Водоросли

Строматолиты

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Докембрийский строматолит

Строматолит кембрийского периода

Строматолиты — ископаемые остаткицианобактериальных матов. Строматолит — ископаемое карбонатное (чаще известковое или доломитовое) стяжение, образовавшееся на дне мелководного водоема.

[править]Название

Название произошло от сочетания греческих слов stroma — «подстилка» и litos — «камень», буквально: каменная подстилка , каменная прослойка .

[править]История изучения

На ранних стадиях изучения строматолиты ассоциировались с остатками многоклеточныхэукариот — губками, кораллами или мхами. По степени сложности они более всего напоминали исследователям скелеты многоклеточных эукариот. Позже к числу возможных строматолитообразователей были отнесены миксомицеты. Дальнейшее изучение строматолитов позволило однозначно связать их образование с жизнедеятельностью колоний нитчатыхцианобактерий. Это было показано в результате обнаружения остатков нитей в ископаемых строматолитах и подтверждено исследованиями их современных аналогов. Таким образом, принципиально изменилось представление о строматолитообразователях, и возникновение постройки связывалось уже не с жизнедеятельностью отдельного организма, а с жизнедеятельностью колонии. Примерно в начале 30-х годов XX века в разных странах началось геологическое изучение строматолитов, что позволило отечественному исследователю Н. Н. Дингельштедту в 1935 г. впервые сопоставить уральские строматолиты с аналогичными постройками из докембрийских толщ Америки и Китая. Им была высказана надежда на дальнейшее успешное использование строматолитов в стратиграфии. При последующем изучении закономерности распределения строматолитов в разрезах оказались теми же, что и уфанерозойских скелетных остатков эукариотических организмов.

Современные строматолиты. Западная Австралия.

[править]Классификация

Разные авторы предлагают различные типы классификаций строматолитовых образований. Так, Конюшков и Пиа рассматривали строматолиты в ранге типа, понизив в ранге следующую категорию, включающую три таксона: столбчатые, пластовые и желваковые строматолиты.
В настоящее время выделяются многочисленные переходные формы (например, столбчато-пластовые). Для этих таксонов предлагаются латинские названия в рамках ботанической номенклатуры.
В классификации Раабен (1986) надродовым таксонам присвоены латинизированные наименования, как правило, производные от характерного рода с добавлением окончаний. Таксон наивысшего ранга — строматолиты (без статуса) делится на пять типов: столбчатые (включая столбчато-пластовые), пластовые, желваковые, столбчато-желваковые и микростроматиты. Первые четыре выделены по форме построек, а пятый — по величине построек и включает в себя все вышеперечисленные морфотипы, с ограничением в размере (до первых десятков сантиметров).

Хофманн (Hofmann, 1986) классифицировал строматолиты по размерам построек . Он выделяет следующие категории:

- гигастроматолиты — до 1 000 м;

- мегастроматолиты — до 100 м;

- макростроматолиты — до 1 м;

- мезостроматолиты — до 10 см;

- министроматолиты — до 1 см;

- микростроматолиты — до 1 мм

Китайские исследователи на основании изучения 50 родов строматолитов из протерозойских отложений Китая предложили свою классификацию, включающую шесть рангов таксонов (Liang et al., 1985). Наивысший ранг — надтип, куда относятся три таксона — столбчатые, пластовые и столбчато-пластовые постройки. Каждый надтип объединяет два типа, выделенные по размерам построек — малый и большой. В типе малых столбчато-пластовых построек выделяются два подтипа — с явной синхронностью роста и без таковой. Далее выделяются 13 семейств с латинизированными названиями, производными от характерных родов с окончаниями, соответствующими Международному кодексу ботанической номенклатуры. В семейства объединены 50 родов, описанных в Китае. Низшей таксономической категорией является вид. Приведены характерные признаки для выделения вида, рода и семейства.
Ридинг (Riding, 1991) предложил классификацию бентосных микробиальных карбонатных отложений по их происхождению . В формировании этих отложений участвовали три группы организмов: бактерии, цианобактерии и водоросли в сочетании с тремя процессами:

1. захват частиц осадка;

2. биоминерализация органической ткани;

3. осаждение минералов на поверхности организмов и осадка.

На этом основании представлена следующая классификация:

1. строматолит (слоистое микробиальное образование)

1. агглютинированный (затвердевший) строматолит

1.мелкозернистый тонкослоистый

2.крупнозернистый грубослоистый

2. туфа-строматолит (образованный за счёт осаждения минералов на поверхности органической ткани)

3. скелетный строматолит (с сохранившимися остатками организмов-строматолитообразователей, например, обызвествлённые нити цианей)

4. субаэральный строматолит (образовавшийся путём минерализации в засушливых условиях)

2. дендролит, древовидное микробиальное образование

3. тромболит, сгустковое микробиальное образование

4. травертин, слоистое микробиальное образование с дендровидной макроструктурой

5. скрытые микробиальные карбонаты: образования с микритовой, сгустковой, пелоидной или спаритовой микроструктурами и отсутствием отчётливо выраженных макроструктур.

По мнению автора, только агглютинированные строматолиты образуются преимущественно за счёт захватывания частиц осадка. Формирование скелетных строматолитов, дендролитов и тромболитов происходит главным образом за счёт биоминерализации. А процесс поверхностной минерализации доминирует при образовании туфа-строматолитов, субаэральных строматолитов и травертин.

Макарихин и Медведев предложили создание единой классификации цианобактериальных и водорослевых построек по формальным признакам с использованием ботанической номенклатуры в соответствии с Международным кодексом (ICBN (1980).
В качестве категории наивысшего ранга предлагается отдел — литофита , состоящий из двух подотделов: строматолитофитина (прикреплённые к субстрату постройки) и онколитофитина (неприкреплённые к субстрату постройки).
Подотдел строматолитофитина делится на пять классов: стириолиты , родолиты ,строматолиты , микростроматиты , тромболиты .

[править]Класс строматолиты

В этот класс объединены постройки первично-карбонатного состава.
По морфологии построек класс делится на четыре порядка: пластовые , желваковые ,столбчатые и брусковые .
К традиционно выделяемым первым трём добавлены брусковые — вытянутость по длинной оси сопоставима с высотой постройки.
Столбчатые строматолиты делятся на два подпорядка — ветвящиеся (включающий 2 семейства: пассивно — и активно-ветвящиеся) и неветвящиеся (с единственным семейством колонковых).
В качестве примера пассивноветвящихся можно привести род Kussiella Kryl., 1963. Активноветвящиеся делятся на три подсемейства: якутиды (род Jakutophyton Schap., 1965); гимносолениды (род Gymnosolen Steinm., 1911); тунгуссиды (род Tungussia Semikh., 1962). Примером неветвящихся является род Colonnella (Komar, 1964).

[править]Класс стириолиты

Постройки первичнокремнистого состава, термин предложен М. Уолтером, изучавшим оригинальные существенно кремнистые постройки, морфологически сходные со строматолитами и приуроченные к зоне действия горячих источников (Walter, 1976; 1996). Им описаны первичнокремнистые водорослево-бактериальные постройки в термальных источниках и гейзерах Йеллоустоуновского национального парка штата Вайоминг, США (Walter et al., 1972; Walter, 1977). Примером первичнокремнистых фитогенных построек являются находки в гейзеритах Камчатки (Макарихин, 1985). В качестве ископаемых аналогов стириолитов можно указать фитогенные постройки из раннепротерозойской свиты Ганфлинт в провинции Онтарио, Канада, которые морфологически и микроструктурно весьма схожи со стириолитами Йеллоустоуна (Walter, 1972). Примером может служить Gruneria biwabikia Cloud et Semikh., 1969, описанная из железорудных свит Бивабик и Ганфлинт Канадского щита и кремнистых пород вулканогенной свиты Маунт Джоп Западной Австралии (Cloud & Semikhatov, 1969), а также разнообразные кремнистые фитолиты свиты Ганфлинт, содержащие многочисленные остатки микроорганизмов (Hofmann, 1969; Awramik & Semikhatov, 1979). В Китае из протерозойской свиты Умишань (район г. Пекина) описаны кремнистые микроколонковые и пластовые постройки, содержащие нитчатые и сферические микрофоссилии (Cao Ruiji, 1991). Кремнистые фитолиты обнаружены и на Балтийском щите, в частности, в верхах вашозерской свиты Карелии (Медведев, 1991; Куршева и

Библиография

- В. В. Макарихин, П. В. Медведев «Строматолиты. Методы исследования.»

- Е. Л. Сумина «Морфология строматолитов результат морфогенеза многоклеточных прокариот.»

История образования атмосферы

Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в трёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера (около четырех миллиардов лет назад). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом,аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (около трех миллиардов лет до наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

- утечка легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство;

- химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.

Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы , характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

[править]Азот

Образование большого количества N₂ обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным О₂ , который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также N₂ выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и др. азотсодержащих соединений. Азот окисляется озоном до NO в верхних слоях атмосферы.

Азот N₂ вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах в малых количествах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могут цианобактерии (сине-зелёные водоросли) и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный симбиоз сбобовыми растениями, т. н. сидератами.

[править]Кислород

Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьезные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере,литосфере и биосфере, это событие получило название Кислородная катастрофа.

В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Они коррелировали прежде всего со скоростью отложения органических осадочных пород. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере, видимо, заметно превышало современный уровень.

[править]Углекислый газ

Содержание в атмосфере СО₂ зависит от вулканической деятельности и химических процессов в земных оболочках, но более всего — от интенсивности биосинтеза и разложения органики вбиосфере Земли. Практически вся текущая биомасса планеты (около 2,4×10¹² тонн[1]) образуется за счет углекислоты, азота и водяного пара, содержащихся в атмосферном воздухе. Захороненная в океане, в болотах и в лесах органика превращается в уголь, нефть и природный газ. (см. Геохимический цикл углерода).

[править]Благородные газы

Источник инертных газов — аргона, гелия и криптона — вулканические извержения и распад радиоактивных элементов. Земля в целом и атмосфера в частности обеднены инертными газами по сравнению с космосом. Считается, что причина этого заключена в непрерывной утечке газов в межпланетное пространство.

[править]Загрязнение атмосферы

В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи. Громадные количества СО₂ потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО₂ в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 20—30 лет количество СО₂ в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива — основной источник и загрязняющих газов (СО, NO, SO₂ ). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до SO₃ в верхних слоях атмосферы, который в свою очередь взаимодействует с парами воды и аммиака, а образующиеся при этом серная кислота (Н₂ SO₄ ) исульфат аммония ((NH₄ )₂ SO₄ ) возвращаются на поверхность Земли в виде т. н. кислотных дождей. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца (тетраэтилсвинец Pb(CH₃ CH₂ )₄ )).

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и др.), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу — одна из возможных причин изменений климата планеты.

Литература

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолинский, Б. А. Душков «Космическая биология и медицина» (издание 2-е, переработанное и дополненное), М.: «Просвещение», 1975, 223 стр.

2. Н. В. Гусакова «Химия окружающей среды», Ростов-на-Дону: Феникс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5

3. Соколов В. А.. Геохимия природных газов, М., 1971;

4. МакИвен М., Филлипс Л.. Химия атмосферы, М., 1978;

5. Уорк K., Уорнер С., Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М.. 1980;

6. Мониторинг фонового загрязнения природных сред. в. 1, Л., 1982.

Развитие органического мира в архейскую и протерозойную эры.

Наукой установлено, что жизнь возникла около 3,5 млрд лет назад. Первые существа, появившиеся в водах первичного океана, были одноклеточными гетеротрофами, обитавшими в анаэробных условиях. Именно они дали начало всему многообразию жизни на Земле.

В архейскую эру атмосфера Земли была бескислородной и носила восстановительный характер. На всей Земле преобладал теплый и влажный климат.

В этот период широкое распространение получили разнообразные бактерии и цианобактерии. Об этом свидетельствуют месторождения известняка и мрамора - пород органического происхождения. В архейскую эру происходят крупные изменения - ароморфозы: появляются организмы эукариоты, многоклеточные организмы, фотосинтез.

В результате изменений климата естественным отбором сохранялись организмы, у которых формировались приспособления, соответствующие среде обитания. Это обусловило эволюцию живой природы, формирование новых видов.

Истощение органических веществ в водах первичного океана выполняло роль отбирающего фактора и способствовало образованию организмов с различными способами питания. Это уменьшало конкуренцию между ними. Так появились организмы с хлорофиллом, в клетках которых происходил фотосинтез. Фотосинтез способствовал накоплению кислорода в атмосфере и гидросфере, формированию озонового слоя, то есть возникновению предпосылок для выхода жизни на сушу.

В конце архейской эры появились первые зеленые водоросли - эукариоты - организмы с оформленным ядром. Повысилась надежность хранения и передачи генетической информации, поскольку в ядрах клеток сосредоточилась почти вся ДНК.

Формирование многоклеточных организмов положило начало дифференциации органов и тканей, специализации клеток, их приспособленности к выполнению определенных функций.

В начале протерозойской эры атмосфера по-прежнему не содержала кислорода, однако климат изменился: формируются климатические пояса, включая арктический, появляются сезонные изменения климата. К концу эры в атмосфере и гидросфере накапливается кислород. Накопление свободного кислорода обусловило возникновение организмов - аэробов, которые использовали для дыхания кислород. Это создавало новые взаимоотношения между организмами: некоторые бактерии, растения выделяли в окружающую среду кислород, синтезировали органические вещества, которые использовались животными. В водах океана появились многоклеточные зеленые водоросли.

Предками многоклеточных животных были колониальные организмы.

Широкое распространение в протерозое получили кишечнополостные. Они обладали способностью к движению, но радиальная симметрия тела и отсутствие мышечной ткани ограничивали дальнейшую эволюцию этих животных.

Эволюция животных пошла по пути формирования двусторонней симметрии тела и мышц. Эти ароморфозы привели к возникновению плоских червей.

Расчленение тела на сегменты у кольчатых червей также считают ароморфозом, благодаря которому движения стали значительно разнообразнее. Это стимулировало дальнейшее развитие нервной системы, органов чувств, что давало значительные преимущества в борьбе за существование. От древних кольчатых червей произошли членистоногие.

К концу протерозоя уже существовали все типы беспозвоночных: одноклеточные, губки, кишечнополостные, черви, членистоногие.

В океане появились первые хордовые животные типа ланцетников. Возникновение хорды, выполняющей роль осевого скелета, сыграло большую роль в эволюции позвоночных, так как у них увеличились размеры тела, стал развиваться головной мозг, усложнилось поведение.

содержание   ..  678  679  680   ..