Манай гараг бол 4.5 тэрбум гаруй жилийн турш динамикаар хөгжиж ирсэн цогц систем юм. Энэхүү системийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд (Дэлхийн хатуу биет, гидросфер, агаар мандал, шим мандал) бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, нарийн төвөгтэй, заримдаа тодорхой бус харилцаанд тасралтгүй өөрчлөгддөг. Орчин үеийн Дэлхий бол энэхүү урт хугацааны хувьслын завсрын үр дүн юм.
Дэлхий бол системийн хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг бол литосфер, усны бүрхүүл, шим мандал, нарны цацрагтай шууд харьцдаг агаар мандал юм. Манай гаригийн хөгжлийн зарим үе шатанд агаар мандалд маш их өөрчлөлт гарч, асар их үр дагаварт хүргэсэн. Ийм нэг дэлхийн өөрчлөлтийг хүчилтөрөгчийн сүйрэл гэж нэрлэдэг. Дэлхийн түүхэнд энэ үйл явдлын ач холбогдол онцгой агуу юм. Эцсийн эцэст, энэ гараг дээрх амьдралын цаашдын хөгжил түүнтэй холбоотой байсан.
Хүчилтөрөгчийн сүйрэл гэж юу вэ
Энэ нэр томъёо нь 20-р зууны хоёрдугаар хагасын эхээр Кембрийн өмнөх тунадасжилтын үйл явцыг судалсны үндсэн дээр үүссэн. Хүчилтөрөгчийн агууламж одоогийн хэмжээнээс 1% хүртэл огцом нэмэгдсэн тухай дүгнэлт (Пастерийн оноо). Үүний үр дүнд агаар мандал нь тогтвортой исэлдүүлэгч шинж чанартай болсон. Энэ нь эргээд ферментийн исгэх (гликолиз)-ийн оронд илүү үр дүнтэй хүчилтөрөгчөөр амьсгалах амьдралын хэлбэрийг бий болгоход хүргэсэн.
Орчин үеийн судалгаанууд урьд өмнө нь байсан онолд ихээхэн сайжруулалт хийж, архей-протерозойн хилийн өмнө болон дараа нь дэлхий дээрх хүчилтөрөгчийн агууламж ихээхэн хэлбэлзэлтэй байсан бөгөөд ерөнхийдөө агаар мандлын түүх өмнөхөөсөө хамаагүй илүү төвөгтэй болохыг харуулж байна. гэж бодсон.
Эртний уур амьсгал, эртний амьдралын үйл ажиллагаа
Агаар мандлын анхдагч найрлагыг туйлын нарийвчлалтайгаар тогтоох боломжгүй, тэр үед энэ нь тогтмол байх магадлал бага байсан ч галт уулын хий, тэдгээрийн чулуулагтай харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүнд үндэслэсэн нь тодорхой байна. дэлхийн гадаргуугийн. Тэдний дунд хүчилтөрөгч байхгүй байсан нь чухал юм - энэ нь галт уулын бүтээгдэхүүн биш юм. Эрт үеийн уур амьсгал нь ийм байдлаар нөхөн сэргээгдэх чадвартай байв. Бараг бүх агаар мандлын хүчилтөрөгч биоген гаралтай.
Геохимийн болон дулаалгын нөхцөл нь прокариот организмын давхаргат бүлгэмдэл дэвсгэр үүсэхэд нөлөөлсөн байх магадлалтай бөгөөд тэдгээрийн зарим нь аль хэдийн фотосинтез хийж чаддаг байсан (эхний хүчилтөрөгч, жишээлбэл, устөрөгчийн сульфид дээр үндэслэсэн). Тун удалгүй, архейн эхний хагаст цианобактери нь өндөр энергитэй хүчилтөрөгчийн фотосинтезийг эзэмшсэн бололтой. Дэлхий дээрх хүчилтөрөгчийн сүйрлийн нэрийг хүлээн авсан үйл явцын буруутан болсон.
Археан дахь ус, агаар мандал, хүчилтөрөгч
Анхны ландшафт нь ургамлын хомсдолоос болж газар нутаг эрчимтэй элэгдэлд орсон тул тухайн үеийн хуурай газар-далайн тогтвортой хилийн талаар ярих нь бараг зохисгүй байдгаараа онцлог гэдгийг санах нь зүйтэй.. Цианобактерийн дэвсгэр оршин тогтнох нөхцөл нь тогтворгүй далайн эргийн шугамаар ихэвчлэн үерт автдаг өргөн уудам газар нутгийг төсөөлөх нь илүү зөв байх болно.
Тэдний ялгаруулж буй хүчилтөрөгч буюу хаягдал бүтээгдэхүүн нь далайд орж, доод давхаргад орж, улмаар дэлхийн агаар мандлын дээд давхаргад оржээ. Усанд тэрээр ууссан металлыг, ялангуяа төмрийг агаар мандалд исэлдүүлсэн - түүний нэг хэсэг байсан хий. Үүнээс гадна органик бодисыг исэлдүүлэхэд зарцуулсан. Хүчилтөрөгчийн хуримтлал үүссэнгүй, зөвхөн түүний концентраци орон нутгийн хэмжээнд нэмэгддэг.
Исэлдүүлэх уур амьсгал удаан тогтсон
Одоогийн байдлаар Архейн төгсгөлийн хүчилтөрөгчийн огцом өсөлт нь дэлхийн тектоник горимын өөрчлөлт (эх газрын жинхэнэ царцдас үүсэх, хавтангийн тектоник үүсэх) болон галт уулын идэвхжилийн шинж чанарын өөрчлөлттэй холбоотой юм. тэд. Үүний үр дүнд хүлэмжийн нөлөө буурч, 2.1-ээс 2.4 тэрбум жил үргэлжилсэн Гуроны мөстлөгийн урт удаан үргэлжилсэн. Түүнчлэн үсрэлтийн дараа (ойролцоогоор 2 тэрбум жилийн өмнө) хүчилтөрөгчийн агууламж буурсан нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд үүний шалтгаан нь одоогоор тодорхойгүй байна.
Протерозойн бараг бүх хугацаанд буюу 800 сая жилийн өмнө агаар мандалд хүчилтөрөгчийн концентраци хэлбэлзэж байсан боловч дунджаар маш бага хэвээр байсан ч Архенийхээс аль хэдийн өндөр байжээ. Агаар мандлын ийм тогтворгүй найрлага нь зөвхөн биологийн идэвхжилтэй холбоотой төдийгүй тектоник үзэгдэл, галт уулын горимтой ихээхэн холбоотой гэж үздэг. Дэлхийн түүхэн дэх хүчилтөрөгчийн сүйрэл бараг 2 тэрбум жилийн турш үргэлжилсэн гэж бид хэлж чадна - энэ нь үйл явдал биш, урт нарийн төвөгтэй үйл явц байсан.
Амьдрал ба хүчилтөрөгч
Далай болон агаар мандалд фотосинтезийн дагалдах бүтээгдэхүүн болох чөлөөт хүчилтөрөгч гарч ирсэн нь энэхүү хорт хийг шингээж, амьдралд ашиглах чадвартай аэробик организмуудыг бий болгоход хүргэсэн. Энэ нь хүчилтөрөгч ийм удаан хугацаанд хуримтлагдаагүйг зарим талаар тайлбарлаж байна: амьдралын хэлбэрүүд үүнийг ашиглахын тулд маш хурдан гарч ирсэн.
Архей-Протерозойн хил дээрх хүчилтөрөгчийн тэсрэлт нь органик мөчлөгөөр дамжсан нүүрстөрөгчийн изотопын аномали болох Ломагунди-Ятулийн үйл явдалтай холбоотой. Энэ өсөлт нь дэлхий дээрх анхны анхдагч олон эст организмуудыг багтаасан 2.1 тэрбум жилийн өмнөх Франквиллийн биотагаар жишээлэхэд эрт аэробикийн амьдрал үүсэхэд хүргэсэн байж магадгүй юм.
Удалгүй, аль хэдийн дурьдсанчлан хүчилтөрөгчийн агууламж буурч, дараа нь нэлээд бага түвшинд хэлбэлзсэн. Хүчилтөрөгчийн хэрэглээ нэмэгдэхэд хүргэсэн амьдралын гялбаа,маш бага хэвээр байсан нь энэ намар тодорхой үүрэг гүйцэтгэсэн үү? Гэвч ирээдүйд аэробикийн амьдрал нэлээд тохь тухтай оршин тогтнож, "олон эсийн түвшинд хүрэх" оролдлого хийсэн зарим төрлийн "хүчилтөрөгчийн халаас" гарч ирэх нь гарцаагүй..
Хүчилтөрөгчийн сүйрлийн үр дагавар ба ач холбогдол
Тиймээс агаар мандлын бүтцэд гарсан дэлхийн өөрчлөлт нь гамшгийн хэмжээнд хүрээгүй. Гэсэн хэдий ч тэдний үр дагавар манай гарагийг үнэхээр үндсээр нь өөрчилсөн.
Өөрсдийн амьдралын үйл ажиллагааг өндөр үр ашигтай хүчилтөрөгчийн амьсгал дээр бий болгосон амьдралын хэлбэрүүд бий болсон нь шим мандлын дараагийн чанарын хүндрэлийн урьдчилсан нөхцөлийг бүрдүүлсэн. Эргээд дэлхийн агаар мандлын озоны давхарга үүсэхгүй бол энэ нь боломжгүй байсан нь түүнд чөлөөт хүчилтөрөгч гарч ирсний бас нэг үр дагавар юм.
Түүгээр ч зогсохгүй олон агааргүй организмууд амьдрах орчиндоо энэхүү түрэмгий хийд дасан зохицож чадалгүй үхэж, зарим нь хүчилтөрөгчгүй "халаасанд" амьдрахаас өөр аргагүйд хүрчээ. Зөвлөлт ба Оросын эрдэмтэн, микробиологич Г. А. Заварзинийн хэлснээр хүчилтөрөгчийн сүйрлийн үр дүнд биосфер "дотоод тийшээ эргэв". Үүний үр дагавар нь протерозойн төгсгөлд хүчилтөрөгчийн хоёр дахь том үйл явдал болсон бөгөөд үүний үр дүнд олон эст амьдрал үүссэн.
