Paleoproterotsooinen (2500–1600 Ma): stromatoliitit, syanobakteerit, eukaryootit
Paleoproterotsooinen (2500–1600 Ma): syanobakteerit ja massiiviset stromatoliitit, ensimmäiset yksisoluiset eukaryootit sekä superkontinentin muodostuminen ja sedimenttikivien synty.
Paleoproterotsooinen kausi oli proterotsooisen eonin ensimmäinen aikakausi. Se seurasi arkaaisen kauden jälkeen ja kesti 2500–1600 miljoonaa vuotta sitten (mya). Paleoproterotsooinen ajanjakso on merkittävä, koska silloin tapahtui useita globaaleja geokemiallisia ja biologisia muutoksia, jotka muovasivat maan ilmakehää, meriä ja elämän kehitystä.
Elämä ja stromatoliitit
Paleoproterotsooisella kaudella syanobakteerit tuottivat valtavasti stromatoliitteja. Nämä kerrostuneet, bakteeriyhteisöjen rakentamat rakenteet toimivat laajoina pohjakasvustoina ja ovat tärkeä muinaiselämän todiste. Syanobakteerien fotosynteesi vapautti happea, mikä muutti merien ja ilmakehän kemiaa.
Eukaryootit ja monimutkaistuvat solurakenteet
Myös ensimmäiset yksisoluiset eukaryootit ilmestyivät fossiileihin. Eukaryoottisolut erottuvat bakteereista mm. tumalla ja sisäisillä kalvorakenteilla, ja niiden ilmaantuminen avasi tien monimutkaisemmalle solubiologialle ja myöhemmälle monisoluisuudelle. Varhaiset eukaryootintapaiset fossiilit ovat usein hämärän rajamailla, mutta joukossa on mahdollisia näytteitä, kuten fossiileja ja orgaanisia jäämiä, jotka viittaavat solun sisäisten rakenteiden kehittymiseen.
Ilmakehän ja geokemian muutos: Great Oxidation Event
Paleoproterotsooinen aikaan ajoittuu niin kutsuttu Great Oxidation Event (GOE), jolloin ilmakehän ja pintaveden hapettuminen merkittävästi lisääntyi. Tämä johtui pääasiassa syanobakteerien oksidatiivisesta fotosynteesistä. Hapettuminen aiheutti laajoja muutoksia, kuten raudan saostumisen meristä (banded iron formations -kerrostumat) ja vaikutti sulfidien sekä muiden kemiallisten syklisten kulkuihin. Hapettuminen mahdollisti myös aerobisen aineenvaihdunnan kehittymisen, mikä on energiatehokkaampaa kuin anaerobinen metabolia.
Jääkaudet ja ilmaston vaihtelut
Paleoproterotsooiselle kaudelle ajoittuu useita merkittäviä jäätiköitymisvaiheita, joista tunnetuin on Huronianin jääkausi (~2400–2100 mya). Pitkät ja ankarat jääkaudet vaikuttivat merien kiertoon ja elinympäristöihin, ja niiden yhteydessä voi näkyä geokemiallisia merkkejä ilmakehän hapenmuutoksista.
Geologia, kallioperä ja superkontinentit
Ensimmäinen superkontinentti kasvoi, ja osa kivistä oli tavallisia sedimenttikiviä, ei metamorfoituneita. Paleoproterotsooinen oli myös merkittävää mantereiden kokoon ja kokoonpanon kannalta: laajat maannousut, orogeniat (vuoristomuodostumat) ja korttialevyjen liikkeet synnyttivät uusia kratonisia alueita. Varhaista superkontinenttia kutsutaan usein nimillä Columbia tai Nuna, ja sen kokoaminen sekä myöhemmät murtumat muokkasivat maankuoressa tapahtuvia prosesseja.
Fossiilit, kivikerrostumat ja taloudellinen merkitys
Paleoproterotsooiset sedimenttikerrostumat sisältävät tärkeitä geologisia tietoja aikakauden ympäristöstä: kerrostumat, fossiilit ja geokemialliset signaalit (esim. isotoppijakaumat) auttavat rekonstruoimaan ilmaston ja merien olosuhteita. Lisäksi useat mineraalivarannot, kuten rauta- ja tietyt metallioloennat, liittyvät näihin vanhoihin kerrostumiin ja orogeenisiin tapahtumiin.
Miksi ajanjakso on tärkeä?
- Se sisältää siirtymän hapettomasta hapekkaaseen maailmaan (GOE), mikä vaikutti dramaattisesti elämän evoluutioon.
- Stromatoliitit ja syanobakteerit osoittavat fotosynteesin ja ekosysteemien varhaista toimivuutta.
- Varhaiset eukaryootit ilmestyivät, mikä myöhemmin mahdollisti monimutkaisemman elämän syntymisen.
- Mantereiden kokoonpano ja ensimmäiset superkontinentit muovasivat pitkäkestoisesti Maan geologiaa.
Yhteenvetona paleoproterotsooinen oli siirtymäkausi, jossa maapallon fysiikka, kemia ja elämä muuttuivat pysyvästi: hapen tuotanto ja levittäytyminen, biologinen monimuotoisuuden alkumuodostus ja laaja geologinen uudelleenjärjestäytyminen loivat edellytykset myöhemmälle biologiselle kehitykselle.
Paleoproterotsooinen stromatoliitti Boliviasta, Etelä-Amerikasta.
Maan fysiikan peruserot
Koska maapallo oli vain puolet nykyistä vanhempi, siinä oli joitakin peruseroja nykyiseen verrattuna. Maapallon sisätiloissa oli enemmän lämpöä kuin nykyään. Tämä johtui pääasiassa siitä, että radioaktiivisia isotooppeja, jotka hajoavat ajan myötä, oli enemmän.
Lämpötilat olivat korkeammat myös maan pinnalla, mikä johtui maapallon sisäilmasta tulevasta säteilystä sekä metaaniin ja hiilidioksidiin perustuvasta kasvihuoneilmakehästä. Edellisellä eonilla, arkeaanisella kaudella, valtameret olivat kuumia (55-85 °C). Tätä tasapainotti vain osittain se, että auringon säteily oli tuolloin vähäisempää.
Paleontologiset todisteet maapallon kiertohistoriasta viittaavat siihen, että noin 1,8 miljardia vuotta sitten vuodessa oli noin 450 päivää, mikä tarkoittaa 20 tunnin päiviä. Vielä kauempana taaksepäin maapallon vuorokaudessa oli noin 17 tuntia, ja vuodessa oli 514±33 päivää. Maan ja Kuun välinen etäisyys varhaisimmalla paleoproterotsooisella kaudella oli 51,9±3,3 Maan sädettä (verrattuna nykyiseen 60,27 säteen).
Superkontinentti
Maailmanlaajuinen superkontinentti (nimeltään Columbia tai Nena) oli olemassa noin 1,8-1,5 miljardia vuotta sitten paleoproterotsooisella kaudella.
Ilmasto
Aikakauden aikana ilmaston muutokset olivat yhtä vakavia kuin koskaan aiemmin maapallon historiassa. Alun maailmanlaajuisen korkean lämpötilan jälkeen oli kolme massiivista jääkautta, jolloin jäätä oli syvällä tropiikissa.
Metaanin väheneminen
On selviä viitteitä siitä, että ilmakehän metaanipitoisuus laski tuona aikana:
"Metaanin romahtamisella arkeeisen ilmakehän entisistä korkeista pitoisuuksista on todennäköisesti suuri merkitys paitsi hapettumisen historiassa myös paleoproterotsooisten jääkausien esiintymisessä." "Metaanin romahtamisella on todennäköisesti suuri merkitys. Tiedot viittaavat siihen, että 2,4-2,3 miljardia vuotta sitten tapahtui "suuri hapettumistapahtuma", jonka aikana maapallon pintaympäristö muuttui perusteellisesti ja peruuttamattomasti".
Hapen kertyminen
Syanobakteerit tuottivat happea, mutta kemialliset nielut kuluttivat sen suurimmaksi osaksi. Näitä olivat hapettumaton rikki ja rauta. Vielä noin 2,3 miljardia vuotta sitten happea oli luultavasti vain 1-2 prosenttia nykyisestä määrästä. . p323
Rautavyöhykemuodostumat, joista saadaan suurin osa maailman rautamalmista, muodostuivat hapen muodostaessa rautayhdisteitä raudan kanssa; suurin osa kerääntymisestä loppui 1,9 miljardia vuotta sitten. Hematiitin värittämät punaiset kerrostumat viittaavat ilmakehän hapen lisääntymiseen 2 miljardia vuotta sitten; niitä ei esiinny vanhemmissa kivissä. . p324
Jääkaudet
Kolme suurta jääkautta, jolloin jäätä oli syvällä tropiikissa. Epäilemättä ne tapahtuivat ilmakehän kasvihuonekaasujen vähenemisen ja hapentuotannon lisääntymisen seurauksena.
Tutkijat kutsuvat "arvoitukselliseksi noin 1 400 miljoonan vuoden mittaiseksi ajanjaksoksi, jossa ei ole todistetusti ollut jäätiköitymistä, Pohjois-Amerikassa, Etelä-Afrikassa, Skandinaviassa ja Australiassa 2400-2200 mya:n aikaan tapahtuneiden varhaispaleoproterotsooisten jäätiköitymisten ja 800-600 mya:n aikaan tapahtuneiden kaikkia maanosia koskettaneiden neoproterotsooisten jäätiköitymisten välillä".
Meteoriitin iskut
Aikakauden aikana tapahtui suuria bolidien törmäyksiä, joista kaksi aiheutti maapallon suurimmat törmäyskraatterit. Aikavyöhykkeellä 3,0-1,2 miljardia vuotta sitten on myös kolme pienempää (halkaisijaltaan vähintään 30 kilometriä).
Hapen määrä maapallon ilmakehässä. Ylempi punainen ja alempi vihreä viiva kuvaavat arvioiden vaihteluväliä. Vaiheet ovat karkeasti seuraavat: vaihe 1 arkeeinen eoni, vaihe 2 varhaispaleoproterotsooinen kausi, vaihe 3 myöhäisempi paleoproterotsooinen kausi ja mesoproterotsooinen kausi, vaihe 4 neoproterotsooinen kausi ja vaihe 5 faneerotsooinen kausi.
Eukaryoottien alkuperä
Eukaryoottisolujen synty oli virstanpylväs elämän evoluutiossa, sillä niihin kuuluvat kaikki monimutkaiset solut ja lähes kaikki monisoluiset organismit. Tämän tapahtumasarjan ajoitusta on vaikea määrittää; Knollin mukaan ne kehittyivät noin 1,6-2,1 miljardia vuotta sitten. Joitakin akritarkkeja tunnetaan ainakin 1650 miljoonan vuoden takaa, ja mahdollinen levä Grypania on löydetty jopa 2100 miljoonan vuoden takaa.
Etsiä