геологическим меркам это очень короткий промежуток времени. До этого времени Земля представляла собой оранжерею, содержание углекислого газа в атмосфере которой превышало современный уровень в 20 раз. После охлаждения диоксид углерода уступил место кислороду, климат и состав атмосферы стал очень близок к тому, что мы имеем на сегодняшний день.
Однако к тому времени планету населяли лишь примитивные одноклеточные и многоклеточные организмы. Жизнь теплилась лишь в океанах, главным образом в форме планктона, трилобитов и губок. Ранние предки современных растений уже существовали в кембрийский период, но разнообразия живых форм не существовало.
Тем не менее, в позднем Кембрийском периоде произошло событие, именуемое не иначе как кембрийский взрыв — внезапно резкое увеличение численности живых организмов, останки которых находят в отложениях осадочных пород земной коры.
- одна из величайших загадок в истории развития жизни на Земле. Понадобилось 2,5 миллиарда лет, чтобы простейшие клетки развились в более сложные эукариотические клетки, и еще 700 млн лет для возникновения первых многоклеточных организмов. А затем, всего за какие-то 100 миллионов лет, мир оказался заселен невероятным разнообразием многоклеточных животных. С тех пор за более чем 500 миллионов лет на Земле не появилось ни одного нового типа (принципиально иного строения тела) животных.
В кембрийский период на Земле существовали громадные области, занятые континентальным шельфом, или материковыми отмелями. Здесь создались идеальные условия для жизни: дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. К этому времени в атмосфере образовалось много кислорода. Развитие твердых покровов привело к появлению новых жизненных форм, таких, как членистоногие, артроподы. Животным понадобились новые способы защиты от высокоорганизованных хищников. Улучшились средства их защиты - и уже хищникам пришлось вырабатывать новые методы охоты, чтобы преодолеть сопротивление жертвы.
На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом некоторые популяции вымирали, а места их обитания занимали другие животные, которым, в свою очередь, приходилось приспосабливаться к новым условиям жизни. Со временем животные кембрия осваивали все новые, более и более специализированные способы питания. Животный мир становился разнообразнее, и все больше видов животных могло существовать бок о бок, не претендуя на пищевые ресурсы соседей.
Никогда больше на нашей планете не будет такого количества незанятых экологических ниш и столь слабой конкуренции между видами - иными словами, столь неограниченных возможностей для экспериментирования со стороны природы.
До сих пор ученые толком не объяснили причин возникновения огромного разнообразия живых форм. Несмотря на то, что насыщение атмосферы кислородом и стремительная эволюция шли параллельно, до сих пор не было обнаружено ни одного свидетельства в пользу того, что причиной бурного развития жизни стало именно изменение состава атмосферы.
Специалисты из Огайо изучали внезапное изменение климата в Кембрийском периоде с тех пор, как Зальцман нашел на западе Америки первое доказательство процесса уменьшения концентрации СО2 в атмосфере. За первой скальной породой последовала вторая, на этот раз уже европейская.
Нынешние же находки, сделанные в центральной части Америки и пустынях Австралии, позволяют ученому говорить, что данное событие имело мировые масштабы.
В то время как большая часть современных континентов была скрыта водами мирового океана или составляла часть Гондваны — доисторического суперконтинента, тектоническая активность выбрасывала все новые и новые горные породы на поверхность Земли, где они мгновенно разъедались кислотными дождями. Эти обильные осадки осуществляли перенос диоксида углерода из атмосферы в осадочные породы, а также способствовали выделению кислорода. Таким образом, осуществлялся процесс, обратный формированию парникового эффекта.
Однако, хотя из предыдущих работ Зальцману и было известно, что углекислый газ в атмосфере постепенно заменялся кислородом, задерживался он в ней или нет, ученым было не понятно.
Чтобы прояснить ситуацию, исследователи провели сравнения количеств так называемого «неорганического» углерода, попавшего в осадочные породы в результате кислотных дождей и углерода, образованного в ходе фотосинтеза планктоном. Так как планктон содержит различное количество изотопов углерода в зависимости от количества кислорода в атмосфере, геологи смогли выяснить, как много кислорода выделилось в этот период и насколько долго он оставался в атмосфере.
Изучение изотопного состава серы позволило ученым установить, что выделявшийся вновь кислород не поглощался сернистыми соединениями, хотя такие предположения также имели место.
началась 570 миллионов лет назад и продолжалась около 320 миллионов лет. Она подразделяется на ранний и поздний палеозой.
Периоды палеозоя:
Ранний палеозой:
Кембрий- от 570 до 500 млн. лет назад;
Ордовик от 500 до 440 млн. лет;
Силур - от 440 до 410 млн. лет.
Поздний палеозой
Девон - от 410 млн. лет назад до 360 млн. лет назад;
Каменноугольный период - от 360 до285 млн. лет;
Пермь - от 285 до 250 млн. лет.
Девонский период был временем величайших катаклизмов на нашей планете. Европа, Северная Америка и Гренландия столкнулись между собой, образовав огромный северный сверхматерик Лавразию. Реки выносили в моря горы осадков. В девонский период безжизненная суша постепенно покрывалась ковром зеленой растительности, наползавшей на нее со стороны моря. В начале девона суша являла собой совокупность голых бесплодных материков, окаймленных теплыми мелкими морями и болотами, а ближе к концу обширные области уже поросли густыми девственными лесами. К концу периода климат существенно переменился. На Земле стало теплее, что привело к более частым и жестоким засухам, однако же и периоды сильнейших ливней стали продолжительнее.
В Силуре появились первые наземные растения - риниофиты, на суше возникли скорпионы. В воде возникли первые челюстноротые рыбы. Польза от «изобретения» челюстей очевидна. Считают, что челюсти возникли из передних жаберных дуг, а зубы - это измененные чешуи. Первыми челюстными рыбами были покрытые шипами акантоды. Появились фораминиферы с известковыми раковинами, продолжали быть многочисленными головоногие с прямыми раковинами, членистоногие, брахиоподы.
По материалам энциклопедий
Только после этого мог произойти «кембрийский взрыв» — резкое увеличение биомассы планеты, а также формирование необычайного разнообразия живых организмов.
В качестве выводов из своей работы Зальцман предлагает задуматься о чувствительности атмосферы к содержанию углекислого газа в ней. Человек своим существованием обязан короткому мгновению в истории Земли, когда тектоническая активность привела к уменьшению концентрации СО2 в атмосфере. Глобальное охлаждение первоначально сильно ускорило развитие жизни на земле, однако 50 миллионов лет спустя, в позднем Ордовикском периоде, другая тектоническая активность — вероятнее всего, образование горной системы Аппалачи — привела к резкому похолоданию климата и смерти более 95% всех живых существ планеты.
Споры о том, является ли современное увеличение концентрации СО2 в атмосфере делом рук человека, или же это проявление одного из циклических процессов нашей планеты, не утихают и по сей день. Однако не вызывает сомнения тот факт, что природный баланс, обеспечивающий жизнь на земле, хрупок, и легко может быть нарушен, предупреждают учёные.
