stringtranslate.com

докембрий

Докембрий ( / p r i ˈ k æ m b r i . ə n , - ˈ k eɪ m -/ pree- KAM -bree-ən, -⁠KAYM- ; [2] или докембрий , иногда сокращенно pC , или криптозой ) является самой ранней частью истории Земли , установленной до текущего фанерозойского эона. Докембрий так назван , потому что он предшествовал кембрию , первому периоду фанерозойского эона , который назван в честь Камбрии , латинизированного названия Уэльса , где породы этого возраста были впервые изучены. Докембрий составляет 88% геологического времени Земли.

Докембрий — неформальная единица геологического времени, [3] подразделяемая на три эона ( гадей , архей , протерозой ) геологической шкалы времени . Она охватывает период от образования Земли около 4,6 млрд лет назад ( Ga ) до начала кембрийского периода, около 538,8 млн лет назад ( Ma ), когда впервые в изобилии появились существа с твердым панцирем.

Обзор

Относительно мало известно о докембрии, несмотря на то, что он составляет примерно семь восьмых истории Земли , и то, что известно, в основном было обнаружено с 1960-х годов. Ископаемая летопись докембрия беднее, чем у последующего фанерозоя , и ископаемые из докембрия (например, строматолиты ) имеют ограниченное биостратиграфическое применение. [4] Это связано с тем, что многие докембрийские породы были сильно метаморфизованы , что скрыло их происхождение, в то время как другие были разрушены эрозией или остаются глубоко погребенными под фанерозойскими слоями. [4] [5] [6]

Считается, что Земля образовалась из материала, вращавшегося вокруг Солнца, примерно 4543 млн лет назад, и вскоре после своего образования могла столкнуться с другой планетой под названием Тейя , отколов материал, из которого образовалась Луна (см. Гипотеза гигантского удара ). Стабильная кора, по-видимому, образовалась около 4433 млн лет назад, поскольку кристаллы циркона из Западной Австралии датируются возрастом 4404 ± 8 млн лет назад . [7] [8]

Термин «докембрий» используется геологами и палеонтологами для общих дискуссий, не требующих более конкретного названия эона. Однако и Геологическая служба США [9] , и Международная комиссия по стратиграфии считают этот термин неформальным. [10] Поскольку промежуток времени, подпадающий под докембрий, состоит из трех эонов ( гадей , архей и протерозой ) , его иногда называют суперэоном [ 11] [12], но это также неформальный термин, не определенный МКС в ее хроностратиграфическом руководстве. [13]

Эозой (отeo-«самый ранний») был синонимомдокембрийского периода[14][15]или, более конкретно,архейского периода[16].

Формы жизни

Точная дата зарождения жизни не определена. Углерод, обнаруженный в породах возрастом 3,8 миллиарда лет (архейский эон) с островов у западной Гренландии, может иметь органическое происхождение. Хорошо сохранившиеся микроскопические окаменелости бактерий возрастом более 3,46 миллиарда лет были найдены в Западной Австралии . [17] Вероятные окаменелости возрастом 100 миллионов лет были найдены в том же районе. Однако есть доказательства того, что жизнь могла развиться более 4,280 миллиарда лет назад. [18] [19] [20] [21] Существуют довольно надежные данные о бактериальной жизни на протяжении всего оставшегося (протерозойского эона) докембрия.

Сложные многоклеточные организмы могли появиться уже 2100 млн лет назад. [22] Однако интерпретация древних окаменелостей проблематична, и «... некоторые определения многоклеточности охватывают все, от простых бактериальных колоний до барсуков». [23] Другие возможные ранние сложные многоклеточные организмы включают возможную красную водоросль возрастом 2450 млн лет с Кольского полуострова , [24] углеродистые биосигнатуры возрастом 1650 млн лет на севере Китая, [25] Rafatazmia возрастом 1600 млн лет , [26] и возможную красную водоросль Bangiomorpha возрастом 1047 млн ​​лет из канадской Арктики. [27] Самые ранние окаменелости, широко признанные как сложные многоклеточные организмы, датируются эдиакарским периодом. [28] [29] Очень разнообразная коллекция мягкотелых форм обнаружена в различных местах по всему миру и датируется периодом от 635 до 542 млн лет назад. Их называют эдиакарской или вендской биотой . Существа с твердым панцирем появились к концу этого временного промежутка, ознаменовав начало фанерозойского эона. К середине следующего кембрийского периода в сланцах Берджесс регистрируется очень разнообразная фауна , включая некоторые виды, которые могут представлять собой стволовые группы современных таксонов. Увеличение разнообразия форм жизни в раннем кембрии называется кембрийским взрывом жизни. [30] [31]

В то время как суша, по-видимому, была лишена растений и животных, цианобактерии и другие микробы образовали прокариотические маты , которые покрывали наземные районы. [32]

Следы животного с конечностями, похожими на ноги, были найдены в грязи 551 миллион лет назад. [33] [34]

Возникновение жизни

Гипотеза мира РНК утверждает, что РНК эволюционировала до появления кодированных белков и геномов ДНК. [35] В течение хадейского эона (4567–4031 млн лет назад) существовали обильные геотермальные микросреды , которые могли иметь потенциал для поддержки синтеза и репликации РНК и, таким образом, возможно, для эволюции примитивной формы жизни. [36] Было показано, что пористые системы горных пород, включающие нагретые интерфейсы воздух-вода, могут допускать катализируемую рибозимами репликацию РНК смысловых и антисмысловых цепей, за которой может следовать диссоциация цепей, что позволяет осуществлять комбинированный синтез, высвобождение и сворачивание активных рибозимов. [36] Эта примитивная репликативная система РНК также могла подвергаться переключению цепей шаблона во время репликации ( генетическая рекомбинация ), как это, как известно, происходит во время репликации РНК существующих коронавирусов . [37]

Планетарная среда и кислородная катастрофа

Выветренная докембрийская подушечная лава в зеленокаменном поясе Темагами Канадского щита

Доказательства деталей движения плит и другой тектонической активности в докембрии трудно интерпретировать. Обычно считается, что небольшие протоконтиненты существовали до 4280 млн лет назад, и что большая часть суши Земли собралась в единый суперконтинент около 1130 млн лет назад. Суперконтинент, известный как Родиния , распался около 750 млн лет назад. Было выявлено несколько ледниковых периодов, начиная с гуронской эпохи, примерно 2400–2100 млн лет назад. Одним из наиболее изученных является стертско-варяжское оледенение, около 850–635 млн лет назад, которое могло принести ледниковые условия вплоть до экватора, что привело к « Земле-снежку ». [ требуется ссылка ]

Атмосфера ранней Земли изучена недостаточно. Большинство геологов полагают, что она состояла в основном из азота, углекислого газа и других относительно инертных газов, и в ней отсутствовал свободный кислород . Однако есть доказательства того, что богатая кислородом атмосфера существовала с раннего архея. [38]

В настоящее время все еще считается, что молекулярный кислород не был значительной частью атмосферы Земли до тех пор, пока не развились фотосинтетические формы жизни и не начали производить его в больших количествах в качестве побочного продукта своего метаболизма . Этот радикальный переход от химически инертной к окислительной атмосфере вызвал экологический кризис , иногда называемый кислородной катастрофой . Сначала кислород быстро соединялся с другими элементами в земной коре, в первую очередь с железом, удаляя его из атмосферы. После того, как запас окисляемых поверхностей иссяк, кислород начал накапливаться в атмосфере, и образовалась современная атмосфера с высоким содержанием кислорода. Доказательством этого являются более старые породы, которые содержат массивные полосчатые железные образования , которые были отложены в виде оксидов железа.

Подразделения

Терминология, охватывающая ранние годы существования Земли, была разработана, поскольку радиометрическое датирование позволило назначать абсолютные даты определенным образованиям и особенностям. [39] Докембрий делится на три эона: хадейский (4567,3–4031 млн лет), архейский (4031–2500 млн лет) и протерозойский (2500–538,8 млн лет). См. Timetable of the Precambrian .

Было предложено разделить докембрий на эоны и эры, которые отражают стадии планетарной эволюции, а не текущую схему, основанную на численных возрастах. Такая система могла бы опираться на события в стратиграфической летописи и быть разграничена GSSP . Докембрий можно разделить на пять «естественных» эонов, характеризующихся следующим образом: [42]

  1. Аккреция и дифференциация: период формирования планет до гигантского ударного события, приведшего к образованию Луны .
  2. Гадейский период: период интенсивной бомбардировки примерно с 4,51 млрд лет назад (возможно, включая холодный ранний земной период) до конца периода поздней интенсивной бомбардировки .
  3. Архей: период, определяемый первыми образованиями земной коры ( зеленокаменный пояс Исуа ) до отложения полосчатых железистых образований из-за увеличения содержания кислорода в атмосфере.
  4. Переход: период непрерывного формирования полосчатого железа до появления первых континентальных красноцветных отложений .
  5. Протерозой: период современной тектоники плит до появления первых животных .

Докембрийские суперконтиненты

Движение земных плит с течением времени приводило к образованию и распаду континентов, включая периодическое образование суперконтинента, включающего большую часть или всю сушу. Самым ранним известным суперконтинентом была Ваалбара . Она образовалась из протоконтинентов и была суперконтинентом 3,636 млрд лет назад. Ваалбара распалась около 2,845–2,803 млрд лет назад. Суперконтинент Кенорленд образовался около 2,72 млрд лет назад, а затем раскололся где-то после 2,45–2,1 млрд лет назад на протоконтинентальные кратоны, называемые Лаврентия , Балтика , кратон Йилгарн и Калахари . Суперконтинент Колумбия , или Нуна, образовался 2,1–1,8 млрд лет назад и распался около 1,3–1,2 млрд лет назад. [43] [44] Считается, что суперконтинент Родиния образовался около 1300–900 млн лет назад, включал в себя большую часть или все континенты Земли и распался на восемь континентов около 750–600 миллионов лет назад. [45]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Коэн, Ким. "Новое издание шкалы - 2022-10". Международная комиссия по стратиграфии . Получено 16 января 2023 г.
  2. ^ "Докембрий". CollinsDictionary.com . HarperCollins . Получено 2023-08-30 .
  3. ^ Gradstein, FM; Ogg, JG; Schmitz, MD; Ogg, GM, ред. (2012). Геологическая шкала времени 2012. Том 1. Elsevier. стр. 301. ISBN 978-0-44-459390-0.
  4. ^ ab Monroe, James S.; Wicander, Reed (1997). Изменение Земли: Исследование геологии и эволюции (2-е изд.). Belmont: Wadsworth Publishing Company . стр. 492. ISBN 9781285981383.
  5. ^ Левин, Гарольд Л. (2010). Земля сквозь время (9-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: J. Wiley. С. 230–233. ISBN 978-0470387740.Изложено в Gore, Pamela JW (25 октября 2005 г.). «Самая ранняя Земля: 2 100 000 000 лет архейского эона».
  6. ^ Дэвис, CM (1964). «Докембрийская эра». Чтения по географии Мичигана . Университет штата Мичиган .
  7. ^ "Цирконы навсегда". Department of Geoscience . 2005. Архивировано из оригинала 18 мая 2019 года . Получено 28 апреля 2007 года .
  8. ^ Кавози, Аарон Дж.; Вэлли, Джон В.; Уайлд, Саймон А. (2007). "Глава 2.5 Древнейшие наземные минеральные записи: обзор детритных цирконов возрастом от 4400 до 4000 млн лет из Джек-Хиллз, Западная Австралия". Развитие геологии докембрия . 15 : 91–111. doi :10.1016/S0166-2635(07)15025-8. ISBN 9780444528100.
  9. ^ Комитет по геологическим названиям Геологической службы США (2010), «Подразделения геологического времени – основные хроностратиграфические и геохронологические единицы», Информационный бюллетень Геологической службы США 2010–3059 , Геологическая служба США , стр. 2 , получено 20 июня 2018 г.
  10. ^ Фань, Цзюньсюань; Хоу, Сюйдун (февраль 2017 г.). "Диаграмма". Международная комиссия по стратиграфии . Международная хроностратиграфическая диаграмма . Получено 10 мая 2018 г.
  11. ^ Senter, Phil (1 апреля 2013 г.). «Возраст Земли и его значение для биологии». The American Biology Teacher . 75 (4): 251–256. doi :10.1525/abt.2013.75.4.5. S2CID  85652369.
  12. ^ Камп, Ульрих (6 марта 2017 г.). «Оледенения». Международная энциклопедия географии: люди, Земля, окружающая среда и технологии : 1–8. doi :10.1002/9781118786352.wbieg0612. ISBN 9780470659632.
  13. ^ "Stratigraphic Guide". Международная комиссия по стратиграфии . Таблица 3. Получено 9 декабря 2020 г.
  14. ^ Хичкок, CH (1874). Геология Нью-Гэмпшира. стр. 511. Название «эозойский», по-видимому, было предложено доктором Дж. У. Доусоном из Монреаля в 1865 году. В то время он не определил полностью границы его применения; но, по-видимому, геологи в целом понимали, что оно охватывает все неясно ископаемые породы, которые старше кембрия.
  15. ↑ Бюллетень. Том 767. Издательство правительства США. 1925. стр. 3. [1888] Сэр Дж. У. Доусон предпочитает термин «эозойский» [а не архейский] и хотел бы, чтобы он включал все докембрийские слои.
  16. ^ Салоп, Л. Дж. (2012). Геологическая эволюция Земли в докембрии. Springer. стр. 9. ISBN 978-3-642-68684-9. возможность разделения истории докембрия на два эона: эозойский, охватывающий только архейскую эру, и протозойский, включающий все остальные докембрийские эры.
  17. ^ Брун, Ив ; Шимкетс, Лоуренс Дж. (январь 2000 г.). Развитие прокариот. ASM Press . стр. 114. ISBN 978-1-55581-158-7.
  18. ^ Dodd, Matthew S.; Papineau, Dominic; Grenne, Tor; slack, John F.; Rittner, Martin; Pirajno, Franco; O'Neil, Jonathan; Little, Crispin TS (2 марта 2017 г.). «Доказательства ранней жизни в осадках старейших гидротермальных жерл Земли». Nature . 543 (7643): 60–64. Bibcode :2017Natur.543...60D. doi : 10.1038/nature21377 . PMID  28252057.
  19. ^ Циммер, Карл (1 марта 2017 г.). «Ученые говорят, что канадские ископаемые бактерии могут быть старейшими на Земле». The New York Times . Получено 2 марта 2017 г.
  20. ^ Гош, Паллаб (1 марта 2017 г.). «Найдены самые ранние свидетельства существования жизни на Земле». BBC News . Получено 2 марта 2017 г.
  21. ^ Данэм, Уилл (1 марта 2017 г.). «Канадские бактериоподобные окаменелости названы старейшими свидетельствами жизни». Reuters . Архивировано из оригинала 2 марта 2017 г. Получено 1 марта 2017 г.
  22. ^ Albani, Abderrazak El; Bengtson, Stefan; Canfield, Donald E.; Bekker, Андрей; Macchiarelli, Roberto; Mazurier, Arnaud; Hammarlund, Emma U.; Boulvais, Philippe; Dupuy, Jean-Jacques; Fontaine, Claude; Fürsich, Franz T.; Gauthier-Lafaye, François; Janvier, Philippe; Javaux, Emmanuelle; Ossa, Frantz Ossa; Pierson-Wickmann, Anne-Catherine; Riboulleau, Armelle; Sardini, Paul; Vachard, Daniel; Whitehouse, Martin; Meunier, Alain (июль 2010 г.). «Крупные колониальные организмы с координированным ростом в кислородсодержащих средах 2,1 млрд лет назад». Nature . 466 (7302): 100–104. Bibcode : 2010Natur.466..100A. doi : 10.1038/nature09166. PMID  20596019. S2CID  4331375.
  23. ^ Донохью, Филипп CJ; Антклифф, Джонатан Б. (июль 2010 г.). «Истоки многоклеточности». Nature . 466 (7302): 41–42. doi :10.1038/466041a. PMID  20596008. S2CID  4396466.
  24. ^ Розанов, А. Ю.; Астафьева, М. М. (1 марта 2013 г.). «Уникальная находка древнейших многоклеточных водорослей в нижнем протерозое (2,45 млрд лет) Кольского полуострова». Доклады АН УССР . 449 (1): 96–98. doi :10.1134/S0012496613020051. PMID  23652437. S2CID  15774804.
  25. ^ Цюй, Юаньгао; Чжу, Шисин; Уайтхаус, Мартин; Энгдаль, Андерс; Маклафлин, Никола (1 января 2018 г.). «Углеродистые биосигнатуры самых ранних предполагаемых макроскопических многоклеточных эукариот из формации Туаньшаньцзы возрастом 1630 млн лет, северный Китай». Precambrian Research . 304 : 99–109. Bibcode : 2018PreR..304...99Q. doi : 10.1016/j.precamres.2017.11.004.
  26. ^ Бенгтсон, Стефан; Саллстедт, Тереза; Беливанова, Венета; Уайтхаус, Мартин (14 марта 2017 г.). «Трехмерное сохранение клеточных и субклеточных структур предполагает наличие красных водорослей возрастом 1,6 миллиарда лет». PLOS Biology . 15 (3): e2000735. doi : 10.1371/journal.pbio.2000735 . PMC 5349422 . PMID  28291791. 
  27. ^ Гибсон, Тимоти М.; Ши, Патрик М.; Камминг, Вивьен М.; Фишер, Вудворд В.; Крокфорд, Питер В.; Ходжскисс, Малкольм С.В.; Вёрндл, Сара; Кризер, Роберт А.; Рейнбёрд, Роберт Х.; Скулски, Томас М.; Халверсон, Гален П. (2017). «Точный возраст Bangiomorpha pubescens датирует начало эукариотического фотосинтеза» (PDF) . Геология . 46 (2): 135–138. doi :10.1130/G39829.1.
  28. ^ Laflamme, M. (9 сентября 2014 г.). «Моделирование морфологического разнообразия у древнейших крупных многоклеточных организмов». Труды Национальной академии наук . 111 (36): 12962–12963. Bibcode : 2014PNAS..11112962L. doi : 10.1073/pnas.1412523111 . PMC 4246935. PMID  25114212 . 
  29. ^ Колесников, Антон В.; Рогов Владимир Иванович; Быкова Наталья Владимировна; Данелян, Таниэль; Клаузен, Себастьен; Маслов Андрей Владимирович; Гражданкин, Дмитрий В. (октябрь 2018 г.). «Старейший скелетный макроскопический организм Palaeopascichnus Linearis». Докембрийские исследования . 316 : 24–37. Бибкод : 2018PreR..316...24K. doi :10.1016/j.precamres.2018.07.017. S2CID  134885946.
  30. ^ Федонкин, Михаил А .; Гелинг, Джеймс Г.; Грей, Кэтлин; Нарбонн, Гай М.; Викерс-Рич, Патрисия (2007). Возвышение животных: эволюция и диверсификация царства Animalia . Предисловие Артура К. Кларка . Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса . ISBN 978-0-8018-8679-9. LCCN  2007061351. OCLC  85162342. OL  17256629M.
  31. ^ Докинз, Ричард ; Вонг, Ян (2005). Рассказ предка: паломничество к заре эволюции . Houghton Mifflin Harcourt . стр. 673. ISBN 9780618619160.
  32. ^ Selden, Paul A. (2005). "Terrestrialization (Precambrian–Devonian)" (PDF) . Энциклопедия наук о жизни . John Wiley & Sons, Ltd. doi :10.1038/npg.els.0004145. ISBN  978-0470016176.
  33. ^ «Ученые обнаружили «самые древние следы на Земле» на юге Китая, возраст которых составляет 550 миллионов лет». Independent.co.uk . 7 июня 2018 г. Независимый
  34. ^ Чэнь, Чжэ; Чэнь, Сян; Чжоу, Чуаньмин; Юань, Сюньлай; Сяо, Шухай (июнь 2018 г.). «Позднеэдиакарские следы, оставленные билатеральными животными с парными конечностями». Science Advances . 4 (6): eaao6691. Bibcode :2018SciA....4.6691C. doi :10.1126/sciadv.aao6691. PMC 5990303 . PMID  29881773. 
  35. ^ Fine JL, Pearlman RE (август 2023 г.). «О происхождении жизни: синтез и повествование, сфокусированные на РНК». RNA . 29 (8): 1085–98. doi :10.1261/rna.079598.123. PMC 10351881 . PMID  37142437. 
  36. ^ ab Salditt A, Karr L, Salibi E, Le Vay K, Braun D, ​​Mutschler H (март 2023 г.). «Рибозим-опосредованный синтез РНК и репликация в модельной гадейской микросреде». Nat Commun . 14 (1): 1495. doi :10.1038/s41467-023-37206-4. PMC 10023712. PMID  36932102 . 
  37. ^ Su S, Wong G, Shi W, Liu J, Lai AC, Zhou J, Liu W, Bi Y, Gao GF (июнь 2016 г.). «Эпидемиология, генетическая рекомбинация и патогенез коронавирусов». Trends Microbiol . 24 (6): 490–502. doi :10.1016/j.tim.2016.03.003. PMC 7125511. PMID 27012512  . 
  38. ^ Клеммей, Гарри; Бэдхэм, Ник (1982). «Кислород в докембрийской атмосфере». Геология . 10 (3): 141–146. Bibcode :1982Geo....10..141C. doi :10.1130/0091-7613(1982)10<141:OITPAA>2.0.CO;2.
  39. ^ "Геологическая шкала времени GSA 2009 года" Геологического общества Америки". Архивировано из оригинала 2020-11-05 . Получено 2019-08-29 .
  40. ^ Харрисон, Т. Марк (27 апреля 2009 г.). «Гадейская кора: свидетельства из цирконов возрастом >4 Ga». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 37 (1): 479–505. Bibcode : 2009AREPS..37..479H. doi : 10.1146/annurev.earth.031208.100151.
  41. ^ Абрамов, Олег; Кринг, Дэвид А.; Мойзис, Стивен Дж. (октябрь 2013 г.). «Импактная среда Гадейской Земли». Геохимия . 73 (3): 227–248. Bibcode : 2013ChEG...73..227A. doi : 10.1016/j.chemer.2013.08.004.
  42. ^ Bleeker, W. (2004) [2004]. "К "естественной" шкале времени докембрия". В Felix M. Gradstein ; James G. Ogg; Alan G. Smith (ред.). Геологическая шкала времени 2004 . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-78673-7.также доступно на Stratigraphy.org: подкомиссия по докембрийской тематике
  43. ^ Чжао, Гочунь; Кавуд, Питер А.; Уайлд, Саймон А.; Сан, М. (2002). «Обзор глобальных орогенов возрастом 2,1–1,8 млрд лет: последствия для суперконтинента до Родинии». Earth-Science Reviews . 59 (1): 125–162. Bibcode :2002ESRv...59..125Z. doi :10.1016/S0012-8252(02)00073-9.
  44. ^ Чжао, Гочунь; Сан, М.; Уайлд, Саймон А.; Ли, СЗ (2004). «Палеомезопротерозойский суперконтинент: сборка, рост и распад». Earth-Science Reviews (Представленная рукопись). 67 (1): 91–123. Bibcode : 2004ESRv...67...91Z. doi : 10.1016/j.earscirev.2004.02.003.
  45. ^ Li, ZX; Bogdanova, SV; Collins, AS; Davidson, A.; De Waele, B.; Ernst, RE; Fitzsimons, ICW; Fuck, RA; Gladkochub, DP; Jacobs, J.; Karlstrom, KE; Lul, S.; Natapov, LM; Pease, V.; Pisarevsky, SA; Thrane, K.; Vernikovsky, V. (2008). "Assembly, configuration, and break-up history of Rodinia: A synthesis" (PDF) . Precambrian Research . 160 (1–2): 179–210. Bibcode :2008PreR..160..179L. doi :10.1016/j.precamres.2007.04.021. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Получено 6 февраля 2016 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Докембрий» .