Proterozojaus eonas: geologija, deguonies prisotinimas ir gyvybės raida

Proterozojaus eonas eina prieš fanerozojų. Tai buvo laikotarpis prieš atsirandant pirmajai gausiai sudėtingai gyvybei Žemėje. Proterozojaus pavadinimas kilęs iš graikų kalbos žodžio "ankstesnė gyvybė". Proterozojaus eonas tęsėsi nuo prieš 2500 mln. metų (mia) iki 541 mia. Tai vėlyviausia buvusio prekambro dalis. Šiuo eonu vyko reikšmingi planetos pokyčiai: dideli tektoniniai perstatymai, klimato svyravimai, atmosferos cheminės sudėties kaita ir gyvybės evoliucija nuo paprastų organizmų link sudėtingesnių, daugiakūnių formų.

Laikotarpiai ir jų trukmė

Proterozojaus periodą sudaro 3 geologinės epochos - nuo seniausios iki jauniausios:

• Paleoproterozojus: prieš 2500-1600 milijonų metų
• Mezoproterozojus: 1600-1000 m. pr. m. e.
• Neoproterozojus: nuo 1000 iki 542 mln. m.

Kiekviena epocha pasižymi savitais įvykiais: paleoproterozojuje vyko ankstyviausios didelės ledynuotės ir Didysis deguonies prisotinimo įvykis; mezoproterozojuje daug kur vyko tektoninis stabilizavimasis (kartais vadinamas "ramybės" periodu arba "nuobodžiu milijardu"); neoproterozojuje — dideli ledynmetiniai įvykiai ir auganti biologinė įvairovė iki Ediakaro periodo.

Svarbūs geologiniai ir tektoniniai įvykiai

• Keli ledynmečiai, įskaitant Sniego gniūžtės žemę kriogeninio periodo metu neoproterozojaus pabaigoje.
• Greiti plutos segmentai susitelkia į žemynus. Susidaro superkontinentai Laurencija (paleoproterozojus) ir Rodinija (neoproterozojus).
• Ankstyvoji plokščių tektonika.
• Atmosferos prisotinimas deguonimi, Didysis deguonies prisotinimo įvykis.
• Pirmą kartą atsiranda švarių (nepakitusių dėl metamorfozės) smėlio ir karbonatų nuosėdų.
• Pirmoji eukariotų fosilija - prieš 2,1 mlrd. metų. ^p57
• Ediakaro periodas (635-542 mln. m. pr. Kr.), kuriam būdinga gausių minkštakūnių daugialąsčių organizmų evoliucija.

Ištyrus šias uolienas paaiškėjo, kad šiame eone vyko masinė ir sparti žemynų akrecija (būdinga tik proterozojui), superkontinentų ciklai ir kalnų formavimasis. Plutos judėjimas leido formuotis naujiems orogenams (kalnų grandinėms), o žemynų sankaupos ir skilimai nulemdavo klimatą bei okeanų cirkuliaciją.

Klimatas ir ledynmečiai

Proterozojuje buvo keli reikšmingi ledynmečiai. Ypač svarbūs yra:

• Paleoproterozojaus ledynmetis (pvz., Huroniano amžiaus, apie 2,4–2,1 Ga) — susijęs su atmosferos ir geocheminių ciklų pokyčiais.
• Neoproterozojaus kriogeninis periodas — Sniego gniūžtės žemės fazės (pvz., Sturtian ir Marinoan), kai ledas galėjo dengti dideles Žemės dalis. Tokie įvykiai stipriai paveikė jūrų chemiją ir gyvybės evoliuciją.

Ledynmetiai pakeitė paviršiaus atspindį (albedo), sutrikdė biogeocheminius ciklus ir galbūt paskatino ekologinius „smūgius“, po kurių likę organizmai evoliucionavo naujais keliais.

Deguonies prisotinimas ir geocheminiai požymiai

Vienas iš didžiausių Proterozojaus reiškinių yra Didysis deguonies prisotinimo įvykis (GOE), kai atmosferos ir vandenynų deguonies koncentracija reikšmingai padidėjo. Tai turėjo kelias pasekmes:

• Banded iron formations (BIF) pamažu nustojo intensyviai formuotis, nes laisvas deguonis oksidavo geležį ir keitė jūrų cheminę pusiausvyrą.
• Atsirado raudonosios uolienos (red beds) — oksiduotos geležies nuosėdos sausumos sąlygomis, rodančios deguonies buvimą atmosferoje.
• Atmosferos sudėties pokyčiai leido evoliucionuoti aerobinei metabolizmai ir didesniems, energiją intensyvesniems organizmams.

GOE tikslūs mechanizmai nėra pilnai išaiškinti: svarbu buvo fotosintetinės cianobakterijų veikla, geologiniai procesai, nuosėdų pralaidumas ir metalų biogeochemija. Deguonies kiekio didėjimas vyko etapais ir galėjo būti lokaliai kintantis ilgą laiką.

Gyvybės raida ir biologiniai pasiekimai

Proterozojuje atsirado ir išsiplėtė daug biologinių grupių bei evoliucinių naujovių:

• Eukariotai — pirmos eukariotų fosilijos datuojamos apie 2,1 mlrd. metų; jų atsiradymas leido vystytis sudėtingesnėms ląstų struktūroms (branduoliui, organelėms).
• Daugiakūniškumo atsiradimas ir kelios nepriklausomos kelių ląstelių organizmų linijos; ypač ryškus daugiakūnių suklestėjimas Ediakaro periode (635–542 Ma).
• Stromatolitai, mikrobiologinės kolonijos ir kiti organiniai ryšuliai liudija plėtrą fotosintezės ir mikrobinės įvairovės.

Ediakaro periodas yra svarbus kaip laikas, kai daug minkštakūnių daugialąsčių organizmų atsirado ir paliko fosilijų įrašą — tai pirmieji kompleksinių ekosistemų įrodymai prieš iškilus fanerozojaus faunoms.

Uolienų įrašai, nuosėdos ir geochemija

Proterozojaus nuosėdos suteikia svarbių įrodymų apie senosios planetos sąlygas:

• Švarios smėlio ir karbonatų nuosėdos, kurios nepatyrė stiprios metamorfizacijos, leidžia rekonstruoti senas jūrų pakrančių ir klimato sąlygas.
• Izotopiniai ženklai (pvz., anglies, sieros izotopai) atskleidžia biogeocheminius ciklus ir atmosferos/kraštovaizdžio pokyčius.
• Proterozojaus uolienose užfiksuoti superkontinentų susidarymo ir skilimo ciklai padeda suprasti tektonikos kaitą ir jos įtaką evoliucijai.

Reikšmė ir pasekmės

Proterozojaus eonas paruošė gruntą fanerozojaus gyvybės sprogimui: atmosferos oksigenacija, eukariotų atsiradimas, daugiakūniškumo pradžia ir keletas smūginių klimato įvykių suformavo aplinką, kurioje vėliau galėjo išsivystyti sudėtingos gyvūnų bendrijos. Proterozojaus tyrimai – svarbi dalis suprantant Žemės istoriją, nes šiame eone susikaupė procesai, lemiantys dabartinės planetos chemiją, geologiją ir biologiją.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra proterozojaus eonas?

K: Kokios trys geologinės epochos sudaro proterozojaus eoną?

K: Kokie įvykiai vyko šiuo laikotarpiu?

K: Kada prasidėjo proterozojaus eonas?

K: Ką reiškia "proterzoikas"?

K: Per kiek laiko šiuo laikotarpiu atmosferoje padidėjo deguonies kiekis?

Paieška pagal raidę