Vores planet er et komplekst system, der har udviklet sig dynamisk i mere end 4,5 milliarder år. Alle komponenter i dette system (Jordens faste legeme, hydrosfæren, atmosfæren, biosfæren), der interagerer med hinanden, ændres løbende i et komplekst, nogle gange ikke-indlysende forhold. Den moderne Jord er et mellemresultat af denne lange udvikling.
En af de vigtigste komponenter i det system, som Jorden er - atmosfæren, som er i direkte kontakt med litosfæren, og med vandskallen, og med biosfæren og med solstråling. På nogle stadier af vores planets udvikling har atmosfæren undergået meget betydelige ændringer med vidtrækkende konsekvenser. En sådan global ændring kaldes iltkatastrofen. Betydningen af denne begivenhed i Jordens historie er usædvanlig stor. Det var jo med ham, at den videre udvikling af livet på planeten var forbundet.
Hvad er en iltkatastrofe
Begrebet opstod i begyndelsen af anden halvdel af det 20. århundrede, da det, baseret på undersøgelsen af processerne af prækambrisk sedimentation,konklusion om den bratte stigning i iltindholdet op til 1 % af dets nuværende mængde (Pasteurpoint). Som et resultat antog atmosfæren en støt oxiderende karakter. Dette førte igen til udviklingen af livsformer, der bruger meget mere effektiv iltrespiration i stedet for enzymatisk gæring (glykolyse).
Moderne forskning har foretaget betydelige forbedringer af den tidligere eksisterende teori, som viser, at iltindholdet på Jorden både før og efter den arkæiske-proterozoiske grænse svingede betydeligt, og generelt er atmosfærens historie meget mere kompliceret end tidligere tænkte.
Gammal atmosfære og aktiviteter i det primitive liv
Atmosfærens primære sammensætning kan ikke fastslås med absolut nøjagtighed, og det var usandsynligt, at den var konstant i den æra, men det er klart, at den var baseret på vulkanske gasser og produkterne af deres interaktion med klipperne af jordens overflade. Det er vigtigt, at der blandt dem ikke kunne være ilt - det er ikke et vulkansk produkt. Den tidlige atmosfære var således genoprettende. Næsten al atmosfærisk oxygen er af biogen oprindelse.
Geokemiske forhold og insolationsforhold har sandsynligvis bidraget til dannelsen af måtter - lagdelte samfund af prokaryote organismer, og nogle af dem kunne allerede udføre fotosyntese (først anoxygene, f.eks. baseret på svovlbrinte). Snart, tilsyneladende allerede i den første halvdel af det arkæiske område, mestrede cyanobakterier højenergi iltfotosyntese,som blev synderen i processen, som fik navnet på iltkatastrofen på Jorden.
Vand, atmosfære og ilt i det arkæiske område
Det skal huskes, at det primitive landskab primært udmærkede sig ved, at det næppe er legitimt at tale om en stabil land-hav-grænse for den epoke på grund af den intensive erosion af landet på grund af fraværet af planter. Det ville være mere korrekt at forestille sig store områder, der ofte er oversvømmet med en meget ustabil kystlinje, sådan var betingelserne for eksistensen af cyanobakterielle måtter.
Oilten frigivet af dem - affaldsprodukter - kom ind i havet og ind i de nederste lag og derefter ind i de øverste lag af Jordens atmosfære. I vand oxiderede han opløste metaller, primært jern, i atmosfæren - de gasser, der var en del af den. Derudover blev det brugt på oxidation af organisk stof. Ingen akkumulering af ilt fandt sted, kun lokale stigninger i koncentrationen fandt sted.
Lang etablering af en oxiderende atmosfære
I øjeblikket er iltstigningen i slutningen af det arkæiske område forbundet med ændringer i Jordens tektoniske regime (dannelse af den virkelige kontinentale skorpe og dannelse af pladetektonik) og ændringen i naturen af vulkansk aktivitet forårsaget af dem. Det resulterede i et fald i drivhuseffekten og en lang Huron-glaciation, som varede fra 2,1 til 2,4 milliarder år. Det er også kendt, at springet (for ca. 2 milliarder år siden) blev fulgt af et fald i iltindholdet, hvorfor årsagerne stadig er uklare.
I løbet af næsten hele Proterozoikum, for op til 800 millioner år siden, svingede koncentrationen af ilt i atmosfæren, men forblev dog i gennemsnit meget lav, selvom den allerede var højere end i det arkæiske område. Det antages, at en sådan ustabil sammensætning af atmosfæren ikke kun er forbundet med biologisk aktivitet, men også i vid udstrækning med tektoniske fænomener og vulkanismens regime. Vi kan sige, at iltkatastrofen i Jordens historie strakte sig i næsten 2 milliarder år - det var ikke så meget en begivenhed som en lang kompleks proces.
Liv og ilt
Forekomsten af fri ilt i havet og atmosfæren som et biprodukt af fotosyntesen har ført til udviklingen af aerobe organismer, der er i stand til at assimilere og bruge denne giftige gas i livet. Dette forklarer til dels det faktum, at ilt ikke akkumulerede i så lang en periode: livsformer dukkede ret hurtigt op til at udnytte det.
Oiltsprængningen ved den arkæiske-proterozoiske grænse korrelerer med den såkaldte Lomagundi-Yatuliske begivenhed, en isotopanomali af kulstof, der har passeret gennem det organiske kredsløb. Det er muligt, at denne stigning førte til fremkomsten af tidligt aerobt liv, som eksemplificeret ved Francville-biotaen dateret til omkring 2,1 milliarder år siden, som angiveligt omfatter de første primitive flercellede organismer på Jorden.
Snart faldt iltindholdet, som allerede nævnt, og svingede derefter omkring ret lave værdier. Måske et glimt af liv, der forårsagede et øget forbrug af ilt,som stadig var meget lille, spillede en vis rolle i dette efterår? I fremtiden var der dog nødt til at opstå en slags "iltlommer", hvor det aerobe liv eksisterede ganske komfortabelt og gjorde gentagne forsøg på at "nå det flercellede niveau."
Konsekvenser og betydning af iltkatastrofen
Så de globale ændringer i atmosfærens sammensætning var ikke, som det viste sig, katastrofale. Men konsekvenserne af dem ændrede virkelig vores planet radik alt.
Der opstod livsformer, der bygger deres livsaktivitet på højeffektiv iltrespiration, hvilket skabte forudsætningerne for den efterfølgende kvalitative komplikation af biosfæren. Til gengæld ville det ikke have været muligt uden dannelsen af ozonlaget i Jordens atmosfære - endnu en konsekvens af tilstedeværelsen af fri ilt i den.
Derudover kunne mange anaerobe organismer ikke tilpasse sig tilstedeværelsen af denne aggressive gas i deres habitat og døde ud, mens andre blev tvunget til at begrænse sig til at eksistere i iltfrie "lommer". Ifølge det figurative udtryk fra den sovjetiske og russiske videnskabsmand, mikrobiolog G. A. Zavarzin, "vendte biosfæren vrangen ud" som et resultat af iltkatastrofen. Konsekvensen af dette var den anden store iltbegivenhed i slutningen af Proterozoikum, som resulterede i den endelige dannelse af flercellet liv.
