Общая характеристика архейской эры

Архей – древнейшая эра, верхний рубеж которой – около 2,5 млрд. лет тому назад, а нижний рубеж – 3,8-4 млрд. лет.

Продолжительность архейской эры приблизительно составляет 1,5 млрд. лет. В течение этого времени первичная континентальная кора заканчивает свое формирование, возникает горный рельеф вулканического происхождения.

Сушу представляют Гондвана и Лавразия.

Атмосфера имеет маленькую плотность и состоит из аммиака, водорода, метана, сероводорода, паров воды, окиси и двуокиси углерода. Кислород в ней отсутствует.

Специалисты предполагают, что вода в океане в это время была слабо солоноватой. Климатическая зональность уже проявлялась.

Обнажающиеся на поверхности материков горные породы имеют архейский возраст, но их распознавание затрудняется тем, что выходы этих пород перекрывают мощные толщи молодых по возрасту пород.

Даже в тех местах, где они обнажены, невозможно определить их исходный характер, потому что они сильно метаморфизованы.

Кроме этого древние породы расплавлены и разрушены в ходе магматических интрузий, а это значит, что до настоящего времени следы первичной земной коры не обнаружены.

Крупные ареалы выходов архейских пород на поверхность известны в пределах Северной Америки, это:

• Канадский щит, расположенный по обе стороны Гудзонова залива;
• Скалистые горы.

Архейские породы Канадского щита в некоторых местах перекрыты более молодыми породами. Из древнейших пород известны мраморы, аспидные и кристаллические сланцы.

Известняки и глинистые сланцы были запечатаны лавой. Позже они подверглись мощным тектоническим движениям и сильному метаморфизму.

В результате длительной денудации местами они вышли на поверхность.

Архейские породы в Скалистых горах слагают гребни отдельных вершин, например, Пайкс-Пик и многих хребтов.

Есть архейские обнажения пород в пределах Швеции, Норвегии, Финляндии, России – это метаморфизованные осадочные породы и граниты. Архейские породы имеют выходы на юге и юго-востоке Сибири, в Китае, на западе Австралии, в Африке, в северо-восточной части Южной Америки.

В архейских породах Южной Африки и в провинции Онтарио в Канаде, обнаружены следы колоний одноклеточных сине-зеленых водорослей и следы жизнедеятельности бактерий.

Климат архея

Среди ученых XIX века господствовало мнение о том, что температура на поверхности Земли в древние эры поддерживалась в основном за счет внутреннего тепла.

По всей вероятности, для самых ранних стадий развития планеты – лунной и нуклеарной, это было справедливо. Но, в архейскую эру уже существовала атмосфера и гидросфера и, в распределении тепла на земной поверхности, ведущую роль должна была играть энергия Солнца.

Если это принять за истину, то в архее существовала климатическая зональность, т.к. количество солнечного тепла связано с широтой места.

Некоторые доказательства климатической зональности подтверждаются, правда, единичными фактами – это находки древних метаморфизованных ледниковых отложений – тиллитов.

Их остатки были обнаружены в Северной Америке, Центральной и Южной Африке, на юге Австралии и в Сибири.

К сожалению, ученым пока не удается определить их центры, а также направление движения этих ледников.

В Северной Америке следы ледников прослеживаются к северу от современной 42 параллели по широте почти на 1850 км и к северу на 370 км.

Мощность тиллитов раннего протерозоя, как было установлено, достигает 160-180 м.

Тиллитовые горизонты переслаиваются с глинистыми сланцами, а их накопление шло в озерных или речных условиях.

Замечание 1

Таким образом, происходило чередование эпох оледенения и межледниковых эпох.

В это время происходило сокращение размеров ледников, и их место занимали озера ледникового происхождения.

Древнее оледенение, по мнению Н.М. Страхова, имело горный характер.

Ледников современной Антарктиды в архее и протерозое по всей вероятности ещё не существовало, потому что обширные континентальные массивы отсутствовали.

Древние ледники, возможно, покрывали вершины некоторых гор и языками спускались к подножьям.

С ледниковыми отложениями связаны метаморфизованные органические остатки – графитовые сланцы. Наличие этой примитивной растительности в древних океанах говорит о том, что в отдельных зонах планеты климат был сравнительно теплый.

Температура самой атмосферы, по мнению ученых, могла достигать отметки в 120 градусов.

Замечание 2

Данные очень скудные, но, тем не менее, они позволяют сделать вывод о том, что на Земле 2-3 млрд. лет назад существовала климатическая зональность, но какие именно пояса существовали и где они проходили ученым практически не известно.

Растительный и животный мир архея

В архейской эре выделяют четыре эры:

1. эоархей;
2. палеоархей;
3. мезоархей;
4. неоархей.

Эоархей, продолжительностью 400 млн. лет, является началом архейской эры. На Землю падают метеориты, образуются кратеры, идет активное формирование земной коры и гидросферы.

В земной атмосфере ещё ничтожно мало кислорода и азота, зато значительная часть принадлежит углекислому газу. Именно в этих условиях появляются первые организмы – цианобактерии, оставившие после себя продукты жизнедеятельности, которые с помощью фотосинтеза вырабатывали кислород.

В эоархее происходит формирование первого земного континента – Ваальбары.

Вторая, палеоархейская эра продолжалась 200 млн. лет. Заканчивалось формирование первого континента, и появился ещё мелкий океан. Продолжительность суток в это время составляла 15 часов. Усиливалось магнитное поле Земли, потому что ядро становилось более твердым.

Ученые считают, что в это время появились первые живые организмы – первые бактерии.

В мезоархее, длившемся 0,4 млрд. лет происходит раскол Ваальбары. Современный кратер в Гренландии появился именно тогда в результате столкновения с астероидом. Возможно, в это время на планете началось первое Понгольское оледенение.

В мезоархее происходит рост количества цианобактерий.

Заканчивается архейская эра неоархеем 2,5 млрд. лет назад.

К этому времени завершается формирование земной коры, происходит выделение большого количества кислорода. Атмосфера Земли в это время полностью изменилась и, преобладающим газом стал кислород.

В результате бурной вулканической деятельности шло образование драгоценных металлов и камней. Формы животных очень маленькие, но, тем не менее, они представляли собой настоящие живые микроорганизмы.

Карбонатные и кремниевые осадочные породы появились благодаря цианобактериям.

В это время появляются первые прокариоты – доядерные одноклеточные организмы.

В конце архея начинается половой процесс размножения у бактерий, появляются первые многоклеточные микроорганизмы.

Впоследствии часть из них стала наземными организмами, а другая часть обрела признаки водоплавающих и поселилась в воде.

Замечание 3

Архейская эра в целом, является древнейшим периодом в жизни Земли, в это время появился фотосинтез, произошло разделение флоры и фауны, сформировались очертания материков и океанов. Важным моментом явилось накопление кислорода, изменившего структуру воздушной оболочки планеты и давшего начало протеканию новых химических процессов.

Архейская эра - вторая по продолжительности (900 млн лет) после протерозоя. Ее окончание отстоит от нашего времени более чем на 2,5 млрд лет. В архейской эре возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пиши использовали органические соединения «первичного бульона». Условия на древней Земле изменялись, и абиогенное возникновение органических молекул и неорганических в планетарном масштабе прекратилось. Остались отдельные небольшие локусы, преимущественно на дне океана, где и до сих пор происходит образование простейших органических соединений, но их вклад в обеспечение гетеротрофов питанием практически ничтожен.

Истощение запасов органики в Мировом океане поставило существование жизни на грань катастрофы.

Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением у древних прокариот фотосинтеза - биогенного синтеза органических молекул из неорганических за счет энергии солнечного света, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические сине-зеленые - цианеи. Они, перестав зависеть от готовых органических молекул «первичного бульона», начали бурно развиваться. Особенно важно, что они открыли перед жизнью на Земле еще один путь.

Фотосинтез сопровождается выделением побочного продукта - кислорода. На протяжении миллиарда лет он насыщал воду, где обитали первые живые организмы, и выделялся в атмосферу.

Микроскопические цианеи оставили множество следов своего существования. Они, захватывая частички ила, слой за слоем создавали огромные структуры, так называемые строматолиты, которые в заметно уменьшенном варианте существуют и в настоящее время, в частности у берегов Австралии и на побережье Флориды.

Практически остатками строматолитов исчерпывается все, что дошло до нас с тех древнейших времен.

Цианеи и появившиеся затем эукариотические зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что содействовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. По-видимому, в это же время - на границе архейской и протерозойской эр - произошло еще два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточностъ.

Чтобы яснее представить значение двух последних ароморфозов, остановимся на них подробнее. Гаплоидные организмы (микроорганизмы, сине-зеленые) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, организм, ее несущий, устраняется отбором. Гаплоидные формы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает.

Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды вследствие создания бесчисленных комбинаций генов в хромосомах. Диплоидность, возникшая одновременно с оформленным ядром, позволяет сохранять мутации в гетерозиготном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований. Кроме того, в гетерозиготном состоянии многие мутации часто повышают жизнеспособность особей и, следовательно, увеличивают их шансы в борьбе за существование.

Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии, с другой - возможность «разделения труда» между клетками колонии, т.е. образование многоклеточных организмов. Разделение функций клеток у первых колониальных многоклеточных организмов привело к образованию первичных тканей - эктодермы и энтодермы, дифференцированных по структуре в зависимости от выполняемой функции. Дальнейшая дифференпировка тканей создала разнообразие, необходимое для расширения структурных и функциональных возможностей организма в целом, в результате чего создавались все более сложные органы. Совершенствование взаимодействия между клетками, сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной и эндокринной систем, обеспечило существование многоклеточного организма как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.

Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаться по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Опорные точки

• Жизнь возникла на Земле из синтезированных абиогенным путем органических молекул.
• В архейскую эру, на границе с протерозоем, возникновением первых клеток было положено начало биологической эволюции.

Вопросы и задания для повторения

• 1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?
• 2. Вспомните материал главы. Расскажите, когда и как возникли первые живые организмы.
• 3. Какими жизненными формами был представлен живой мир в протерозойскую эру?

Древнейший период существования земли, охватывающий временной промежуток от 4 до 2,5 млрд лет назад, носит название "архейская эра". Растительный и животный мир еще только начинал зарождаться, кислорода на Земле было очень мало, а из водных объектов на планете имелся лишь один мелкий океан, состоящий из нескольких водоемов с насыщенной соленой водой, горного же ландшафта и впадин вообще не было. Это период начала формирования залежей полезных ископаемых: графита, никеля, серы, железа и золота.

Лучи солнечного света тогда еще не могли проникнуть сквозь смешанные между собой гидросферу и атмосферу, составлявшие единую оболочку из пара и газа. Образовавшийся парниковый эффект не давал солнцу коснуться земли.

Архейская эра была названа так американским ученым Дж. Дана в 1872 г. Термин «архей» с древнегреческого означает «древний». Архей разделен на четыре основные эры, начиная от самого древнего - эоархея и заканчивая неоархеем. Остановимся на них более подробно.

Начало архея - эоархей

Период продолжительностью 400 млн лет начался около 4 млрд лет назад. Для эоархея характерно частое падение метеоритов, образование кратеров. Лава, покрывающая поверхность планеты, постепенно начала уступать место земной коре, которая активно формировалась.

Архейская эра в этот временной отрезок известна закладкой древнейших горных пород, крупнейшие формации из которых были найдены в Гренландии. Их возраст составляет приблизительно 3,8 млрд лет.

Формирование гидросферы только начиналось. И хотя Мировой океан еще не появился, уже были намеки на первые небольшие водные образования. С характерной для них изолированностью друг от друга, с концентрированной соленой и очень горячей водой.

В атмосфере было мало кислорода и азота, значительную часть ее составлял углекислый газ. Температура в воздушной оболочке Земли достигала 120 °С.

Первые организмы архейской эры начали появляться именно тогда. Это были цианобактерии, которые оставили после себя древние строматолиты - продукты жизнедеятельности. Эти микроорганизмы с помощью фотосинтеза вырабатывают кислород, являясь наиболее древней формой жизни на планете.

Наиболее важным моментом в эоархее считается начало формирования первого земного континента - Ваальбары.

Вторая эра - палеоархей

Архейская эра этого периода охватывает временной промежуток в 200 млн лет, начало которого было положено 3,6 млрд лет назад. Тогда сутки имели продолжительность не более 15 часов. Заканчивалось формирование основного континента, появился пока еще мелкий Мировой океан. Земное ядро стало более твердым, что усилило магнитное поле Земли практически до современного уровня.

Именно этот период позволяет утверждать, что уже в те времена появились первые живые организмы. Точно известно, что останки их продуктов жизнедеятельности, найденные в наши дни, датируются именно палеоархеем.

Животные архейской эры - это первые бактерии, организмы, которые способствовали формированию атмосферы Земли посредством фотосинтеза, создавая условия для развития новых форм жизни.

Мезоархей: раскол Ваальбары

Мезоархей - период, длившийся 0.4 млрд лет (начался 3.2 млрд лет назад). Именно тогда произошел раскол Ваальбары, которая разделилась под углом 30° на две отдельные части. А также появился от столкновения с астероидом наиболее известный в наши времена кратер в Гренландии. Возможно, в период мезоархея на Земле произошло и первое оледенение - Понгольское.

Развитие жизни в архейскую эру периода мезоархея характеризовалось ростом количества цианобактерий.

Завершающий этап - неоархей

Неоархей закончился 2,5 млрд лет назад. Для него характерно завершение формирования земной коры, а также выделение большого количества кислорода, что впоследствии привело (в начале следующей эры) к кислородной катастрофе. Именно тогда атмосфера Земли полностью изменилась - в ее составе стал преобладать кислород.

Бурно развивалась вулканическая деятельность, что способствовало образованию пород и драгоценных металлов и камней. Граниты, сиениты, золото, серебро, изумруды, хризобериллы - все это и многое другое появилось несколько миллиардов лет назад, в неоархее.

Чем еще интересна архейская эра? Растительный и животный мир в то время сформировал древнейшие залежи полезных ископаемых, широко используемых и сегодня. Также на на это повлияла нестабильная обстановка на планете. Формируя ландшафты, земная кора и первые горные образования разрушались под действием вод океана и разлива вулканической лавы.

Животный мир

Ученые утверждают, что зарождение жизни началось именно в период Архея. И хотя эти формы были слишком уж малы, они все же представляли собой настоящие живые микроорганизмы, первые бактериологические сообщества, оставившие после себя след на планете в виде окаменелых строматолитов

Установлено, что именно бактерии внесли значительный вклад в формирование нанокристаллов арогонита - минерала на основе карбоната кальция. Арагонит входит в состав поверхностного слоя раковин современных моллюсков, содержится в экзоскелете кораллов.

Цианобактерии стали виновниками возникновения залежей не только карбонатных, но и кремневых осадочных образований.

Архейская эра характеризуется появлением первых прокариотов - доядерных одноклеточных организмов.

Характеристика прокариотов

Живые организмы не имеют сформированного ядра, но они являются полноценной клеткой. Питаясь при помощи фотосинтеза, прокариоты вырабатывают кислород. Информация ДНК (нуклеотид), которую несет в себе клетка, не упакована в белковую оболочку ядра (гистон).

Группа разделена на два домена:

• Бактерии.
• Археи.

Археи

Археи - древнейшие микроорганизмы, как и прокариоты, не имеющие ядра. Вместе с тем их структура организации жизни отличается от таковой у других видов микробов. По внешнему виду археи схожи с бактериями, но некоторые из них имеют необычную плоскую или квадратную форму.

Разделяют пять видов архей, несмотря на то, что классифицировать их довольно сложно. Вырастить архебактерии в питательных средах невозможно, поэтому все исследования проводятся только на основе проб, взятых с их среды обитания.

В качестве источника энергии эти микроорганизмы могут использовать как солнечный свет, так и углерод, в зависимости от вида. Археи не формируют спор, размножаются бесполым путем. Они не являются патогенными для человека, могут выживать в самых экстремальных условиях: океан, горячие источники, почва, соленые озера. Наиболее многочисленный вид архей составляет значительную часть планктона в океанах, который служит пищей для морских животных.

Некоторые виды даже обитают в кишечнике у человека, помогая осуществлять процессы пищеварения. Археи используются для создания биологического газа, очистки сточных канав, отстойников.

Растения

Как вы могли понять, архейская эра, растительный мир которой был немного богаче животного, не характеризуется наличием позвоночных животных, рыб и даже многоклеточных водорослей. Хотя зачатки жизни уже появились. Что же до флоры, то учеными установлено, что единственными растениями в то время были нитчатые водоросли, в которых, к слову, и обитали бактерии.

А сине-зеленые водоросли, ранее ошибочно считаемые растениями, оказались колониями цианобактерий, использующими одновременно углерод и кислород в качестве ресурса для поддержания жизни и не являющимися частью растительного мира архея.

Нитчатые водоросли

Архейская эра ознаменовалась появлением первых растений. Это одноклеточные нитчатые водоросли, которые являются простейшей формой флоры. Они не имеют определенной формы, структуры, органов и тканей. Образуя колонии, они становятся видимыми невооруженным глазом. Это тина на поверхности воды, фитопланктон в ее глубинах.

Клетки нитчатых водорослей соединены в единую нить, которая может иметь разветвления. Они легко могут как плавать свободно, так и прикрепляться к различной поверхности. Размножение происходит при помощи деления нити на две отдельные. К делению могут быть способны как все нити, так и только крайние, или основные.

Водоросли не имею жгутиков, они связанны между собой посредством микроскопических цитоплазматических мостиков (плазмодесмов).

В ходе эволюции водоросли образовали другую форму жизни - лишайники.

Эра Архея - это первый период, когда практически из ничего появилась биологическая жизнь на Земле. Это переломный момент в истории эволюции планеты, характеризующийся зарождением условий для появления флоры и фауны: формирование земной коры, Мирового океана, атмосферы, пригодных для жизни других более сложных форм растительного и животного мира.

Конец архея положил начало развитию полового процесса размножения у бактерий, появлению первых многоклеточных микроорганизмов, одни из которых впоследствии стали наземными организмами, другие обрели признаки водоплавающих и поселились в океане.

Архейская эра - это первая ступень в развитии жизни на земле, захватывающая временной интервал в 1,5 млрд лет. Она берет свое начало 4 млрд лет назад. В период архейской эры начинает зарождаться флора и фауна планеты, отсюда берет начало история динозавров, млекопитающих и человека. Появляются первые залежи естественных богатств природы. Не было горных возвышенностей и мирового океана, кислорода не хватало. Атмосфера была смешана с гидросферой в единое целое - это препятствовало солнечным лучам попадать на землю.

Архейская эра в переводе с древнегреческого означает «древняя». Эта эра делится на 4 периода - эоархей, палеоархей, мезоархей и неоархей.

Первый период архейской эры длился приблизительно 400 млн лет. Данный период характеризуется усиленными метеоритными дождями, формированием вулканических кратеров и земной коры. Начинается активное формирование гидросферы, появляются изолированные друг от друга соленые водоемы с горячей водой. В атмосфере преобладает углекислый газ, температура воздуха доходит до 120 °С. Появляются первые живые организмы - цианобактерии, которые начинают производить кислород при помощи фотосинтеза. Происходит образование Ваальбары - основного земного материка.

Палеоархей

Следующий период эры Архея захватывает промежуток времени в 200 млн лет. Магнитное поле Земли усиливается за счет повышения твердости земного ядра. Это благоприятно сказывается на условиях жизни и развития простейших микроорганизмов. Сутки длятся около 15 часов. Происходит образование мирового океана. Изменения подводных хребтов приводит к медленному повышению объема воды и понижению количества углекислого газа в атмосфере. Продолжается формирование первого земного континента. Горных массивов еще не существует. Вместо них над землей возвышаются действующие вулканы.

Мезоархей

Третий период архейской эры продолжался 400 млн лет. В это время происходит раскол основного континента на 2 части. В результате резкого охлаждения планеты, в котором виноваты постоянные вулканические процессы, формируется Понгольское ледниковое образование. В этот период численность цианобактерий начинает активно расти. Развиваются хемолитотрофные организмы, не нуждающиеся в кислороде и солнечных лучах. Ваальбар полностью сформирован. Размер его приблизительно равен размеру современного Мадагаскара. Начинается образование континента Ур. Из вулканов медленно начинают формироваться крупные острова. В атмосфере, как и прежде, преобладает углекислый газ. Температура воздуха остается высокой.

Последний период архейской эры закончился 2,5 млрд лет назад. На данном этапе завершается формирование земной коры, увеличивается уровень кислорода в атмосфере. Материк Ур становится основой Кенорленда. Большую часть планеты занимают вулканы. Их активная деятельность приводит к повышенному образованию полезных ископаемых. Золото, серебро, граниты, диориты и другие, не менее важные природные богатства, были сформированы в период неоархея. В последние столетия архейской эры появляются первые многоклеточные организмы, которые в дальнейшем разделились на земных и морских обитателей. У бактерий начинается развитие полового процесса размножения. Гаплоидные микроорганизмы имеют один хромосомный набор. Они постоянно адаптируются к изменениям в среде обитания, но при этом другие свойства у них не появляются. Половой процесс позволил происходить приспособлению к жизни с изменениями в наборе хромосом. Это дало возможность для дальнейшей эволюции живых организмов.

Флора и фауна архейской эры

Растительный мир данной эры не может похвастаться разнообразием. Единственным видом растений являются одноклеточные нитчатые водоросли - сфероморфид - ареал обитания бактерий. Когда эти водоросли формируются в колонии, их можно увидеть без специальных приборов. Они могут отправиться в свободное плавание или прикрепиться к поверхности чего-либо. В дальнейшем водоросли сформируют новую форму жизни - лишайники.

Во время архейской эры появились первые прокариоты - одноклеточные организмы, не имеющие ядра. С помощью фотосинтеза прокариоты производят кислород и создают благоприятные условия для появления новых форм жизни. Делятся прокариоты на два домена - бактерии и археи.

Археи

В настоящее время установлено, что имеют особенности, отличающие их от других живых организмов. Поэтому классификация, объединяющая их с бактериями в одну группу, считается устаревшей. Внешне археи схожи с бактериями, но некоторые имеют необычные формы. Эти организмы могут поглощать как солнечный свет, так и углерод. Существовать могут в самых непригодных для жизни условиях. Один из видов архей является пищей для морских обитателей. Несколько видов было обнаружено в кишечнике человека. Они принимают участие в процессах пищеварения. Другие виды используют для очистки сточных рвов и канав.

Существует неподтвержденная фактами теория, что во время архейской эры произошло зарождение и развитие эукариотов - микроорганизмов царства грибов, схожих с дрожжевыми грибами.

О том, что жизнь на земле зародилась в период архейской эры, свидетельствуют найденные окаменелые стромалиты - отходы жизнедеятельности цианобактерий. Первые строматолиты были обнаружены в Канаде, Сибири, Австралии и Африке. Учеными доказано, что именно бактерии оказали огромное влияние на образование кристаллов арагонита, который содержится в раковинах моллюсков и входит в состав кораллов. Благодаря цианобактериям возникли залежи карбонатных и кремневых образований. Колонии древних бактерий похожи на плесень. Располагались они и в области вулканов, и на дне озер, и в прибрежных районах.

Климат Архея

Ученым пока не удалось ничего узнать о климатических поясах данного периода. О существовании зон разного климата в архейской эре позволяют судить древние ледниковые отложения - тиллиты. Остатки оледенений в наши дни найдены в Америке, Африке, Сибири. Их истинные размеры определить пока не представляется возможным. Скорее всего, ледниковые отложения покрывали только горные вершины, ведь обширные материки во времена архейской эры еще не были сформированы. На существование теплого климата в некоторых зонах планеты указывает развитие флоры в океанах.

Гидросфера и атмосфера архейской эры

В ранний период воды на земле было немного. Температура воды в период архейской эры достигала 90°С. Это свидетельствует о насыщенности атмосферы углекислым газом. Азота в ней было очень мало, кислорода на ранних этапах почти не было, остальные газы быстро разрушаются под воздействием солнечных лучей. Температура атмосферы доходит до 120 градусов. Если бы в атмосфере преобладал азот, то и температура была бы не ниже 140 градусов.

В поздний период, после формирования мирового океана, уровень углекислого газа стал заметно снижаться. Температура воды и воздуха так же понизилась. А количество кислорода повысилось. Таким образом, планета постепенно становилась пригодной для жизни различных организмов.

Полезные ископаемые Архея

Именно в архейскую эру происходит наибольшее формирование полезных ископаемых. Этому способствует активная деятельность вулканов. Колоссальные месторождения железных, золотых, урановых и марганцевых руд, алюминия, свинца и цинка, медных, никелевых и кобальтовых руд были заложены этой эпохой жизни земли. На территории Российской Федерации архейские месторождения найдены на Урале и в Сибири.

Более подробно периоды Архейской эры будут рассмотрены в следующих лекциях.

Архейская эра (Архей) - от 4,0 до 2,5 млрд. лет назад

Архейский эон, архей (др.-греч. ρχαος — древний) — один из четырёх эонов (отрезок времени геологической истории, в течение которого формировалась эонотема, объединяет несколько эр) истории Земли, охватывающий время от 4,0 до 2,5 млрд. лет назад.

Термин «архей» предложил в 1872 году американский геолог Джеймс Дана.

Архей разделён на четыре эры (от наиболее поздней до наиболее ранней):

Неоархей,
Мезоархей,
Палеоархей,
Эоархей.

В это время на Земле ещё не было кислородной атмосферы, но появились первые анаэробные организмы. В этот же период активно формируются многие ныне существующие залежи серы, графита, железа и никеля.

Архей и последующий за ним Протерозой входят во временной период Докембрий .

Гидросфера и атмосфера. Климат

В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь разрозненные мелководные бассейны. Температура воды достигала 70-90° C, что могло наблюдаться лишь в случае существования у Земли того времени плотной углекислотной атмосферы. Ведь из всех возможных газов только СО2 мог создать повышенное давление атмосферы (для архея — 8-10 бар).

Азота в атмосфере раннего архея было очень мало (10-15% от объёма всей архейской атмосферы), кислород вообще практически отсутствовал, а такие газы, как метан, неустойчивы и быстро разлагаются под влиянием жёсткого излучения Солнца (особенно в присутствии гидроксил- иона, также при этом возникающего во влажной атмосфере).

Температура архейской атмосферы при парниковом эффекте достигала почти 120°С. Если бы при том же давлении атмосфера в архее состояла, например, только из азота, то приземные температуры были бы ещё выше и достигали 100°С, а температура при парниковом эффекте превышала бы 140° С.

Примерно 3,4 млрд. лет назад количество воды на Земле значительно увеличилось и возник Мировой океан, перекрывший гребни срединно-океанических хребтов. В результате заметно усилилась гидратация базальтовой океанической коры, а скорость роста парциального давления СО2 в позднеархейской атмосфере несколько снизилась. Наиболее радикальное падение давления СО2 произошло только на рубеже архея и протерозоя после выделения земного ядра и связанного с ним резкого уменьшения тектонической активности Земли.

Благодаря этому в раннем протерозое столь же резко сократились выплавки океанических базальтов. Базальтовый слой океанической коры стал заметно более тонким, чем он был в архее, и под ним впервые сформировался серпентинитовый слой — главный и постоянно обновляемый резервуар связанной воды на Земле.

Флора и фауна

В архейских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения стратиграфической шкалы фанерозоя, тем не менее разнообразных следов органической жизни здесь довольно много.

К ним относятся продукты жизнедеятельности сине-зелёных водорослей — строматолиты, представляющие собой кораллоподобные осадочные образования (карбонатные, реже кремниевые), и продукты жизнедеятельности бактерий — онколиты.

Первые достоверные строматолиты были обнаружены лишь на рубеже 3,2 млрд. лет назад в Канаде, Австралии, Африке, на Урале и в Сибири. Хотя имеются свидетельства обнаружения остатков первых прокариот и строматолитов в отложениях возрастом 3,8-3,5 млрд. лет, в Австралии и Южной Африке.

Также в кремнистых породах раннего архея найдены своеобразные нитчатые водоросли, имеющие хорошую сохранность, при которой можно наблюдать детали клеточного строения организма. На многих стратиграфических уровнях встречаются мельчайшие округлые тельца (размером до 50 m) водорослевого происхождения, принимавшиеся ранее за споры. Они известны под названием "акритарх", или "сфероморфид".

Животный мир архея значительно беднее, чем растительный. Отдельные указания на нахождение в породах архея остатков животных относятся к объектам, которые, по- видимому, имеют неорганическое происхождение (Aticocania Walcott, Tefemar kites Dons, Eozoon Dawson, Brooksalla Bassler) или являются продуктами выщелачивания строматолитов (Carelozoon Metzger). Многие окаменелости архея до конца не расшифрованы (Udokania Leites) или не имеют точной привязки (Xenusion querswalde Pompecki).

Таким образом, в архейском зоне достоверно найдены прокариоты двух царств: бактерии, преимущественно хемосинтезирующие, анаэробные и фотосинтезирующие цианобионты, продуцирующие кислород. Не исключено, что в архее появились и первые эукариоты из царства грибов, морфологически сходные с дрожжевыми грибами.

Древнейшие бактериальные биоценозы, т.е. сообщества живых организмов, включавшие только продуцентов и деструкторов, были похожи на плёнки плесени (т.н. бактериальные маты), располагавшиеся на дне водоёмов или в их прибрежной зоне. Оазисами жизни часто служили и вулканические области, где на поверхность из литосферы поступали водород, сера и сероводород - основные доноры электронов.

На протяжении почти всей архейской эры живые организмы были одноклеточными, сильно зависимыми от природных факторов существами. И лишь на рубеже архея и протерозоя произошло два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность.

Гаплоидные организмы (бактерии и сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется в процессе естественного отбора, если вредна, устраняется.

Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах.

Диплоидность, возникшая одновременно с оформленным ядром, позволяет сохранить мутации и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований.