Transcript Elu teke ja areng Maal

Elu teke ja areng Maal
Maa elulugu
Elu teke
Elu vormide areng läbi aja
Maa ajalugu
Maa ajalugu
• Fossiilide põhjal uuritav alates ajast 542 milj aastat tagasi
• Fanerosoikum – elu ilmsete tunnustega. Algab
vanaaegkonna esimese ajastuga Kambriumiga
• Enne Krüptosoikum – elu jäljed kaudsed ja vaieldavad.
Eelkambrium. Jaguneb Arhaikumiks (4-2.5 miljardit aastat
tagasi) ja Proterosoikumiks (2.5-0.54 miljardit aastat
tagasi)
• Enne tahke maakoore eelne aeg Hadean. Üsna
spekulatiivne
• Tähtsad püsiva maakoore teke läbi vulkanismi ja Maa
välistuuma moodustumine
Elu teke
• Elusaine ehituskivideks amiinohapped.
• Arhaikumi atmosfääri koostis: magmast lenduvad metaan,
ammoniaak, veeaur, süsihappegaas
• Elusainega kaasneb reprodutseerimisvõime
• Esmased vormid viirusesarnased. Ilma rakuta. Toitusid
abiootilisest süsinikku sisaldavast ainest, mida oli vähe.
• Bakterid moodustavad juba kestaga raku, kuigi DNA ei
paikne veel rakutuumas ja pole mitmeid muid päris
rakkudele omaseid struktuure. Prokarioodid.
• Kindlad andmed elust 2 miljardi aasta ulatuses.
Elu areng (fotosüntees)
• Fotosüntees Päikese kiirgusenergia ja atmosfääri CO2
kasutamine ja hapniku eraldumine atmosfääri.
• DNA ja RNA struktuuridele ohtlikud UV kiirgus ja hapnik.
• Kiirguse eest kaitses veekiht ja hapniku eest rakukest ning
ensüümide vahendusel toimuvad keemilised raku
hingamist reguleerivad protsessid. Funktsionaalselt
keerulised rakud eukarioodid. DNA raku tuumas.
• Vetikad eukarioodid.
• Paljuraksed organismid alates 1.2 miljardi aasta eest.
Pehmekoelised
Aguaegkond e. Proterozoikum
2.5 miljardit kuni 542 milj. aastat tagasi
• Nimi tähendab “varane elu”
• Maakoor jäik. Esimesed kurdmäed 1.9-1.7 miljardit aastat
tagasi.
• Huroni jäätumine 2.3-2.1 miljardit aastat tagasi.
• Fotosünteesil toodetud hapnik kulus kuni ajani 2.1miljardit
aastat tagasi keskkonna sobivamaks muutmisele,
mineraalide oksüdeerimisele. Rauabakterite säilmed kuni
95 % maakoore rauamaagi varudest (Kiruna, Kurski jne.).
• Atmosfääri muutumine hapnikurikkaks alates 2.1 miljardit
aastat tagasi.
Hapniku toimed
• Huroni jäätumise, üle 2 miljardit aastat tagasi, võimalik
seletus: Päike praegusest tunduvalt väiksema heledusega,
hapnik atmosfääris oksüdeeris peaaegu kogu metaani
süsihappegaasiks. Ühe molekuli metaani kasvuhooneefekt
25 korda suurem kui süsihappegaasi molekulil.
• Ookeanis ohtralt lahustunud rauda. Hapnik oksüdeeris
selle lahustumatuteks oksiidideks (magnetiit Fe3O4 ja
hematiit Fe2O3), mis sadestusid põhja tulevaste maakidena.
Rauakamakas 2.1 miljardi aasta vanusest
settekivimist
Hilis-Proterozoikum
• Esimesed loomad 620-570 miljoni aasta eest.
• Ediakaara ajastu 600-542 milj. aastat tagasi.
Pehmekoelised. Arenevad elu vormide hargneva puu okste
algmed.
• Hilis-Neoproterozoikumi jäätumised
• Sturtiani jäätumine 750-700 milj. aastat tagasi.
• Varangeri jäätumine 600-570 milj. aastat tagasi.
• “Snowball Earth”. Maa üleni jääga kaetud. Kuidas
fotosünteesil põhinevatel elu vormidel õnnestus totaalne
jäätumine üle elada?
Pärast suure kontinendi lagunemist kasvab
ookeanide bioproduktsioon
Ookean jäätub kasvuhoonegaaside sisalduse
languse tõttu
Vulkaanid taastavad süsihappegaasi taset ja
muudavad jää tumedaks ning kiirgust neelavaks
Geoloogilise ajaskaala täpsustumine
Hilis-Proterozoikum
Snowball Earth
Elu vormid ja hapnik atmosfääris
Ediacara organismide säilmed
Kambrium, 542- 488 milj. a.
• Nimi Kambrium roomlaste pandud Walesi nime järgi.
• Kiire uute liikide teke ja eri tüüpi rakkude valiku
avardumine.
• Umbes 30 milj. aastaga suur liigirikkus. Elu ainult vees!
• Mandrid madalad ja katsid 1/6 Maa pindalast. Kliima soe
või mõõdukas ja vulkaaniline tegevus nõrk.
• Enamus Euroopast vee all. Eesti kohal sisemeri, kuhu
eelmistest Skandinaavia mägedest 100-240 m paksune
liivakivide aleuroliitide ja savide kiht.
• Siberi platvormi nafta ja Kesk-Aasia fosforiidid
Kambriumi vee-elustik
Kambriumi vee-elustik 2
Hilis-Kambrium
Ordoviitsium, 488 - 444 milj. a.
• Nimi vanakeldi hõimu ordoviikide ladina nimest
• Maismaa veel väiksem ja madalam kui Kambriumis
• Setted peeneteralised - savid, lubimudad. Eestis 160-180
m, tumedad argiliitmudad ja roheline glaukoniitliiv.
• Kliima soe ja vee-elustik rikkalik. Selgroogsete hulka
lisanduvad korallid, merisiilikud ja esimesed kalataolised lõuatud. Vetikatele lisaks algelised vee piiril kasvavad
maismaataimed.
• Eesti fosforiit
• Ordoviitsiumi jääaeg, 5 milj aastat
Silur, 444-416 milj. a.
• Nimi muistsete Walesi elanike nimetusest
• Jätkub Ordoviitsiumis alanud mandrite kerkimine. Kaks
suurt mandrit Laurentia ja Gondvana ja kaks väikest
Sarmaatia ja Angara.
• Eesti ekvaatori lähistel ja Paleobalti meres korallriffide
vöönd. Säilmed Lääne-Eestist üle Muhu ja Saaremaa
Gotlandini.
• Paleobalti meri kuivas enne Siluri lõppu.Maavarasid
suhteliselt vähe.
• Molluskid kuni 4.5, ürgskorpionid 2 m pikad.
Devon, 416-359 milj. a.
• Nimi Devonshire krahvkonna nimest.
• Tähtsaim sündmus - biosfääri invasioon mandritele.
Kollad, osjad sõnajalad. Paljud kalade liigid.
• Siluri ja Devoni piiril kerkisid mandrid erakordselt
kõrgele. Kerkivad platvormid ja kaledoonia kurrutuse
ahelikud.
• Rahutu maakoor tekitas suuri reljeefi kontraste ja
purdsetete kogunemine intensiivne.
• Eesti vee all devoni keskpaigast. Lõuna-eesti punakad
liivakivid.
Devoni elustik
Karbon, 359-299 milj. a
• Devonis liiva ja kivikõrbetest lopsaka toimestikuga kaetud
mandrid. Hertsüünia kurrutus. Mandriplatvormide kasv.
Madalmere ja soiste tasandike suur pindala.
• Tunguusi, Minussinski, Vorkuta, Donbassi, Karaganda,
Ruhr-Westfaali, Walesi, Pennsylvania, Sileesia
söebasseinid. Pool maailma varudest. Soe. Troopiline ja
parasvöötme bioom. Loomastikus ämblikud, tarakanid,
rohutirtsud, kiilid, hulkjalgsed. Troopikasse kõrged KeskPangea mäed.
• Atmosfäärist suur osa CO2 söeks laagerdama. CO2 tase ehk
alla praeguse ja hapniku sisaldus atmosfääris suureks.
Karboni taimestik
Hilis-Karbon
Perm, 299-251 milj. a.
•
•
•
•
Soome-ugri hõimu nimest
Eriti kuiv ja külm ajastu. Suurim ookeani taandumine.
Jäätumiste vahel kuivad kuumad perioodid.
Vanaaegkond lõpeb suure liikide hävimisega - PermiTriiase ekstinktsiooniga.
• Niiskuslembeste eostaimede asemele paljasseemnelised
okas- ja hõlmikpuud, maismaa loomastikus kahepaiksete
asemele roomajad.
• Ohtralt metallide maardlaid ja suuri soolalademeid säilinud
laguunidesse
Sisalikud Permis
Permi ajastu
Fanerosoikumi kliima
Süsihappegaasi ja hapniku sisaldus atmosfääris
Fanerozoikumi vältel
Liikide hävimised Vanaaegkonnas
• Ordoviitsium-Siluri ekstinktsioon. Jäätumine ja ookeani
taseme muutused enne ja pärast seda. Hävis 60 %
mereelustiku liikidest.
• Hilis-Devoni ekstinktsioon. Hävis 57 % mereelustiku
liikidest.
• Permi-Triiase ekstinktsioon. Hävis 95 % kõigist ookeani
liikidest ja 70 % maismaa liikidest
Liikide hävimise intensiivsus Fanerozoikumis
Liikide hävimise põhjused üleminekul Permi ajastust
Triiasesse
• Mandrite koondumine Pangea superkontinendiks
ja madalmere pindala kahanemine
• Massiivsed laava väljavoolud Hiinas ja Siberis
(Siberian Traps 200 000 km2, 3 milj. km3 laavat)
• Meteoriit (asteroid) Antarktikasse. 2006 a. leitud
kraatri läbimõõt 400 km
• Atmosfääri koostise muutused
• Gammakiirgus meie Galaktikast
Ekstreemne vulkanism
Meteoriit Antarktikasse
Keskaegkond. 251-65 milj. aastat tagasi
• Keskaegkonda jõudis Maa biosfäär pärast massilist liikide
hävingut. Toimusid suured geodünaamilised ja kliima
muutused.
• Keskaegkonnas toimus Kimmeri kurrutus, mis kergitas
Kaljumäestiku Põhja-Ameerikas, Verhojanski, Kolõma ja
Sihhote-Alini mäestikud Siberis.
• Keskaegkonna kliima oli soe ja niiske.
• Sisalike domineerimise kõrval tekkisid imetajate ja lindude
liigid.
• Paljasseemneliste taimede kõrvale ja asemele tulid
katteseemnelised.
Vara-Triias
Triias, 251-200 milj. aastat
• Mandrite pindala jätkuvalt suur. Kummalgi poolkeral üks
hiidmanner. Kuivad ja kõrbelised.
• Metsades mammutipuud, araukaariad, küpressid, seedrid,
kuused, männid, sõnajalgpalmid, kaneelipuud
• Meres spiraalse kojaga peajalgsed, ürgkilpkonnad
• Saurused maal ja vees. Esialgu algelised. Imetajate
eellased.
Juura, 200-145.5 milj. aastat
• Nimi Juura mäestikult
• Suurim transgressioon Maa ajaloos. Eesti jäi kuivale.
Peaaegu kogu muu Euroopa vee all nagu ka enamus
Siberist ja Põhja-Aafrika. Paksud lubjakivide, mergli ja
kiltade kihid.
• Geodünaamiliselt rahutu. Kliima troopiline. Taimeriigis
domineerisid paljasseemnelised ja sõnajalad., loomariigis
hiidsisalikud. Brontosaurused ja Brahhiosaurused kuni 40
m pikad ja 15 m kõrged. Juura ajastu linnud sisalike ja
päris lindude vahepealsed, tiibade ulatus kuni 7.5 m.
Dinosaurused domineerivad
Kriit, 145.5-65.5 milj. aastat
• Nimi tuleneb ajastule tüüpilisest setendist kriidist.
Mikroskoopiliste viburloomade kojad.
• Ajastu alguses meri veidi taandus, teisel poolel
intensiivistus Kimmeri kurrutuse mägede teke ja mere
pealetung
• Õistaimede ilmumine koos paljude putukatega. Sauruste
suurim liigirikkus.
• Võibolla kõigi aegade kõige soojem kliima.
• Vähemalt kaks ookeanide anoksia episoodi keskaegkonna
kolmest. Suur vulkaaniline aktiivsus.
Kriidi ajastu kliima
• Keskmine temperatuur 7-14 kraadi kõrgem kui
praegu
• Ookeani süvavesi 5-16 kraadi soojem
• Tugev süvakonvektsioon süvavee
moodustumisega Vaikse ookeani põhjaosas ja
Atlandi ning India ookeanide lõunaosas.
• Vee liikumine troopikas suhteliselt vaba ja vesi
võis sukelduda ka troopikas
• Anoksia episoodid
Üleminek uusaegkonda
Dinosauruste lõpp
• 10 km läbimõõduga asteroidi või komeedi langemine
Maale. Chicxculubi kraater, 180 km läbimõõt. Iriidiumi
kiht 1 cm, 1979.
• 25 kg suurema massiga loomade puudumine.
• Intensiivne vulkanism - konkureeriv hüpotees.
• India Dekkani kiltmaa. 512 000 km3 laavat.
• Lööklaine hüpotees. Plahvatuse kohast lähtuv lööklaine
jõuab Maa vastaspoolel korraga kokku ja tekitab seal suuri
purustusi.
Chicxulubi kraater
Deccan Traps, India
Deccani laavaväljavool
Uusaegkond
• Varem Tertsiaariks nimetatud alajaotus Kriidi ajastu lõpust
(65.5 milj. aastat tagasi) kuni Kvaternaarini (algus 1.8 milj.
aasta eest). Nüüd jagatakse:
• Paleogeen 65.5-23 milj. a
• Paleotseen 65.5-55.8 milj.a
• Eotseen
55.8-33.9 milj. a
• Oligotseen 33.9-23 milj.a
• Neogeen 23-1.8 milj. a
• Miotseen 23.-5.33 milj. a
• Pliotseen
5.33-1.8 milj. a
Paleogeen
• Viimane suur ookeani pealetung. Vee alla enamus
Euroopast, Põhja-Aafrika ja Lääne-Siber. Eraldus Norra
Gröönimaast ja avanes Biskaia laht India läheneb Aasia
mandrile. Kerkivad Kaljumäed ja Andid ning Kamtšatka,
Kuriilid, Jaapan, Indoneesia saared. Veel hiljem Püreneed,
Alpid, Karpaadid, Kaukasus ja Himaalaja.
• Kliima soe. Gröönimaal tammed ja kastanid, KeskEuroopas banaanid. Õistaimede lopsakus ja liigirikkus.
Maismaaloomastiku suurim liigiline mitmekesisus. Ahvide
esimesed liigid. Vaalad, delfiinid, hülged.
• Paleogeeni lõpus maa kiiremini kerkima, sood nagu
Karbonis
Neogeen
• Alpi kurrutuse peafaas. Maakoore kerkimine haaras poolt
kontinentide kogupindalast. Mandrite kogupindala Maa
ajaloo suurim.
• Kliima jahenemine. Neogeeni alguses hakkasid
Antarktikasse tekkima mäestikuliustikud. Jääkilp kujunes
10 milj. aasta eest või varem.
• Neogeeni lõpul kiirenes maapinna kerkimine veelgi.
• Loomariigis kabjaliste, londiliste, kiskjaliste liigirikkus.
Olemas hundid, karud, rebased. Kuni 14 cm kihvadega
mõõkhambuline tiiger. Primaadid. Rikkalik linnuriik.
Neogeeni-kvaternaari jääajad
• Jäätumiseks vaja:
• Maismaa kõrgetel laiuskraadidel
• Mandrite kerkimine. Viimase 15 milj. aastaga mandrite
keskmine kõrgus kasvanud 600 m võrra
• CO2 sisalduse kahanemine atmosfääris. Ei ole selge kas on
jääaja põhjuseks või tuleneb jääajast
• Milankovitši tsüklid kujundavad jääaja alguseks
polaarjoone lähistele keskmisest väiksema
energiavarustuse
Jean Louis Rodolphe Agassiz (1807-1873).
Jääaegade idee 1837
Kvaternaar
• Väga kiirete kliimamuutustega periood Maa geoloogilises
ajaloos alates 1.8 milj. aasta eest kuni praeguseni
• Jaotub:
• Pleistotseen kvaternaari algusest kuni ajani 11 500 aastat
tagasi
• Holotseen - viimased 11500 aastat.
Kvaternaar. Viimane jääaeg
Karvane mammut - kvaternaari loom
Australopitec
Jäätumise haripunkti kliima
Kvaternaari kliima
Maailmaookeani tase viimasel jääajal
Viimased jääajad ja jäävaheajad
Holotseeni kliimaoptimum
Suured veeuputused viimase 10000 aasta
jooksul
• Ojibway ja Agassizi jääpaisjärvede tühjenemine
8400 a tagasi (kokku 440 000 km2 ja 163 000
km3). Vrld Must meri 436 000 km2
• Magedaveelise ja väiksema Musta mere täitumine
soolase veega Bosporuse kaudu 7460-6820 a
tagasi. Taseme kerkimine 15 cm päevas.
• Pärsia lahe (233 000 km2, keskmine sügavus 35
m) täitumine 18 000-8000 a eest.
Magedaveeline Must meri ja soolane pärast
täitumist
Viimase aastatuhande globaalne temperatuur