(слай 1) 12. Анаеробна біосфера. Як би могла проходити еволюція біосфери
Землі за відсутності кисневої революції?
(слай 2) Приблизно 2,7 мільярдів років тому атмосфера Землі складалася в основному з газів: оксиду вуглецю (СО), двооксиду
вуглецю (СО2), водяної пари (H2O), метану (СН4),
невеликої кількість азоту (N), водню (Н) і інертних
газів. Атмосфера мала відновний характер і була практично позбавлена вільного
кисню, незначна його частина виникала в верхніх шарах атмосфери в результаті
дисоціації молекул вуглекислого газу і води. З появою живих організмів, які почали застосовувати
фотосинтез, склад атмосфери зазнав
кардинальних змін, що призвело до кисневої революції і екологічної катастрофи:
масового вимерання анаеробних організмів, оскільки кисень для нихотруйний.
(слай 3) Біосфера має довгу історію, тісно пов'язану з еволюцією Землі, яку можна
умовно поділити на кілька фаз.Перша: формування ранньої літосфери, атмосфери, гідросфери, виникнення
геологічного кругообігу речовин. Друга: хімічна еволюція: синтез і
накопичення простих органічних сполук(амінокислот
і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів). Третя: давня біосфера або еволюція
прокаріотичного світу, виникнення біологічного кругообігу речовин і формування
кисневої атмосфери(3,8—4 млрд.р.тому).
(слай 4) Першими живими
організми на Землібулигетеротрофні анаеробні
прокаріоти. Їх «споживацька» стратегія життя, що ґрунтувалася на
використанні обмежених запасів органічних речовин, могла б призвести до
цілковитоговикористання всього енергетично цінного матеріалу й врешті-решт — до загибелі
всього живого.Проте криза не настала, бо з'явився новий тип живлення —
автотрофний. Справжня
революція в юній біосфері почалася з появою фотосинтезуючих бактерій, які почали використовувати сонячну енергію.
Припустимо, що таких організмів
було недостатньо для того щоб відбулась киснева революція або у них була
відсутня ІІ фотосистема. Тому в атмосфері продовжував переважати СО2.
Як би тоді могла проходити
еволюція біосфери Землі?
(слай 5) По-перше, не сформувався б озоновий шар і тому вихід на
суходіл живих організмів був би не можливий. Життя продовжувалось би тільки у
водному середовищі.
(слай 6) По-друге, процвітаючою групою лишились би анаеробні
організми – хемосинтетики.Серед них були б і облігатні, і факультативні види. Енергію
для життєдіяльності вони б отримували, окислюючи неорганічні речовини без
участі вільного кисню. Використовували бвуглець, який би витягали з метану, з
оксиду і двооксиду вуглецю і водень із сірководню й інших з'єднань, що його
містили.
(слай 7) Окислюючи органічні сполуки, що містять в своєму складі
кисень, отримували б енергію внаслідок
процесу бродіння.Найбільшого розквіту отримали б галофіти, термофіли, а також
метаногенні і сульфатредукторні бактерії, які використовували б молекулярний
водень в якості відновника.
(слай 8) По-третє, внаслідок накопичення метану і сульфатів зросла
б кількість мікроорганізмів, здатних
окисляти метан за допомогою сульфатів. Це були б симбіотичні мікробні
спільноти, що складалися з архей і бактерій. Археї окисляли б метан, а бактерії
відновлювали б сульфати (Результатом
окислення метану був вуглекислий газ, необхідний всім автотрофам, а результатом
відновлення сульфатів – сірководень, який із задово-ленням використовували
фотосинтетики)
(слай 9) По-четверте, біологічного прогресу набули б аноксигенні
фотосинтетики - предки нинішніх зелених, пурпурних і ціанобактерій. Для
аноксигенного фотосинтезу потрібна наявність у зовнішньому середовищі (відновлених субстратів) сірководню,
сірки, тіосульфату, органічних сполук або молекулярного водню, яких було б
достатньо в атмосфері.
(слай 10- 12) По-п’яте,існували б тільки водні екосистемами біосфери,
такі, як рифтові глибоководні подібні до «чорних курців» (Метанопірус Кандлера (Methanopyrus kandleri), екосистеми холодних метанових джерел і кратерівзгаслих
вулканів (Пікрофілюс торідус (Picrophilus torridus), галофільні екосистеми (Галобактерія сольова (Halobacterium salinarium). Такі прокаріотичні екосистеми були б нестійкими до
впливів довкілля, бо ланцюги живлення у них мало розгалужені, видова
різноманітність незначна, здатність до саморегуляції невисока.
(слай 13) По-п’яте, біотичний колообіг речовин у біосфері, що
складався б виключно із прокаріотів, був би дуже недосконалий. Біомаса,
створена автотрофними бактеріями, розкладалась би переважно під впливом
абіотичних фізичних і хімічних процесів у зовнішньому середовищі, при цьому
важливу роль відігравали б і гетеротрофні бактерії, але їх можливості були б обмежені
особливостями організації клітин. (Виділяючи
ферменти в зовнішнє середовище, відбувалось би “зовнішнє перетравлювання”, а
низькомолекулярні продукти всмоктувались би крізь цитоплазматичну мембрану).
Це б зумовило низьку швидкість розкладання біомаси, створеної автотрофними
прокаріотами. Тому величезні маси органічного вуглецю були б виведені з біологічного колообігу, і збереглись би в осаді, піддались хімічній трансформації, перетворились на
горючі сланці, нафту і газ.
(слай 14) Отже, зважаючи на все вище сказане, наша команда дійшла
висновку, що на появу життя та формування біосфери за відсутності кисневої
революції вплинулиб такі чинники: інтенсивний вулканізм, висока радіація,
постійне перетворення первинної кори, низькорельєфна поверхня, щільна вторинна
атмосфера з потужним вмістом парникових газів, практично повна відсутність
вільного кисню та захисного озонового шару, мілководна гідросфера з високими
концентраціями вулканічних газів та іонів важких металів у воді. Тому еволюція
біосфери зупинилась би на докембрійському рівні. Життя існувало б лише у
водному середовищі і було б представлене прокаріотичними організмами:
гетеротрофами, хемосинтетиками, аноксигенними фотосинтетиками, екстремофільними
бактеріями. Біотичний колообіг речовин у біосфері, був би дуже недосконалий.
Доповідь завершено. Дякуємо за увагу.
Немає коментарів:
Дописати коментар