Paleoproterozojus — Proterozojaus era: stromatolitai ir pirmieji eukariotai
Paleoproterozojus buvo pirmoji proterozojaus eono era. Ji prasidėjo po archajinio eono ir truko nuo 2500 iki 1600 milijonų metų (mia).
Paleoproterozojuje cianobakterijos gamino daugybę stromatolitų. Iškastiniuose šaltiniuose taip pat pasirodė pirmieji vienaląsčiai eukariotų organizmai.
Pirmasis superkontinentas išaugo, o kai kurios uolienos buvo įprastos nuosėdinės uolienos, o ne metamorfozės.
Geologiniai ir atmosferos pokyčiai
Paleoproterozojaus metu vyko reikšmingi geologiniai ir cheminiai pokyčiai. Maždaug prieš 2400–2000 milijonų metų įvyko vadinamasis Didysis oksidacijos įvykis (Great Oxidation Event) — atmosferos ir jūrų deguonies koncentracija žymiai padidėjo dėl fotosintezuojančių bakterijų, ypač cianobakterijų. Dėl to kinta cheminiai elementų ciklai, intensyviau formavosi juostuotos geležies nuosėdos (banded iron formations), o daugelis anksčiau įprastų redukcinių sąlygų organizmų susidūrė su ekologinėmis permainomis.
Ledynmetis ir klimato svyravimai
Paleoproterozojų epochą lydėjo keli dideli klimato svyravimai. Vienas svarbiausių — Huroniano (arba Makgani) ledynmetis, kuris vyko maždaug 2,4–2,1 mia. Pasaulinio masto atšalimo fazės ir pakartotinės glaciacijos turėjo didelį poveikį jūrų lygio, nuosėdų pasiskirstymo ir biocheminių ciklų dinamikai.
Tektonika ir superkontinentų susidarymas
Šio periodo metu vyko aktyvūs litosferos judesiai: žemynai susijungė į didesnius masyvus, prasidėjo arba tęsėsi vieno iš ankstyvųjų superkontinentų (dažnai vadinamų Nuna arba Columbia) formavimosi procesai. Tokia tektoninė veikla skatino kalnakasybinių ir sedimentinių baseinų susidarymą bei įvairių uolienų išsaugojimą.
Gyvybės raida ir fosilijos
Stromatolitai yra vieni ryškiausių Paleoproterozojaus organizmų pėdsakų — jie rodo, kaip mikrobų kolonijos formavo didelius struktūrinius sluoksnius. Be stromatolitų, išlikę mikrofosilijų pavyzdžiai leidžia manyti apie ankstyvųjų eukariotų atsiradimą ir biologinės įvairovės laipsnišką didėjimą. Dėl palankių nuosėdinių uolienų išsaugojimo (kai kurios iš jų nebuvo stipriai metamorfizuotos) mokslininkai gali rekonstruoti ankstyvąją biosferos istoriją geriau nei vėlesniais laikotarpiais, kai uolienos buvo transformuotos.
Pagrindiniai Paleoproterozojaus bruožai
- Laikotarpis: ~2500–1600 mia.
- Atmosfera ir chemija: Didėjantis deguonies kiekis (Didysis oksidacijos įvykis), BIF formavimasis.
- Klimatas: stiprios glaciacijos (pvz., Huroniano), klimato svyravimai.
- Gyvybė: gausūs stromatolitai, pirmieji žinomi eukariotai ir mikrobų bendrijų restruktūrizacija.
- Tektonika: žemynų sujungimasis į didesnius masyvus — ankstyvųjų superkontinentų formavimasis.
Paleoproterozojus yra svarbi grandis Žemės istorijoje: čia įvyko perėjimas nuo vientisos, mažai oksiduotos biosferos prie tolesnio biologinio ir geochemijos sudėtingėjimo, kuris paruošė sąlygas vėlesnei eukariotų raidai ir ilgesniam geologiniam stabilumui.
Paleoproterozojaus stromatolitas iš Bolivijos (Pietų Amerika)
Pagrindiniai Žemės fizikos skirtumai
Kadangi Žemė buvo tik perpus senesnė nei dabar, buvo keletas esminių skirtumų nuo dabartinės. Žemės gelmėse buvo daugiau šilumos nei dabar. Tai daugiausia lėmė didesnis radioaktyviųjų izotopų, kurie laikui bėgant suyra, gausumas.
Temperatūra Žemės paviršiuje taip pat buvo aukštesnė dėl radiacijos iš Žemės vidaus ir dėl metano bei anglies dioksido šiltnamio efektą sukeliančios atmosferos. Ankstesniame eone, archeine, vandenynai buvo karšti (55-85 °C). Tai tik iš dalies atsvėrė tai, kad tuo metu Saulės spinduliuotė buvo mažesnė.
Paleontologiniai duomenys apie Žemės sukimosi istoriją rodo, kad prieš maždaug 1,8 mlrd. metų per metus buvo maždaug 450 dienų, t. y. 20 valandų per parą. Dar seniau Žemės diena truko apie 17 valandų, o per metus buvo 514±33 dienos. Žemės ir Mėnulio atstumas ankstyvajame paleoproterozojuje buvo 51,9±3,3 Žemės spindulio (palyginti su 60,27 dabar).
Superkontinentas
Pasaulinis superkontinentas (vadinamas Kolumbija arba Nena) egzistavo maždaug prieš 1,8-1,5 mlrd. metų, paleoproterozojaus eroje.
Klimatas
Tuo laikotarpiu klimato pokyčiai buvo tokie dideli kaip niekada Žemės istorijoje. Nuo visuotinės aukštos temperatūros pradžios prasidėjo trys didžiuliai ledynmečiai, kai ledas buvo giliai tropikuose.
Metano kiekio sumažėjimas
Yra aiškių požymių, kad tuo laikotarpiu atmosferoje sumažėjo metano kiekis:
"Metano kiekio sumažėjimas nuo anksčiau buvusio aukšto lygio archainio periodo atmosferoje tikriausiai turi didelę reikšmę ne tik deguonies susidarymo istorijai, bet ir paleoproterozojaus ledynmečių atsiradimui. Duomenys rodo, kad prieš 2,4-2,3 mlrd. metų vyko "didysis oksidacijos įvykis", per kurį Žemės paviršiaus aplinka iš esmės ir negrįžtamai pasikeitė".
Deguonies kaupimasis
Deguonį gamino cianobakterijos, tačiau daugiausia jo sunaudojo cheminiai absorbentai. Tai buvo neoksiduota siera ir geležis. Iki maždaug prieš 2,3 mlrd. metų deguonies tikriausiai buvo tik 1-2 % dabartinio jo kiekio. p323
Juostinės geležies dariniai, iš kurių gaunama didžioji dalis pasaulio geležies rūdos, susidarė deguoniui su geležimi sudarant junginius; dauguma jų nustojo kauptis prieš 1,9 mlrd. metų. Raudonieji klodai, kuriuos nuspalvina hematitas, rodo, kad deguonies kiekis atmosferoje padidėjo po 2 mlrd. metų; senesnėse uolienose jų nerasta. p324
Ledynmečiai
Buvo trys dideli ledynmečiai, kai ledas buvo giliai tropikuose. Neabejotinai jie įvyko dėl sumažėjusio šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio atmosferoje ir padidėjusios deguonies gamybos.
Mokslininkai vadina "mįslingu maždaug 1400 mln. metų tarpsniu, kai tarp ankstyvųjų paleoproterozojaus ledynmečių (2400-2200 m. pr. m. e.) Šiaurės Amerikoje, Pietų Afrikoje, Skandinavijoje ir Australijoje ir neoproterozojaus ledynmečių (800-600 m. pr. m. e.), kurie palietė visus žemynus, nėra jokio patvirtinto apledėjimo".
Meteoritų smūgiai
Tuo laikotarpiu įvyko dideli bolidų smūgiai, iš kurių du sukėlė didžiausius Žemėje smūginius kraterius. Taip pat yra trys mažesni (vienodo ar didesnio nei 30 km skersmens), įvykę prieš 3,0-1,2 mlrd. metų laiko zonoje.
Deguonies kiekis Žemės atmosferoje. Viršutinė raudona ir apatinė žalia linijos rodo įverčių intervalą. Etapai apytiksliai yra tokie: 1 etapas - archainis eonas, 2 etapas - ankstyvasis paleoproterozojus, 3 etapas - vėlyvasis paleoproterozojus ir mezoproterozojus, 4 etapas - neoproterozojus ir 5 etapas - fanerozojus.
Eukariotų kilmė
Eukariotinės ląstelės atsiradimas buvo svarbus gyvybės evoliucijos etapas, nes joms priklauso visos sudėtingos ląstelės ir beveik visi daugialąsčiai organizmai. Sunku nustatyti šių įvykių eigos laiką; Knollas mano, kad jos išsivystė maždaug prieš 1,6-2,1 mlrd. metų. Kai kurie akritarchai žinomi mažiausiai prieš 1650 mln. metų, o galimas dumblis Grypania rastas net prieš 2100 mln. metų.
