Մեր մոլորակը բարդ համակարգ է, որը դինամիկ կերպով զարգանում է ավելի քան 4,5 միլիարդ տարի: Այս համակարգի բոլոր բաղադրիչները (Երկրի պինդ մարմինը, հիդրոսֆերան, մթնոլորտը, կենսոլորտը), փոխազդելով միմյանց հետ, շարունակաբար փոխվում են բարդ, երբեմն ոչ ակնհայտ հարաբերությունների մեջ: Ժամանակակից Երկիրը այս երկար էվոլյուցիայի միջանկյալ արդյունքն է:
Համակարգի ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկը, որն իրենից ներկայացնում է Երկիրը, մթնոլորտը, որն անմիջական շփման մեջ է լիտոսֆերայի և ջրային թաղանթի, և կենսոլորտի և արևի ճառագայթման հետ: Մեր մոլորակի զարգացման որոշ փուլերում մթնոլորտը ենթարկվել է շատ էական փոփոխությունների՝ հեռուն գնացող հետեւանքներով։ Նման գլոբալ փոփոխությունը կոչվում է թթվածնային աղետ: Այս իրադարձության նշանակությունը Երկրի պատմության մեջ բացառիկ մեծ է։ Չէ՞ որ հենց նրա հետ է կապված մոլորակի վրա կյանքի հետագա զարգացումը։
Ի՞նչ է թթվածնային աղետը
Եզրույթն առաջացել է 20-րդ դարի երկրորդ կեսի սկզբին, երբ, հիմնվելով նախաքեմբրյան նստվածքի գործընթացների ուսումնասիրության վրա,եզրակացություն թթվածնի պարունակության կտրուկ աճի մասին մինչև դրա ներկայիս քանակի 1%-ը (Պաստերի միավորներ): Արդյունքում մթնոլորտը ստանձնեց կայուն օքսիդացող բնույթ։ Սա, իր հերթին, հանգեցրեց կյանքի ձևերի զարգացմանը, որոնք օգտագործում են շատ ավելի արդյունավետ թթվածնային շնչառություն՝ ֆերմենտային խմորման (գլիկոլիզ) փոխարեն:
Ժամանակակից հետազոտությունները զգալի ճշգրտումներ են կատարել նախկինում գոյություն ունեցող տեսության մեջ՝ ցույց տալով, որ Երկրի վրա թթվածնի պարունակությունը Արխե-Պրոտերոզոյան սահմանից առաջ և հետո զգալիորեն տատանվել է, և ընդհանուր առմամբ մթնոլորտի պատմությունը շատ ավելի բարդ է, քան նախկինում։ մտածեցի.
Հնագույն մթնոլորտ և պարզունակ կյանքի գործունեությունը
Մթնոլորտի առաջնային բաղադրությունը բացարձակ ճշգրտությամբ հնարավոր չէ հաստատել, և դժվար թե այն հաստատուն լիներ այդ դարաշրջանում, բայց պարզ է, որ այն հիմնված էր հրաբխային գազերի և ապարների հետ դրանց փոխազդեցության արգասիքների վրա։ երկրի մակերեսին. Հատկանշական է, որ նրանց մեջ թթվածին չէր կարող լինել՝ դա հրաբխային արտադրանք չէ։ Այսպիսով, վաղ մթնոլորտը վերականգնողական էր: Մթնոլորտային գրեթե ողջ թթվածինը կենսագենիկ ծագում ունի։
Երկրաքիմիական և մեկուսացման պայմանները, հավանաբար, նպաստել են գորգերի ձևավորմանը՝ պրոկարիոտ օրգանիզմների շերտավոր համայնքներ, և նրանցից ոմանք արդեն կարող էին ֆոտոսինթեզ իրականացնել (առաջինը՝ անթթվածին, օրինակ՝ ջրածնի սուլֆիդի հիման վրա): Շատ շուտով, ըստ երևույթին, արդեն Արքեայի առաջին կեսին, ցիանոբակտերիաները տիրապետեցին բարձր էներգիայի թթվածնի ֆոտոսինթեզին,որը դարձավ Երկրի վրա թթվածնային աղետի անվանումը ստացած գործընթացի մեղավորը։
Ջուր, մթնոլորտ և թթվածին Արքեում
Պետք է հիշել, որ պարզունակ լանդշաֆտն առանձնանում էր հիմնականում նրանով, որ դժվար թե իրավաչափ լինի խոսել այդ դարաշրջանի համար կայուն ցամաքային-ծով սահմանի մասին՝ բույսերի բացակայության պատճառով հողի ինտենսիվ էրոզիայի պատճառով։. Ավելի ճիշտ կլինի պատկերացնել հսկայական տարածքները, որոնք հաճախ ողողված են խիստ անկայուն ափամերձ գիծով, ինչպիսին էին ցիանոբակտերիալ գորգերի գոյության պայմանները:
Նրանց կողմից թողարկված թթվածինը` թափոնները, մտել է օվկիանոս և ներթափանցել Երկրի մթնոլորտի ստորին, այնուհետև Երկրի մթնոլորտի վերին շերտերը: Ջրի մեջ նա օքսիդացնում էր լուծված մետաղները, հիմնականում երկաթը, մթնոլորտում՝ գազերը, որոնք դրա մի մասն էին: Բացի այդ, այն ծախսվել է օրգանական նյութերի օքսիդացման վրա։ Թթվածնի կուտակում տեղի չի ունեցել, տեղի է ունեցել միայն դրա կոնցենտրացիայի տեղական աճ։
Օքսիդացնող մթնոլորտի երկարատև հաստատում
Ներկայումս Արխեայի վերջի թթվածնի ալիքը կապված է Երկրի տեկտոնական ռեժիմի փոփոխությունների (իրական մայրցամաքային ընդերքի ձևավորում և ափսե տեկտոնիկայի ձևավորում) և հրաբխային ակտիվության բնույթի փոփոխության հետ, որը պայմանավորված է նրանց. Դա հանգեցրեց ջերմոցային էֆեկտի նվազմանը և երկար Հուրոնի սառցադաշտին, որը տևեց 2,1-ից մինչև 2,4 միլիարդ տարի: Հայտնի է նաև, որ թռիչքին (մոտ 2 միլիարդ տարի առաջ) հետևել է թթվածնի պարունակության անկումը, որի պատճառները դեռևս պարզ չեն։
Գրեթե ամբողջ Պրոտերոզոյական շրջանի ընթացքում՝ մինչև 800 միլիոն տարի առաջ, մթնոլորտում թթվածնի կոնցենտրացիան տատանվել է, սակայն միջինում մնալով շատ ցածր, թեև արդեն ավելի բարձր է, քան Արխեում: Ենթադրվում է, որ մթնոլորտի նման անկայուն կազմը կապված է ոչ միայն կենսաբանական ակտիվության, այլև մեծ չափով տեկտոնական երևույթների և հրաբխային ռեժիմի հետ։ Կարելի է ասել, որ Երկրի պատմության մեջ թթվածնային աղետը ձգվել է գրեթե 2 միլիարդ տարի, դա ոչ այնքան իրադարձություն էր, որքան երկար բարդ գործընթաց։
Կյանք և թթվածին
Օվկիանոսում և մթնոլորտում ազատ թթվածնի հայտնվելը որպես ֆոտոսինթեզի կողմնակի արտադրանք հանգեցրել է աերոբ օրգանիզմների զարգացմանը, որոնք կարող են յուրացնել և օգտագործել այս թունավոր գազը կյանքում: Սա մասամբ բացատրում է այն փաստը, որ թթվածինը այդքան երկար ժամանակ չի կուտակվել. կյանքի ձևերը բավականին արագ են հայտնվել այն օգտագործելու համար։
Արխեա-պրոտերոզոյան սահմանի վրա պայթել է թթվածինը, որը փոխկապակցված է այսպես կոչված Լոմագունդի-Յատուլյան իրադարձության հետ՝ ածխածնի իզոտոպային անոմալիա, որն անցել է օրգանական ցիկլով: Հնարավոր է, որ այս աճը հանգեցրեց վաղ aerobic կյանքի վերելքին, ինչպես օրինակ է Ֆրանկվիլի բիոտան, որը թվագրված է մոտ 2,1 միլիարդ տարի առաջ, որը ներառում է ենթադրաբար Երկրի վրա առաջին պարզունակ բազմաբջիջ օրգանիզմները::
Շուտով, ինչպես արդեն նշվեց, թթվածնի պարունակությունն իջավ, այնուհետև տատանվեց բավականին ցածր արժեքների շուրջ: Միգուցե կյանքի բռնկում, որն առաջացրել է թթվածնի սպառման ավելացում,որը դեռ շատ փոքր էր, որոշակի դեր խաղաց այս աշնանը։ Ապագայում, սակայն, պետք է առաջանային ինչ-որ «թթվածնի գրպաններ», որտեղ աերոբիկ կյանքը գոյություն ուներ բավականին հարմարավետ և բազմիցս փորձում էին «հասնել բազմաբջջային մակարդակին»::
Թթվածնային աղետի հետևանքներն ու նշանակությունը
Այնպես որ, մթնոլորտի բաղադրության գլոբալ փոփոխությունները, ինչպես պարզվեց, աղետալի չէին։ Այնուամենայնիվ, դրանց հետևանքները իսկապես արմատապես փոխեցին մեր մոլորակը։
Հայտնվեցին կյանքի ձևեր, որոնք իրենց կենսագործունեությունը կառուցում են բարձր արդյունավետ թթվածնային շնչառության վրա, ինչը նախադրյալներ ստեղծեց կենսոլորտի հետագա որակական բարդացման համար։ Իր հերթին, դա հնարավոր չէր լինի առանց Երկրի մթնոլորտի օզոնային շերտի ձևավորման՝ դրանում ազատ թթվածնի հայտնվելու ևս մեկ հետևանք։։
Բացի այդ, շատ անաէրոբ օրգանիզմներ չկարողացան հարմարվել այս ագրեսիվ գազի առկայությանը իրենց միջավայրում և մահացան, իսկ մյուսները ստիպված եղան սահմանափակվել իրենց գոյությամբ առանց թթվածնի «գրպաններում»: Խորհրդային և ռուս գիտնական, մանրէաբան Գ. Դրա հետևանքը երկրորդ մեծ թթվածնային իրադարձությունն էր Պրոտերոզոյան դարաշրջանի վերջում, որը հանգեցրեց բազմաբջիջ կյանքի վերջնական ձևավորմանը:
