10. kafli - Frumlífsöld

Breytileg stærð meginlandanna

• Líklega mun afstæð lega smárra meginlanda frá upphafsöld aldrei skýrast

• Berg sem er eldra en 500 Má er ýmist:

- rofið brott

- mjög myndbreytt

- grafið undir seti

• Þó verið dregið upp mynd af stærstu meginlöndum frumlífsaldar

• Það er t.d. ljóst hvernig meginland Norður-Ameríku óx og hvernig það varð hluti af risameginlandi sem svo aftur brotnaðu upp seint á frumlífsöld

Meginlandskjarni Norður-Ameríku

• Nú er Grænland sjálfstæður meginlandskjarni en á frumlífsöld og að mestu leyti síðan var það áfast N-Ameríku -> Lárentía

• Kjarni þessa meginlands er sá sami og myndar meginlands-kjarna N-Ameríku nú

• Víða sést í berg þessa kjarna -> er stærsti forkambríski meginlandsskjöldur jarðar −> kallaður kanadíski skjöldurinn (uppistaðan í Lárentíu)

Ísaldir1) Snemma á frumlífsöld virðast

ísaldir hafa gengið yfir jörðina:

Erfitt er að segja til um nákvæman aldur en

jökulberg hvílir á 2.600 Má bergi og í því finnast 2.100 Má innskot

2) Síðan tók við tímabil án kuldaskeiða sem stóð í 1.200 Má

3) Á tímabilinu frá 850 Má þar til fyrir 600 Má árum gengu a.m.k. fjórar ísaldir yfir jörðina

Sú síðasta - varangian- skildi ummerki eftir sig á öllum stærstu núverandi meginlöndum utan Suðurskautslandsins

Líf á frumlífsöld

• Heilkjarna þörungar hafa líklega verið komnir fram snemma á frumlífsöld - meira var þó af bakteríum enn um sinn

• Strýtuþörungar náðu mestri útbreiðslu á milli 1.300 til 1.000 Má -> fækkaði svo verulega undir lok aldarinnar

Myndun heilkjörnunga

1) Orðið til við samruna tveggja dreifkjörnunga þannig að annar tók sér bólfestu inni í hinum

2) Fruman sem fór inn breyttist lítilsháttar og myndaði hvatbera -> er í öllum núlifandi heilkjörnungum

3) Vísbending um þetta þróunarferli hvatberanna er að RNA og DNA þeirra og frumunnar umhverfis er frábrugðið

Það er álitið að smærri fruman (sem varð hvatberi) hafi verið étin af þeirri stærri en reyndist ómeltanleg

Myndun heilkjörnunga plantna – tilgáta

• Frumvera með hvatbera hafi innlimað blábakteríu (cyanobakteríu) sem síðan hafi breyst í grænukorn

Súrefni á upphafsöld

• Þrátt fyrir ljóstillífun gerla óx það hægt í fyrstu enda var það jafnóðum étið upp af:

1) efnaveðrun 2) öndun lífvera

1) Efnaveðrun

Af steindum bergs má sjá að efnaveðrun hefur fyrir um 2.300 Má tekið til sín svo mikið súrefni að hlutur þess í gufuhvolfinu hélst aðeins um 1 - 2% -> Má finna út frá úran- og járnsamböndum í bergi frumlífsaldar

• Mikil útbreiðsla jarðlaga með lagskiptum járnmyndunum (banded iron, BIF) getur bent til aukins súrefnismagns í gufuhvolfinu skömmu fyrir 2.000 Má

• Þessar myndanir eru algengar á frumlífsöld (myndast þó fyrst á upphafsöld) en finnast ekki í bergi frá upphafi kambríum og þaðan af yngra

• Járnnám nú fer einkum fram í þessum berglögum því að þar er hlutfall magnetíts hærra en í yngri jarðlögum þar sem hlutfall hematíts er hærra

• Hlutfall súrefnis í hemetíti er mun hærra en í magnetíti enda verður það síðarnefnda til við vægari oxun

Oxun -> súrefni

• Veik/lítil oxun járnsins bendir til þess að lítið súrefni hafi verið í höfunum á þessum tíma.

• Þessum myndunum virðist ljúka fyrir 1.900 Má og bendir það til þess að á þeim tíma hafi súrefni í umhverfinu aukist til muna

• Mikil oxun í 1.900 Má gömlu jarðvegssýni í S-Afríku bendir til þess að súrefni hafi þá verið 15%

Hvers vegna jókst súrefni í gufuhvolfi jarðar

1) Oxun vegna veðrunar minnkaði

2) Súrefni sem varð til við ljóstillífun bættist við það súrefni sem fyrir var í höfum og gufuhvolfi -> má sjá að mikið magn lífræns kolefnis hlóðst upp í sjávarsetlögum á milli 2.200 - 2.000 Már

Hringrás kolefnis og súrefnis

• Grafist lífrænar og 12C-auðugar leifar lífvera í seti þegar þau deyja án þess að oxast hækkar hlutfall 13C í höfunum

• Aukning 13C í seti á fyrrnefndu tímabili sýnir að kolefni af lífrænum uppruna hafi grafist í miklum mæli

• Stór hluti þess súrefnis sem verður til við ljóstillífun hverfur aftur úr andrúmsloftinu við oxun lífrænna efna

• Grafist þau hins vegar án oxunar hækkar súrefnismagn gufuhvolfsins og því getur mikil aukning á 13C í karbónötum í setinu þýtt að lífrænt 12C-auðugt efni hafi grafist í stórum stíl án þess að oxast

                                          

                 

Áætlaðar breytingar á súrefni í gufuhvolfinu frá upphafi kambríum

A) Breytingar á styrk C-13 í sjó reiknaðar eftir hlutfalli 13C/12C í kalksteini frá mismunandi tímum

B) Útreikningar á styrk súrefnis í gufuhvolfinu byggja á styrk C-13 í kalksteini. Hærra hlutfall 13C/12C bendir til meiri greftrunar kolefnis og minni rotnunar og þar af leiðandi aukins styrk súrefnis

Síðfrumlífsöld (hófst fyrir 1.000 Má)

• Seinustu 30 Má frumlífsaldar varð ör þróun í lífríkinu. Það eru einkum þrenns konar steingervingar sem sýna fram á þetta:

– skriðför,

– steingerðir mjúkir líkamshlutar,

– stoðgrindur.

• Steingervingar mjúkra líkamshluta dýra frá þessum tíma líkjast marglittum og sæfjöðrum (holdýr)

• Efasemdir eru nú uppi um það hvort þessi dýr séu skyld núlifandi tegundum eða teljist til dýra sem löngu eru aldauða -> þekktustu steingervingar frá Ediacara í Ástralíu

• Ljóst er að komin voru fram þróaðri dýr en holdýr fyrir lok frumlífsaldar t.d.

1) Liðormar

2) Liðfætlur

3) Frumstæð lindýr sem virðist hafa skriðið eftir botninum líkt og sniglar

• Steingerðar stoðgrindur hafa hingað til verið taldar elstar frá upphafi kambríum en nú hafa jarðvísindamenn fundið örsmáar skeljar víða í berglögum frá síðfrumlífsöld

• Dýr með mjúkan líkama hafa gert sér þessar vasalöguðu skeljar

Mikið umrót virðist hafa orðið í lok frumlífsaldar

En í seti frá þessum tíma kemur fram sveiflukennd aukning 13C/12C

Ástæðan - Er óljós en e.t.v má skýra hana með miklum útdauða svifs í höfunum. - Talið að mikið magn 12C hafi bundist í seti með dauðum órotnuðum lífverum. Súrefnið sem hefði bundist við rotnun bættist við súrefni

andrúmsloftsins -> og varð álíka mikið og nú

• Strontínsamsætur sýna einnig að mikil virkni jarðhita var á þessum tíma og bendir það til mikilla:

1) eldsumbrota 2) flekahreyfinga 3) myndunar fellingafjalla

• Lágt hlutfall 87Sr/86Sr í karbónötum í 900 - 600 Má seti bendir til mikillar eldvirkni á rekhryggjum samfara jarðhniki og myndun eyjaboga og fellingafjalla