Sayari yetu ni mfumo changamano ambao umekuwa ukiendelezwa kwa nguvu kwa zaidi ya miaka bilioni 4.5. Vipengele vyote vya mfumo huu (mwili thabiti wa Dunia, hydrosphere, anga, biosphere), kuingiliana na kila mmoja, hubadilika mara kwa mara katika uhusiano mgumu, wakati mwingine usio wazi. Dunia ya kisasa ni matokeo ya kati ya mageuzi haya marefu.
Moja ya vipengele muhimu zaidi vya mfumo ambao Dunia ni - angahewa, ambayo inagusana moja kwa moja na lithosphere, na shell ya maji, na biosphere, na kwa mionzi ya jua. Katika hatua fulani za maendeleo ya sayari yetu, angahewa imepitia mabadiliko makubwa sana yenye matokeo makubwa. Mojawapo ya mabadiliko hayo ya kimataifa yanaitwa janga la oksijeni. Umuhimu wa tukio hili katika historia ya Dunia ni kubwa sana. Baada ya yote, ilikuwa pamoja naye kwamba maendeleo zaidi ya maisha kwenye sayari yaliunganishwa.
Janga la oksijeni ni nini
Neno hilo lilitokea mwanzoni mwa nusu ya pili ya karne ya 20, wakati, kwa msingi wa uchunguzi wa michakato ya mchanga wa Precambrian,hitimisho kuhusu ongezeko la ghafla la maudhui ya oksijeni hadi 1% ya kiasi chake cha sasa (pointi za Pasteur). Kama matokeo, angahewa ilichukua tabia ya kuongeza vioksidishaji. Hii, kwa upande wake, ilisababisha ukuzaji wa aina za maisha zinazotumia upumuaji wa oksijeni kwa ufanisi zaidi badala ya uchachushaji wa enzymatic (glycolysis).
Utafiti wa kisasa umefanya masahihisho makubwa kwa nadharia iliyokuwapo hapo awali, ikionyesha kwamba maudhui ya oksijeni duniani kabla na baada ya mpaka wa Archean-Proterozoic yalibadilika-badilika sana, na kwa ujumla historia ya angahewa ni ngumu zaidi kuliko hapo awali. mawazo.
Hali ya kale na shughuli za maisha ya awali
Muundo wa msingi wa angahewa hauwezi kuthibitishwa kwa usahihi kabisa, na haikuwezekana kwamba ilikuwa mara kwa mara katika enzi hiyo, lakini ni wazi kwamba ilitokana na gesi za volkeno na bidhaa za mwingiliano wao na miamba. ya uso wa dunia. Ni muhimu kwamba kati yao hakuwezi kuwa na oksijeni - sio bidhaa ya volkeno. Kwa hivyo, hali ya hewa ya mapema ilikuwa ya kurejesha. Takriban oksijeni yote ya angahewa ina asili ya viumbe hai.
Hali za kijiokemikali na kutengwa kwa hewa pengine zilichangia kuundwa kwa mikeka - jumuiya za tabaka za viumbe vya prokaryotic, na baadhi yao tayari zinaweza kutekeleza usanisinuru (kwanza anoksijeni, kwa mfano, kulingana na sulfidi hidrojeni). Hivi karibuni, inaonekana tayari katika nusu ya kwanza ya Archean, cyanobacteria ilipata usanisinuru wa oksijeni yenye nishati nyingi.ambayo ikawa mhusika wa mchakato huo, ambao ulipokea jina la janga la oksijeni Duniani.
Maji, angahewa na oksijeni kwenye Archean
Lazima ikumbukwe kwamba mandhari ya zamani ilitofautishwa kimsingi na ukweli kwamba si halali kusema juu ya mpaka thabiti wa nchi kavu na bahari kwa enzi hiyo kutokana na mmomonyoko mkubwa wa ardhi kwa sababu ya ukosefu wa mimea.. Itakuwa sahihi zaidi kufikiria maeneo makubwa ambayo mara nyingi yamejaa mafuriko na ukanda wa pwani usio na utulivu, hali kama hizo ndizo zilikuwa hali za uwepo wa mikeka ya cyanobacteria.
Oksijeni iliyotolewa nao - bidhaa taka - iliingia baharini na kwenda chini, na kisha kwenye tabaka za juu za angahewa ya Dunia. Katika maji, aliweka oksidi ya metali zilizoyeyushwa, haswa chuma, angani - gesi ambazo zilikuwa sehemu yake. Kwa kuongeza, ilitumika kwenye oxidation ya suala la kikaboni. Hakuna mrundikano wa oksijeni ulifanyika, ni ongezeko la ndani tu la ukolezi wake ulifanyika.
Kuanzishwa kwa muda mrefu kwa angahewa ya vioksidishaji
Kwa sasa, kuongezeka kwa oksijeni kwenye mwisho wa Archean kunahusishwa na mabadiliko katika mfumo wa tectonic wa Dunia (uundaji wa ukoko halisi wa bara na uundaji wa tectonics za sahani) na mabadiliko katika asili ya shughuli za volkano inayosababishwa na yao. Ilisababisha kupungua kwa athari ya chafu na glaciation ndefu ya Huron, ambayo ilidumu kutoka miaka 2.1 hadi 2.4 bilioni. Inajulikana pia kuwa kuruka (kama miaka bilioni 2 iliyopita) kulifuatiwa na kushuka kwa kiwango cha oksijeni, sababu ambazo bado hazijaeleweka.
Wakati wa karibu kipindi chote cha Proterozoic, hadi miaka milioni 800 iliyopita, mkusanyiko wa oksijeni katika angahewa ulibadilika-badilika, ukisalia, hata hivyo, kwa wastani wa chini sana, ingawa tayari ulikuwa juu kuliko katika Archean. Inachukuliwa kuwa muundo kama huo usio na utulivu wa anga unahusishwa sio tu na shughuli za kibaolojia, lakini pia kwa kiasi kikubwa na matukio ya tectonic na utawala wa volkano. Tunaweza kusema kwamba janga la oksijeni katika historia ya Dunia lilidumu kwa karibu miaka bilioni 2 - halikuwa tukio kubwa kama mchakato mrefu changamano.
Maisha na oksijeni
Kuonekana kwa oksijeni isiyolipishwa ndani ya bahari na angahewa kama mabaki ya usanisinuru kumesababisha kuibuka kwa viumbe hai vyenye uwezo wa kufyonza na kutumia gesi hii yenye sumu maishani. Hii kwa kiasi inaelezea ukweli kwamba oksijeni haikukusanyika kwa muda mrefu kama huo: aina za maisha zilionekana haraka sana kuitumia.
Mlipuko wa oksijeni kwenye mpaka wa Archean-Proterozoic unahusiana na kinachojulikana kama tukio la Lomagundi-Yatulian, hitilafu ya isotopu ya kaboni ambayo imepitia mzunguko wa kikaboni. Inawezekana kwamba kuongezeka huku kulisababisha kuongezeka kwa maisha ya awali ya aerobiki, kama ilivyoonyeshwa na biota ya Francville ya takriban miaka bilioni 2.1 iliyopita, ambayo inajumuisha wanaodaiwa kuwa viumbe wa kwanza wa seli nyingi duniani.
Hivi karibuni, kama ilivyobainishwa tayari, maudhui ya oksijeni yalipungua na kisha kubadilika-badilika kulingana na thamani za chini kabisa. Labda mwanga wa maisha ambao ulisababisha kuongezeka kwa matumizi ya oksijeni,ambayo bado ilikuwa ndogo sana, ilicheza jukumu fulani katika anguko hili? Hata hivyo, katika siku zijazo, aina fulani ya "mifuko ya oksijeni" ilikuwa lazima kutokea, ambapo maisha ya aerobics yalikuwepo kwa raha na kufanya majaribio ya mara kwa mara ya "kufikia kiwango cha seli nyingi."
Madhara na umuhimu wa janga la oksijeni
Kwa hivyo, mabadiliko ya kimataifa katika muundo wa angahewa hayakuwa, kama ilivyokuwa, janga. Hata hivyo, matokeo yao yalibadilisha sana sayari yetu.
Miundo ya maisha iliibuka ambayo hujenga shughuli zao za maisha kwenye upumuaji bora wa oksijeni, ambao uliweka masharti ya awali ya matatizo ya ubora wa biosphere. Kwa upande wake, haingewezekana bila kufanyizwa kwa tabaka la ozoni la angahewa la Dunia - tokeo lingine la kuonekana kwa oksijeni ya bure ndani yake.
Aidha, viumbe vingi vya anaerobic havikuweza kukabiliana na uwepo wa gesi hii fujo katika makazi yao na kufa, huku wengine wakilazimika kujizuia kuishi katika "mifuko" isiyo na oksijeni. Kulingana na usemi wa kitamathali wa mwanasayansi wa Soviet na Urusi, mwanabiolojia G. A. Zavarzin, biolojia "iligeuka ndani" kama matokeo ya janga la oksijeni. Tokeo la hili lilikuwa tukio kubwa la pili la oksijeni mwishoni mwa Proterozoic, ambalo lilisababisha uundaji wa mwisho wa maisha ya seli nyingi.
