ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗЕМЛЯ: ЖИЗНЬ, ТЕКТОНИКА, КЛИМАТ

Холодная кора сформировалась 4000 Ма – время появления осадочных пород;
Атмосфера и гидросфера – 3700Ма; первобытная атмосфера содержала метан, аммиак, водород, и воду, но не было кислорода;
Жизнь развивалась в океанах 3200 Ма, производя свободный кислород фотосинтезом; энергия от ультрафиолетовой радиации или квантов света , возможно, синтезировала аминокислоты, которые вместе с водой составляют протоплазм – материал живой клетки.
Разделение докембрианского времени в две эры, архейскую и протерозойскую вызвано экологическим кризисом с глубоким изменением в атмосфере. В архее бактерии были единственной известной формой жизни. Бактерии потребляют углекислый газ и испускают кислород и 2.5 миллиардов лет назад бактерии израсходовали большую часть углекислого газа в атмосфере и планета была брошена в глубокий ледниковый период, который продолжался 30 Ма. Бактерии отступили к экваториальным средам обитания и на теплые вулканические вентили. Поселения бактерий стали изолированными и произошли изменения самих видов бактерий; они стали более организованными в новой форме Eukaryotic microbes. Eukaryotes имели дискретные ячейки ядра и цепи белка для организации внутренней структуры (discrete cell nuclei и chains of protein). Eukaryotes в конечном счете эволюционировали к животным, растениям и грибам.

Другой исход от исхода бактерий на экватор – формирование 2.500 и 1.800 Ма больших масс ленточного железа (в Аризоне это Banded Iron Formations) - ничего подобного более не повторялось в истории Земли. Возникло оно когда уровень кислорода в океане достиг критического уровня для аккумуляции железа и марганца. Кислород в океанах возник 3200Ма, а с формированием ленточного железа (BIF) 2000 Ма этот процесс был ускорен; Атмосферный кислород появился 2000 Ма

В кембрийское время жизнь стала очевидной. Окаменелости включают трилобитов, моллюсков, мягкотелых червей, медуз и губки. Ордовик добавил кораллы, улиток, моллюсков и первых позвоночные животных-рыб, а также примитивные земные растения, которые резко уменьшили норму эрозии. Морская фауна перерабатывала углерод, содержавшийся в докембрийских строматолитах (Precambrian algal mats). В результате ордовикское время закончилось огромным ледниковым периодом и исчезновением примерно 20 % морских видов. Ордовикский ледниковый период произошел даже при том условии, когда содержание углекислого газа превышало современную норму в 10 раз.

В каменноугольный период было сформировано огромное количество угольных депозитов и было оледенение, а за этим последовал пермский период, закончившийся резким сокращением биомассы.

Так, глобальное формирование угольных залежей лишило атмосферу углекислого газа. Начиная с 380 ( середний девон) до 340 Ма (раннее миссиссиппианское время), содержание атмосферного углекислого газа снизилось с 4 000 до 400 ppm (сегодняшний уровень). Температура, однако, была высокой (в среднем 68 F против сегодняшних 57 F, 18оС и 13оС соответственно). Но на границе перми и пенсильвании, 270 Ма планета была погружена в другой ледниковый период из-за циклы Меланховича, циклом понижения концентрации углекислого газа и уменьшением температуры. К концу перми температуры опять вернулась к отметке 63 F при повышении содержания углекислого газа уже до 3 000 ppm. ((Rising temperature causes more carbon dioxide to be exsolved from the oceans -повышение температуры заставляет большее количество углекислого газа быть забранным из океанов) Вулканизм внес вклад в повышение уровня углекислого газа.

Первые известные позвоночные животные земли, амфибии, появились в поздне палеозойское время. Девонские породы содержат окаменелости амфибий stegocephalians длиной 2.5-5.0 см, но более поздние формы достигли размера крокодила и были плотоядными.

Окаменелые рептилии появились в пенсильванское время, и эволюционировали также с малых до крупных форм. У Therapsids зубы дифференцировались как у млекопитающих.

Пермь закончилась массовым исчезновением видов (исчезло 90 % разновидностей, включая морскую фауну, растения, и земных животных). Причина исчезновения не известна, хотя есть много спекулятивных теорий. Это исчезновение случилось в течение нескольких миллионов лет и совпадает с соединением континентов и обширным вулканизмом.

Когда случилась коллизия Пангеи и Гондваны, изменилась конфигурация бассейнов и среда обитания и была привнесена глубокая, бедная кислородом океанская вода в околоповерхностные среды. Гигантский вулканизм на том месте, что сегодня является Сибирскими трапами, продолжался в течение одного миллиона лет и ежегодно изрыгал миллиарды тонн диоксида серы и углекислого газа в атмосферу. Эти два события, вероятно, и стали причиной гибели живого вещества.

Но с зарей новой мезозойской эры жизнь стала более разнообразной.

В середине триасового времени мегаконтинент Pangea начал раскалываться на две части: Гондвану (Южная Америка, Африка, Индия, Антарктида, и Австралия) на юге и Laurasia (Северная Америка и Евразия) на севере. Этот раскол вызвал массивный вулканизм по рифту, который станет Атлантическим океаном.

Триасовый период закончился массовым исчезновением 76 % морских и некоторых земных видов. Причина не известна, но спекулятивные теории приписывают это воздействиям кометы. По крайней мере два кратера этого времени были найдены. Один находится в западной Австралии размером 120-километров. Другой - в Квебеке. Он сформировал бассейн Manicouagan Reservoir размером в сотню км. Были предположения о внезапном гигантском опрокидывании океанской воды, что создало бескислородные условия, не пригодные для жизни.

В течение большей части юры глобальные температуры были на 9-12оС (15 - 20 F) теплее, чем сегодня, как и в триасе. Большинство области земли было горячими и сухими, но в юго-западной Северной Америке это были бесплодные земли. Растения были представлены главным образом хвойными и подобными пальмам cycadeoids. Это была эра динозавров, включая летающих рептилий. Были некоторые примитивные млекопитающие и большое разнообразие насекомых.

Вулканизм от средины до конца юры повысил содержание углекислого газа от 1 500 до 2 500 ppm (против 390 в настоящее время). Но в то время, когда углекислый газ оставался высоким, юрское врем, закончилось ледниковым периодом. Есть следы мерзлоты на некоторых континентах, но температуры не были столь же холодными, как в предыдущем ледниковом периоде в поздне палеозойское время, ни столь же холодные как ледниковые эпохи современного ледникового периода.

Меловой период 145-65 Ма был горяч и засушлив. На полюсах не было никакого льда. Глобальная температура, по оценкам, была на 10оС (18 F) теплее сегодняшней. Трансгрессии и регрессии этого моря сформировали условия для угольных формаций, похожих на палеозойские. Атмосферный углекислый газ начал снижаться в течение 145 Му с 2000 до 380 ppm частично из-за конфискации углерода формирующимися угольными залежами. Это привело к появлению цветковых растений.

Конец мелового периода ознаменовал исчезновение динозавров, птерозавров, многих морских рептилий, некоторых морских беспозвоночных, некоторых групп млекопитающих, и нескольких групп растений. Причины все еще спорны, но есть и астероидный кратер около Yucatan в Мексике (кратер Chicxulub) возраста 65Ма. Однако более точные исследования показали, что астероид упал за 300 000 лет до массовой био катастрофы. Другие свидетельства говорят, что и вымирание было постепенным, в течение нескольких миллионов лет.

Климат в раннем каинозое продолжал быть горячим и насышенным испарением и на 10о (18 F) жарче, чем в настоящее время даже при том, что содержание атмосферного углекислого газа уменьшилось в течение 80 Му из-за формирования угля в мелу. Примерно 55 Ма были внезапные температурные пики (temperature spike), которые продолжались в течение 100 000 лет. Этот пик известен как Эоцен Палеоцовый Тепловой Максимум (Paleocene-Eocene Thermal Maximum PETM). Данные глубоководного бурения морского дна в Атлантике и Тихом океане показывают, что температура поверхности планеты повысилась на целых 15 F на фоне уже теплых температур.

Уровни углекислого газа повысились от 1000 до 1700 ppm и были в четыре раза выше чем сегодня (современный уровень 385 ppm), но то повышение началось после начала температурного шипа.

Изотопический анализ углерода предполагает роль метана, который в 65 раз более мощен чем углекислый газ как газ парникового эффекта. Есть две гипотезы относительно источника метана: метан захороненных микробов (microbially generated methane) в отложениях континентальных шельфов; и метановые clathrates (methane clathrates). Метан clathrates – кристаллические структуры метана, захваченные молекулами воды (Methane clathrates are crystalline structures of methane bound to water). Они формируются около температур замерзания под высоким давлением и устойчивы до 64 F (18оС) под достаточно высоким давлением. Эта форма метана существует и сегодня по американским побережьям в замороженных осадках при низких температурах и высоких давлениях (они исследуются как источник энергии).

Вулканизм и тектонические встряски выпускают то давление, которое удерживало метан в clathrates или непосредственно в отложениях. Этот "внезапный" выпуск метана и есть причина температурного пика.

После того, как тот температурный пик спал, температуры оставались высокими до 34 Ма, но потом стал формироваться Антарктический ледяной шит и температуры стали понижаться. Примерно 2.6 Ма континентальный лед сформировался в более низких широтах и начались ледниковые эпохи и межледниковые периоды нашего текущего ледникового периода кайнозоя.

ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Спонтанная генерация
Специальное творение
Космическая теория
Натуралистическая теория

Tектоника и биосфера
Life, classification, evolution and geological environment
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ И ОКЕАНОВ
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЭПОХИ ПРОШЛОГО, ЭВОЛЮЦИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЗЕМЛЕ