www.wikidata.uk-ua.nina.az

Геологічна історія кисню До виникнення фотосинтезу в атмосфері Землі не було вільного оксигену O2 2 Фотосинтезуючі орган

Геологічна історія кисню

До виникнення фотосинтезу, в атмосфері Землі не було вільного оксигену (O2). Фотосинтезуючі організми прокаріоти, що в процесі життєдіяльності виробляли O2 жили за довго до першого накопичення кисню в атмосфері, можливо вже 3.5 мільярди років тому. Кисень, який вони виробляли, швидко забирався з атмосфери через вивітрювання мінералів, особливо таких що містили залізо. Таке "масове іржавіння" призвело до оксиду заліза на дні океану, утворюючи залізисті кварцити. Кисень почав залишатися в атмосфері в невеликих кількостях лише 50 мільйонів років до початку великої кисневої катастрофи. Така масова оксигенація атмосфери призвела до швидкого накопичення вільного кисню. При теперішніх темпах первинної продукції, сьогоднішня концентрація кисню може вироблятися за допомогою організмів, що здійснюють фотосинтез, за 2,000 років. При відсутності рослин, швидкість оксигенації шляхом фотосинтезу була повільніша в докембрійському періоді, і концентрація O2 сягали менше ніж 10% сьогоднішніх і ймовірно значно коливалися; кисень міг навіть зникати із атмосфери знову близько 1.9 мільярдів років тому. Такі флуктуації концентрації кисню мало впливали на тодішнє життя, оскільки масового вимирання не зафіксовано до появи складних живих організмів приблизно на початку Кембрійського періоду, 541 мільйонів років тому. Така присутність O2 в атмосфері дала життю нових можливостей. Аеробний метаболізм став більш ефективним ніж анаеробний спосіб, а також наявність кисню однозначно створило нові умови для поширення життя.:214, 586 З початку Кембрійсього періоду, концентрація атмосферного кисню змінювалася від 15% до 35% від загального об'єму атмосфери. Максимум в 35% було досягнуто наприкінці Кам'яновугільного періоду (приблизно 300 мільйонів років тому), на це могло вплинути велика кількість комах і амфібій в той час. У часи людської діяльності, такої як спалювання горючих копалин, змінювалася відносна концентрація двоокису вуглецю, в той час як вплив на концентрацію кисню не такий значний.

Приріст O2 в атмосфері Землі. Червона і зелена лінії показують діапазон значень, в той час як шкала часу має вимір в мільярди років тому (Ga).
Стадія 1 (3.85–2.45 Ga): Практично немає O2 в атмосфері.
Стадія 2 (2.45–1.85 Ga): O2 вироблявся, але поглинався океанами і скелями.
Стадія 3 (1.85–0.85 Ga): O2 починає виділятися в вигляді газу з океанів, але поглинається поверхнями землі і формує озонний шар.
Стадії 4 і 5 (0.85 Ga–до теперішнього): Поглиначі O2 наповнені, газ накопичується.

Вплив на життя Редагувати

Накопичення кисню в атмосфері часто вважають можливою причиною при великомасштабних подіях в еволюції живого, таких як поява багатоклітинних організмів і едіакарської фауни, з кембрійським вибухом, тенденціями в змінах розміру тіл тварин, а також з іншими подіями зникнення і появи видів.

Великий розмір комах і амфібій в Кам'яновугільний період, коли концентрацію кисню в атмосфері сягала 35%, пов'язують із граничною роллю дифузії в метаболізмі цих організмів. Але Холдейн в своєму есе вказує на те, що це буде справедливим лише для комах. Однак, біологічна основа для такої кореляції не є твердо доведеною, і багато ліній доказів показують, що концентрація кисню не є обмежувачем у розмірах сучасних комах. Немає чіткої кореляції між атмосферним киснем і максимальним розміром тіла де-небудь в геологічних літописах. Екологічні обмеження можуть краще пояснити мініатюрний розмір метеликів в пост-кам'яновугільний період - наприклад, поява літаючих конкурентів, таких як птерозаври, птахи і кажани.

Підвищення концентрації кисню називають джерелом різноманітності еволюції, хоча фізіологічні аргументи таких тверджень піддаються сумнівам, і взаємозв'язок між зміною концентрації кисню і темпами еволюції не однозначний. Найбільш відомий факт зв'язку між киснем і еволюцією відбувався наприкінці останнього зледеніння Землі-сніжки, де вперше знайдені залишки складного багатоклітинного життя. В період низької концентрації кисню і до еволюції в фіксації азоту, біологічно-доступні сполуки азоту були в обмеженій кількості і періодичні "азотні кризи" могли вплинути на те що океан був негостинним для життя. Значні концентрації кисню були лише однією з передумов для еволюції складного життя. Моделі, що засновані на уніформіських принципах (тобто екстраполяція динаміки теперішнього океану на глибоке минуле) припускають, що така концентрація була досягнута лише не задовго до першої появи метазою в скам'янілих рештках. Далі, безкисневі або іншими словами хімічно "неблагоприємні" океанічні умови, які схожі на ті, що перешкоджали макроскопічному життю з інтервалами повторно виникають під час раннього Кембрію, а також в пізньому Крейдяному періоді – без видимого впливу на форми життя того часу. Це дає підставу припускати, що геохімічні свідчення знайдені в океанічних відкладеннях зображають тодішню атмосферу по іншому в докембрійський період - можливо в результаті фундаментально відмінного кругообігу поживних речовин при відсутніх тваринах, що живляться планктоном.

Примітки Редагувати

  1. . Архів оригіналу за 25 червня 2014. Процитовано 18 квітня 2017. 
  2. Zimmer, Carl (3 жовтня 2013). . New York Times. Архів оригіналу за 16 травня 2020. Процитовано 3 жовтня 2013. 
  3. Dutkiewicz, A.; Volk, H.; George, S. C.; Ridley, J.; Buick, R. (2006). Biomarkers from Huronian oil-bearing fluid inclusions: an uncontaminated record of life before the Great Oxidation Event. Geology 34 (6): 437. Bibcode:2006Geo....34..437D. doi:10.1130/G22360.1. 
  4. Anbar, A.; Duan, Y.; Lyons, T.; Arnold, G.; Kendall, B.; Creaser, R.; Kaufman, A.; Gordon, G.; Scott, C.; Garvin, J.; Buick, R. (2007). A whiff of oxygen before the great oxidation event?. Science 317 (5846): 1903–1906. Bibcode:2007Sci...317.1903A. PMID 17901330. doi:10.1126/science.1140325. 
  5. Dole, M. (1965). The Natural History of Oxygen. The Journal of General Physiology 49 (1): Suppl:Supp5–27. PMC 2195461. PMID 5859927. doi:10.1085/jgp.49.1.5. 
  6. Frei, R.; Gaucher, C.; Poulton, S. W.; Canfield, D. E. (2009). Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes. Nature 461 (7261): 250–253. Bibcode:2009Natur.461..250F. PMID 19741707. doi:10.1038/nature08266. Загальний огляд. 
  7. ↑ Butterfield, N. J. (2007). Macroevolution and macroecology through deep time. Palaeontology 50 (1): 41–55. doi:10.1111/j.1475-4983.2006.00613.x. 
  8. Freeman, Scott (2005). Biological Science, 2nd. Upper Saddle River, NJ: Pearson – Prentice Hall. с. 214, 586. ISBN 0-13-140941-7. 
  9. ↑ Butterfield, N. J. (2009). Oxygen, animals and oceanic ventilation: An alternative view. Geobiology 7 (1): 1–7. PMID 19200141. doi:10.1111/j.1472-4669.2009.00188.x. 
  10. Berner, R. A. (Sep 1999). Atmospheric oxygen over Phanerozoic time (Free full text). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 (20): 10955–10957. Bibcode:1999PNAS...9610955B. ISSN 0027-8424. PMC 34224. PMID 10500106. doi:10.1073/pnas.96.20.10955. 
  11. Emsley, John (2001). Oxygen. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. с. 297–304. ISBN 0-19-850340-7. 
  12. J.B.S. Haldane in "On Being the Right Size" paragraph 7
  13. Navarro-González, Rafaell; McKay, Christopher P.; Nna Mvondo, Delphine (Jul 2001). A possible nitrogen crisis for Archaean life due to reduced nitrogen fixation by lightning. Nature 412 (5 July 2001): 61–64. PMID 11452304. doi:10.1038/35083537. 
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Do viniknennya fotosintezu v atmosferi Zemli ne bulo vilnogo oksigenu O2 2 Fotosintezuyuchi organizmi prokarioti sho v procesi zhittyediyalnosti viroblyali O2 zhili za dovgo do pershogo nakopichennya kisnyu v atmosferi 3 mozhlivo vzhe 3 5 milyardi rokiv tomu Kisen yakij voni viroblyali shvidko zabiravsya z atmosferi cherez vivitryuvannya mineraliv osoblivo takih sho mistili zalizo Take masove irzhavinnya prizvelo do oksidu zaliza na dni okeanu utvoryuyuchi zalizisti kvarciti Kisen pochav zalishatisya v atmosferi v nevelikih kilkostyah lishe 50 miljoniv rokiv do pochatku velikoyi kisnevoyi katastrofi 4 Taka masova oksigenaciya atmosferi prizvela do shvidkogo nakopichennya vilnogo kisnyu Pri teperishnih tempah pervinnoyi produkciyi sogodnishnya koncentraciya kisnyu mozhe viroblyatisya za dopomogoyu organizmiv sho zdijsnyuyut fotosintez za 2 000 rokiv 5 Pri vidsutnosti roslin shvidkist oksigenaciyi shlyahom fotosintezu bula povilnisha v dokembrijskomu periodi i koncentraciya O2 syagali menshe nizh 10 sogodnishnih i jmovirno znachno kolivalisya kisen mig navit znikati iz atmosferi znovu blizko 1 9 milyardiv rokiv tomu 6 Taki fluktuaciyi koncentraciyi kisnyu malo vplivali na todishnye zhittya oskilki masovogo vimirannya ne zafiksovano do poyavi skladnih zhivih organizmiv priblizno na pochatku Kembrijskogo periodu 541 miljoniv rokiv tomu 7 Taka prisutnist O2 v atmosferi dala zhittyu novih mozhlivostej Aerobnij metabolizm stav bilsh efektivnim nizh anaerobnij sposib a takozh nayavnist kisnyu odnoznachno stvorilo novi umovi dlya poshirennya zhittya 8 214 586 9 Z pochatku Kembrijsogo periodu koncentraciya atmosfernogo kisnyu zminyuvalasya vid 15 do 35 vid zagalnogo ob yemu atmosferi 10 Maksimum v 35 bulo dosyagnuto naprikinci Kam yanovugilnogo periodu priblizno 300 miljoniv rokiv tomu na ce moglo vplinuti velika kilkist komah i amfibij v toj chas 9 U chasi lyudskoyi diyalnosti takoyi yak spalyuvannya goryuchih kopalin zminyuvalasya vidnosna koncentraciya dvookisu vuglecyu v toj chas yak vpliv na koncentraciyu kisnyu ne takij znachnij 11 Pririst O2 v atmosferi Zemli Chervona i zelena liniyi pokazuyut diapazon znachen v toj chas yak shkala chasu maye vimir v milyardi rokiv tomu Ga Stadiya 1 3 85 2 45 Ga Praktichno nemaye O2 v atmosferi Stadiya 2 2 45 1 85 Ga O2 viroblyavsya ale poglinavsya okeanami i skelyami Stadiya 3 1 85 0 85 Ga O2 pochinaye vidilyatisya v viglyadi gazu z okeaniv ale poglinayetsya poverhnyami zemli i formuye ozonnij shar Stadiyi 4 i 5 0 85 Ga do teperishnogo Poglinachi O2 napovneni gaz nakopichuyetsya 1 Vpliv na zhittya RedaguvatiHronologiya zhittyaP O R 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 vodaOdnoklitinnifotosintezYaderniBagatoklitinnichlenistonogi molyuskiNazemne zhittyaRosliniDinozavri SsavciKvitiPtahi Primati pervisna Zemlya poyava vodi pervisne zhittya meteoritne bombarduvannya vilnij kisen atmosfernij kisen kisneva katastrofa stateve rozmnozhennya pershi roslini ediakarska biota kembrijskij vibuh tetrapodi gominidiFanerozojProterozojArhejGadejPongolaGuronZemlya snizhkaAndijskeKaruChetvertinneZledeninnya Masshtab shkali mln rokiv nbsp Divitsya takozh istorichni osi lyudini i prirodi Nakopichennya kisnyu v atmosferi chasto vvazhayut mozhlivoyu prichinoyu pri velikomasshtabnih podiyah v evolyuciyi zhivogo takih yak poyava bagatoklitinnih organizmiv i ediakarskoyi fauni z kembrijskim vibuhom tendenciyami v zminah rozmiru til tvarin a takozh z inshimi podiyami zniknennya i poyavi vidiv 9 Velikij rozmir komah i amfibij v Kam yanovugilnij period koli koncentraciyu kisnyu v atmosferi syagala 35 pov yazuyut iz granichnoyu rollyu difuziyi v metabolizmi cih organizmiv Ale Holdejn v svoyemu ese 12 vkazuye na te sho ce bude spravedlivim lishe dlya komah Odnak biologichna osnova dlya takoyi korelyaciyi ne ye tverdo dovedenoyu i bagato linij dokaziv pokazuyut sho koncentraciya kisnyu ne ye obmezhuvachem u rozmirah suchasnih komah 9 Nemaye chitkoyi korelyaciyi mizh atmosfernim kisnem i maksimalnim rozmirom tila de nebud v geologichnih litopisah 9 Ekologichni obmezhennya mozhut krashe poyasniti miniatyurnij rozmir metelikiv v post kam yanovugilnij period napriklad poyava litayuchih konkurentiv takih yak pterozavri ptahi i kazhani 9 Pidvishennya koncentraciyi kisnyu nazivayut dzherelom riznomanitnosti evolyuciyi hocha fiziologichni argumenti takih tverdzhen piddayutsya sumnivam i vzayemozv yazok mizh zminoyu koncentraciyi kisnyu i tempami evolyuciyi ne odnoznachnij 9 Najbilsh vidomij fakt zv yazku mizh kisnem i evolyuciyeyu vidbuvavsya naprikinci ostannogo zledeninnya Zemli snizhki de vpershe znajdeni zalishki skladnogo bagatoklitinnogo zhittya V period nizkoyi koncentraciyi kisnyu i do evolyuciyi v fiksaciyi azotu biologichno dostupni spoluki azotu buli v obmezhenij kilkosti 13 i periodichni azotni krizi mogli vplinuti na te sho okean buv negostinnim dlya zhittya 9 Znachni koncentraciyi kisnyu buli lishe odniyeyu z peredumov dlya evolyuciyi skladnogo zhittya 9 Modeli sho zasnovani na uniformiskih principah tobto ekstrapolyaciya dinamiki teperishnogo okeanu na gliboke minule pripuskayut sho taka koncentraciya bula dosyagnuta lishe ne zadovgo do pershoyi poyavi metazoyu v skam yanilih reshtkah 9 Dali bezkisnevi abo inshimi slovami himichno neblagopriyemni okeanichni umovi yaki shozhi na ti sho pereshkodzhali makroskopichnomu zhittyu z intervalami povtorno vinikayut pid chas rannogo Kembriyu a takozh v piznomu Krejdyanomu periodi bez vidimogo vplivu na formi zhittya togo chasu 9 Ce daye pidstavu pripuskati sho geohimichni svidchennya znajdeni v okeanichnih vidkladennyah zobrazhayut todishnyu atmosferu po inshomu v dokembrijskij period mozhlivo v rezultati fundamentalno vidminnogo krugoobigu pozhivnih rechovin pri vidsutnih tvarinah sho zhivlyatsya planktonom 7 9 Primitki Redaguvati Arhivovana kopiya Arhiv originalu za 25 chervnya 2014 Procitovano 18 kvitnya 2017 Zimmer Carl 3 zhovtnya 2013 Earth s Oxygen A Mystery Easy to Take for Granted New York Times Arhiv originalu za 16 travnya 2020 Procitovano 3 zhovtnya 2013 Dutkiewicz A Volk H George S C Ridley J Buick R 2006 Biomarkers from Huronian oil bearing fluid inclusions an uncontaminated record of life before the Great Oxidation Event Geology 34 6 437 Bibcode 2006Geo 34 437D doi 10 1130 G22360 1 Anbar A Duan Y Lyons T Arnold G Kendall B Creaser R Kaufman A Gordon G Scott C Garvin J Buick R 2007 A whiff of oxygen before the great oxidation event Science 317 5846 1903 1906 Bibcode 2007Sci 317 1903A PMID 17901330 doi 10 1126 science 1140325 Dole M 1965 The Natural History of Oxygen The Journal of General Physiology 49 1 Suppl Supp5 27 PMC 2195461 PMID 5859927 doi 10 1085 jgp 49 1 5 Frei R Gaucher C Poulton S W Canfield D E 2009 Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes Nature 461 7261 250 253 Bibcode 2009Natur 461 250F PMID 19741707 doi 10 1038 nature08266 Zagalnij oglyad a b Butterfield N J 2007 Macroevolution and macroecology through deep time Palaeontology 50 1 41 55 doi 10 1111 j 1475 4983 2006 00613 x Freeman Scott 2005 Biological Science 2nd Upper Saddle River NJ Pearson Prentice Hall s 214 586 ISBN 0 13 140941 7 a b v g d e zh i k l m n Butterfield N J 2009 Oxygen animals and oceanic ventilation An alternative view Geobiology 7 1 1 7 PMID 19200141 doi 10 1111 j 1472 4669 2009 00188 x Berner R A Sep 1999 Atmospheric oxygen over Phanerozoic time Free full text Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 20 10955 10957 Bibcode 1999PNAS 9610955B ISSN 0027 8424 PMC 34224 PMID 10500106 doi 10 1073 pnas 96 20 10955 Emsley John 2001 Oxygen Nature s Building Blocks An A Z Guide to the Elements Oxford England UK Oxford University Press s 297 304 ISBN 0 19 850340 7 J B S Haldane in On Being the Right Size paragraph 7 Navarro Gonzalez Rafaell McKay Christopher P Nna Mvondo Delphine Jul 2001 A possible nitrogen crisis for Archaean life due to reduced nitrogen fixation by lightning Nature 412 5 July 2001 61 64 PMID 11452304 doi 10 1038 35083537 accessdate vimagaye url dovidka Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Geologichna istoriya kisnyu amp oldid 36121995