Карельский период протерозоя. Природные условия протерозойской эры. Основные типы протерозойской эры

Страница 1 из 4

Протерозойская эра, следующая после эры архейской, длилась 2 млрд лет. Протерозойская эра , по мнению ученых, делится на три периода :

1. Палеопротерозой (2,5 млрд лет - 1,6 млрд лет);
2. Мезопротерозой (1,6 млрд лет - 1 млрд лет);
3. Неопротерозой (1 млрд лет - 542 млн лет).

Палеопротерозой

Первый период протерозойской эры продолжается 900 млн лет и, в свою очередь, делится на 4 этапа:

• Сидерий. Продолжительность составляет 200 млн лет;
• Риасий. Длится 250 млн лет;
• Орозирий. Занимает временной промежуток в 250 млн лет;
• Статерий. Продолжается 200 млн лет.

Вначале палеопротерозоя происходит кислородная революция. Огромная часть живых микроорганизмов на нашей планете в этот временной интервал является анаэробами. Для них кислород - яд. В результате переизбытка кислорода в атмосфере произошло многочисленное вымирание живых существ. На планете остаются лишь те микроорганизмы, которые осуществляют фотосинтез. А также те, которые живут в среде, где отсутствует кислород. Следствием этих событий является Гуронское оледенение, которое длится около 300 млн лет. В конце палеопротерозоя образуется континент Колумбия, формируются горные массивы. В период орозирия в Землю врезаются 2 крупных астероида, следы от которых мы можем наблюдать и сейчас. Один из них падает в Канаде и образует кратер Садбери. След от второго находится в ЮАР - кратер Вредефорт.

Мезопротерозой

Средний период протерозойской эры длится 600 млн лет и состоит из 3 этапов:

• Калимий (200 млн лет);
• Эктазий (200 млн лет);
• Стений (200 млн лет).

Распадается материк Колумбия. Его части найдены в современных Америке, Африке, Сибири, Корее. Формируется новый суперматерик Родиний, который распадается в конце мезопротерозоя. Активно развиваются процессы полового размножения у живых микроорганизмов. Происходит прогресс в эволюции живых существ - в это время у эукариот формируются половые клетки, из которых появляются новые организмы. Ученые утверждают, что именно во время мезопротерозоя были образованы геологические платформы материков, дошедшие до нашего времени. Хотя первоначально они были иных форм и находились в другой последовательности.

Неопротерозой

Последний период протерозойской эры продолжается около 460 млн лет. Состоит он из 3 этапов:

• Тоний (150 млн лет);
• Криогений (215 млн лет);
• Эдиакарий (93 млн лет).

Многочисленные извержения вулканов приводят к тому, что континент Родиний распадается на 8 частей, а единый океан делится на несколько океанов. В период криогения происходит образование материка Паннотия. Еще одно важное событие криогенийского этапа неопротерозоя - второй ледниковый период, который охватывает почти всю поверхность планеты. Продолжается эволюция живых организмов. Появляются животные с мягкой телесной оболочкой и подобием скелета.

Климат протерозойской эры

На основании обнаруженных следов от горных массивов, пустынь, морских отложений и вулканических пород ученые делают выводы о том, что климат протерозойской эры был многообразен, а на Земле происходили активные континентальные преобразования.

Климатические изменения начались приблизительно в конце палеопротерозоя. Произошло уменьшение парникового эффекта, что, в свою очередь, привело к понижению температуры в атмосфере нашей планеты. Эти события положили начало самому длительному ледниковому периоду. А за ним наступил еще один, во время которого температура воздуха на экваторе сравнялась с температурой современного Северного полюса.

Фауна протерозойской эры

Эволюция животного мира протерозойской эры начинается с окончанием оледенения. На самой верхней ступени эволюционной лестницы данной эры, по мнению ученых, стоят ракоскорпионы. Это четырехглазые существа с 12 лапами и телом, состоящим из нескольких разделов и покрытым остроконечными иглами. Грудь и голову надежно защищает крепкий панцирь. Тело ракоскорпионов заканчивается прямым шипом, который соединен с железой, вырабатывающей яд. Этот шип используется животными и для защиты от подобных им существ, и для нападения на более слабых. Размер наиболее крупных особей достигал 3 метра в длину. Самые маленькие были всего 10 см. Этих хищников не останавливали даже твердые раковины брахиопод и моллюсков.

К концу неопротерозоя появляются кольчатые черви и медузы. Позже от них взяли свое происхождение двустворчатые моллюски и членистоногие.

Поскольку в период протерозойской эры на планете преобладала вода, большинство живых организмов существовало в придонных толщах океана. На суше могли выжить только бактерии, которые с легкостью акклиматизировались в новых условиях.

Одним из главных событий в эволюционном процессе стало то, что живые организмы научились взаимодействовать друг с другом для выживания в тяжелых условиях. Они начали совместную жизнь, в которой каждый микроорганизм отвечал за свою функцию. Так развивались первейшие многоклеточные представители фауны. На протяжении всей протерозойской эры клетки совершенствовались, активнее партнерствовали между собой. К середине Протерозоя живые организмы научились самовоспроизведению при половом размножении. В конце эпохи появились гидроподобные существа. К данному временному отрезку относят разделение животных, грибов и растений.

Флора протерозойской эры

Во время протерозойской эры на поверхности Земли была голая пустыня с холодным климатом и частыми оледенениями. Лидерство прокариот сменилось на господство эукариот. Появляются водоросли, крепящиеся ко дну водоемов. В середине периода начинают развиваться низшие грибы.

Новейшими жителями океана становятся жгутиковые - организмы, стоящие на границе между фауной и флорой. Вскоре они разделятся и образуют новые виды растений и животных. После грибов появляются губки, археоциаты и прочие сложные организмы. 650 млн лет назад морские берега начинают зеленеть. Их покрывают единственные на тот момент сложные растения, схожие с водорослями. А произошло это в связи с тем, что в атмосфере Земли, насыщенной кислородом, сформировался озоновый слой, не пропускающий солнечную радиацию.

Полезные ископаемые протерозойской эры

В процессе формирования осадочных отложений активное участие приняли бактерии. Самые крупные месторождения железной руды имеют органическое происхождение. Это продукты жизнедеятельности железобактерий.

К отложениям протерозойской эры относятся многочисленные залежи природных богатств - драгоценные и полудрагоценные камни, золото и серебро, железные и никелевые руды, кварц, кобальт, медь и молибден, висмут и вольфрам, различные радиоактивные минералы. На юге современной Украины в ту эпоху находился океан, окруженный горными массивами. Тысячелетиями горы выветривались и оседали на дне океана. К концу эры на его месте возник горный хребет, а осадочные отложения видоизменились. Так произошло формирование месторождения железной руды в Криворожском бассейне.

Окаменелости Протерозоя

Учеными обнаружены многочисленные окаменелости протерозойской эры . Их называют «акритарх». В переводе с греческого языка это означает - неясное происхождение. Как становится понятно из названия, никто точно не может определить, что это такое. Окаменелости включают в себя частицы живших тогда организмов, которые очень сложно распознать. В некоторых окаменелостях заключены спиралевидные формы жизни, которые половина ученых идентифицирует как водоросли. Другие организмы похожи на предков современных червей. Ученым предстоит непростая работа по определению, к какому виду живых организмов относятся те или иные останки.

Более подробно периоды Протерозойской эры будут рассмотрены в следующих лекциях .

Протерозойская эра

В отложениях протерозоя мы уже находим следы ползания червей, отпечатки кишечнополостных, иглы губок, раковины простейших - существ довольно сложных в биологическом отношении. Эволюционный процесс проходит от простых к сложным организмам. Следовательно, возникновение протерозойских существ было невозможно без длительного эволюционного процесса, который ведет свое начало от комочков цитоплазмы, появившихся в архейских морях.

В протерозойских отложениях был найден углеобразный материал шунгит. Это свидетельствует о появлении в протерозойской эре растений, из остатков которых образовался уголь. Отложения мрамора позволяют сделать вывод о том, что в протерозое жили животные с известковыми раковинами. С течением времени образовавшиеся из отложений этих раковин известняки превратились в мрамор.

Первыми из известных в настоящее время групп существ в протерозойских морях были, по-видимому, жгутиковые, находящиеся на грани между растительным и животным миром. От них произошли водоросли, грибы и все группы животного мира.

В протерозойскую эру от колониальных одноклеточных организмов, клетки которых стали выполнять различные функции, произошли первые многоклеточные организмы. Ими были губки, археоциаты (похожие на губок животные). Жизнь в то время была тесно связана с морем. На суше никаких организмов не было, кроме, возможно, бактерий, которые могли приспособляться к самым разнообразным условиям. Но что представляли собой архейские или протерозойские бактерии, можно только предполагать.

В породах протерозоя найдены отложения моря, суши, рек, гор, пустынь и ледников. Следовательно, климат протерозоя был довольно разнообразен. Морские отложения покрыты отложениями вулканов, на которых также залегают морские отложения. Из этого можно заключить, что периоды спокойного развития земной коры протерозоя сменялись бурными горообразовательными процессами.

С протерозойскими отложениями связано множество полезных ископаемых: железные руды, мрамор, графит, никелевая руда, пьезокварц, каолин, золото, слюда, тальк, молибден, медь, висмут, вольфрам, кобальт, радиоактивные минералы, драгоценные камни. На юге территории Украины в то время было мелкое море, окруженное со всех сторон горными хребтами. Горы выветривались, а продукты выветривания откладывались на дне моря. В конце протерозоя благодаря горообразовательным процессам на месте моря возникли горы, а осадочные отложения метаморфизировались. Так образовалось месторождение железных руд Криворожского бассейна.

Продолжительность протерозойской эры - 2 млрд. лет.

Протерозойская эра, длившаяся примерно два миллиарда лет, сыграла немаловажную роль в формировании того мира, каким мы знаем его теперь. Этот самый продолжительный занявший почти половину общей истории планеты, ознаменовался рядом эпохальных событий, повернувших вспять земную эволюцию.

Именно протерозойская эра "отметилась" увеличением водных масс в гидросфере настолько, что первые моря начали сливаться в единый океан планетарного масштаба, уровень которого в итоге достиг вершин океанических хребтов. Этот первый тектонико-геохимический рубеж ознаменовался резким возрастанием степени гидратации океанической литосферной коры (вследствие чрезмерного насыщения рифтовых зон большими массами соленой океанской воды). Данный процесс длился примерно шестьсот миллионов лет. И это сыграло важнейшую роль в последующем формировании рельефа океанического дна.

На смену самому древнему историческому этапу, архею, пришла протерозойская эра. Климат с началом новой эпохи начал существенно меняться. Поверхность планеты, являвшая собой в архейский период практически голую холодную и безжизненную пустыню с частыми оледенениями, ближе к середине протерозоя претерпела существенные изменения (в сторону потепления).

Тогда же произошло значительное насыщение атмосферы кислородом, что коренным образом изменило направление эволюционного развития биологических организмов. Ученые это судьбоносное событие, произошедшее приблизительно два миллиарда лет тому назад, уже назвали «кислородной катастрофой». Этот период характеризуется зарождением первых одноклеточных аэробных организмов (поскольку концентрация кислорода в воздушной смеси оказалась достаточной для обеспечения их жизнедеятельности). Тогда-то и вымерло большинство видов анаэробных организмов, для которых молекулярный кислород оказался смертельным. Что, в значительной степени, предопределило дальнейший вектор эволюционного развития.

В течение этого гигантского временного интервала микроорганизмы и водоросли достигли расцвета. Достаточно интенсивные процессы образования практически всех осадочных пород, которыми отметилась протерозойская эра, протекали с непосредственным (и весьма деятельным) участием этих форм жизни.

Эукариоты, вытеснившие с эволюционной сцены «отсталых» прокариотов, тоже сформировались, когда наступила протерозойская эра. Животные, дышащие воздухом, к слову, появились на планете в тот же исторический период. Большинство видов фауны эры позднего протерозоя уже было представлено многоклеточными эукариотическими формами. Окончание этой эпохи вполне может носить название «века медуз», которые тогда преобладали на планете. В то же время возникли (прародители моллюсков и членистоногих).

Протерозойская эра была грандиозным по продолжительности историческим периодом, в течение которого началось безраздельное господство Примитивные одноклеточные и колониальные формы жизни начали сменяться многоклеточными высокоорганизованными существами. Сама жизнь стала важным фактором геологической эволюции. Живые организмы начали принимать деятельное участие в изменении состава и формы земной коры, они стали основой ее верхнего слоя - биосферы. На Землю пришел которого переоценить невозможно. Именно он настолько изменил насытив ее огромным количеством кислорода, что стало возможным развитие высших гетеротрофных организмов - высокоорганизованных животных.

Таким образом, создались оптимальные условия для прихода в этот мир высшей формы жизни - человека, которому суждено было изменить облик планеты за краткий миг своего существования (всего лишь 500 тысяч лет - одно мгновение по меркам геологии!) до неузнаваемости. А, вместе с тем, и придать понятиям «жизнь» и «эволюция» совершенно новый смысл…

Развитие жизни в архейскую эру.

Архей – самая древняя эра, началась более 3,5 млрд. лет назад и продолжался около 1 млрд. лет. Жизнь зародилась в архейскую эру. Поскольку первые живые организмы еще не имели никаких скелетных образований, от них почти не осталось следов. Однако наличие среди архейских отложений пород органического происхождения - известняков, мрамора, графита и других - указывает на существование в эту эру примитивных живых организмов. Ими были одноклеточные доядерные организмы (прокариоты): бактерии и сине-зеленые водоросли.

В архейскую эру произошли крупные ароморфозы: возникновение клеток с клеточным ядром, полового процесса, фотосинтеза и многоклеточности.

Половой процесс – расширяет возможности естественного отбора, повышает возможность приспособления к условиям среды вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Новый способ размножения как полезный в сохранении видов был закреплен естественным отбором, и теперь он преобладает в животном и растительном мире.

Возникновение фотосинтеза положило начало разделению единого ствола жизни на два – растения и животные – по способу питания и типу обмена веществ. Насыщение воды кислородом, накопление его в атмосфере и наличие пищи создавали предпосылки для развития животных в воде, защищавшей живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения. Со временем в атмосфере стал образовываться озон, поглощающий почти все ультрафиолетовое излучение – защита жизни на поверхности воды и суши. Жизнь в воде была возможна благодаря тому, что вода защищала организмы от губительного действия ультрафиолетовых лучей. Именно поэтому море смогло стать колыбелью жизни.

Возникновение многоклеточного строения повлекло усложнение в организации живых существ: дифференциацию тканей, органов и систем, их функций.

Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны.

Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать по субстрату с помощью ресничек - плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни. Приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Со временем в первородном океане стали иссякать органические вещества, накопившиеся в нем абиогенным путем. Появление аутотрофных организмов, в первую очередь зеленых растений, обеспечило дальнейший непрерывный синтез органических веществ, благодаря использованию солнечной энергии а, следовательно, существование и дальнейшее развитие жизни.

Развитие жизни в протерозойскую эру.

Протерозойская эра – самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд. лет. На границе архейской и протерозойской эры произошел первый великий период горообразования. Он привел к значительному перераспределению площадей суши и моря на Земле. Эти изменения лика Земли вынесли не все виды организмов, многие из них вымерли. Было уничтожено и большинство ископаемых останков, благодаря чему так мало известно о жизни в архейскую эру.

В течение этой эры бактерии и водоросли достигают исключительного расцвета. Чрезвычайно интенсивный процесс отложения осадков шел с участием организмов. Известно, что осадочное железо – продукт жизнедеятельности железобактерий. К протерозою относится образование крупнейших залежей железных руд на Земле (курские, криворожские руды, железняки Верхнего озера в США и др.). Господство сине-зеленых сменяется обилием зеленых водорослей, в т.ч. многоклеточных прикрепленных к дну. Это потребовало расчленения тела на части. Важнейшим ароморфозом было возникновение двухсторонней симметрии, которая привела к дифференцировке тела на передний и задний конец, а также на брюшную и спинную стороны. Передний конец является местом, где развиваются органы чувств, нервные узлы, а в дальнейшем и головной мозᴦ. Спинная сторона выполняет защитную функцию, в связи, с чем здесь развиваются различные кожные железы, механические образования (щетинки, волоски), покровительственная окраска. Большинство животных протерозоя было представлено многоклеточными. В морях жили не только низшие многоклеточные – губки и радиально симметричные кишечнополостные; появляются и двухсторонне симметричные. Среди последних известны кольчатые черви – от них произошли моллюски и членистоногие. К концу протерозоя в морях появляются древнейшие представители членистоногих – ракоскорпионы.

Также от древнейших животных с двусторонней симметрией произошли иглокожие и хордовые, имеющие между собой ряд сходных признаков, выражающихся в характере» развития, характере образования скелета, строении кожи и отличающихся по этим признакам от других типов животных. В протерозое появились и древнейшие хордовые - бесчерепные. Их представитель в современной фауне - ланцетник.

На суше во влажных местах могли обитать бактерии, сине-зеленые водоросли, животные типа простейших. Они были первыми почвообразователями.

На смену одноклеточным и колониальным формам пришли многоклеточные. Жизнь стала геологическим фактором. Живые организмы меняли форму и состав земной коры, формировали ее верхний слой - биосферу. В результате фотосинтеза изменился состав атмосферы. Накопление кислорода в атмосфере способствовало развитию высших гетеротрофных организмов- животных.

Так же накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в атмосфере. Суша безжизненна, но по берегам водоемов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей.

Билет №37

Органический мир протерозоя

Билет №36

Развитие органического мира. Развитие органического мира Протерозой - огромный по продолжительности этап истории Земли. В течении этой эры бактерии и водоросли достигли исключительного расцвета. Интенсивный процесс образования осадочный пород шел с участием этих организмов. К протерозою относится образование крупнейших залежей железных руд органического происхождения (осадочное железо- продукт жизнедеятельности железобактерий). Господство прокариот сине-зеленых в протерозое сменяется расцветом эукариот- зеленых водорослей. Наряду с плавающими в танце воды растениями появляются нитчатые формы, прикрепленные ко дну. Около 1350 млн. лет назад отмечены представители низких грибов. Первые многоклеточные животные возникли 900-1000 млн. лет назад. Древние многоклеточные растения и животные жили в придонных слоях океана. Жизнь в придонном слое потребовала расчисления тела на части, одни из которых служили для прикрепления к субстрату, другие для питания. У одних форм это достигалось за счет развития гигантской многоядерной клетки. Однако более перспективным оказалось приобретение многоклеточности и образования органов. Большинство животных позднего протерозоя были представлены многоклеточными формами. Конец протерозоя можно назвать "веком медуз". Возникают кольчатые черви от которых произошли моллюски и членистоногие.

На протяжении почти всего протерозоя климат был тёплым и ровным.

Жизнь была представлена как анаэробными прокариотами (бактериями и цианобактериями), так и аэробными одноклеточными эукариотами . Все они по последним данным появились ещё в архее . Жизнедеятельность этих организмов имела определяющее значение в изменении содержания в атмосфере углекислого газа и кислорода. С начала протерозоя содержание кислорода в атмосфере стало постепенно возрастать, а в середине протерозоя резко повысилось, что обусловило образование первых мощных осадочных отложений на основе окислов железа. Эти окрашенные в красноватые тона отложения очень характерны для протерозоя. Накопление кислорода в атмосфере Земли привело к образованию озонового слоя, задерживавшего ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для всего живого. Приблизительно с этого же рубежа известны первые многоклеточные водоросли и, возможно, первые многоклеточные животные. Ок. 700 млн. лет назад в морях широко проявились процессы биоминерализации – кремнезёмной, связанной с золотистыми водорослями, и известковой, связанной со строматолитами. В обширных тёплых мелководных морях протерозоя строматолиты создавали первые в истории Земли рифы, формировавшиеся как продукт жизнедеятельности цианобионтов в симбиозе с бактериями. В конце протерозоя – в рифее начались мощные проявления вулканизма. В атмосферу были выброшены огромные массы вулканического пепла. Солнечного тепла до Земли стало доходить очень мало. Это привело к глобальному похолоданию. Практически весь земной шар оказался под ледниковым покровом. В это время вымерли многие древние организмы. Их вымирание, изменение химического состава воздуха и воды создали новые условия для дальнейшей биологической эволюции.

Несмотря на климатическую дифференциацию, особенно в конце протерозоя, надо признать, что по сравнению с современной эпохой на Земле в те далекие времена климат был однообразнее. Это объясняется небольшой толщиной амосферы, высоким содержанием в ней углекислого газа и значительной площадью океанов и морей. Парниковый режим определял существование высокой среднегодовой температуры. В позднем рифее среднегодовые температуры, судя по характеру карбонато-накопления (обилие рифогенных толщ), широкому развитию кор выветривания, своеобразных организмов, а также данным определения абсолютных значений температур методом изотопной и магнезиальной палеотермометрии, были довольно высокими. Исходя из соотношения тяжелого и легкого изотопов кислорода в кремнистых и карбонатных породах протерозоя, средняя температура земной поверхности составляла 50-60°С а снизилась до 40°С.