Paleoproterozoikum – první období Proterozoika, eukaryota a stromatolity
Paleoproterozoikum: první období Proterozoika plné stromatolitů a vzniku prvních jednobuněčných eukaryot — geologický a biologický přelom před 2,5–1,6 miliardy let.
Paleoproterozoikum bylo prvním obdobím proterozoika. Nastalo po archaickém eonu a trvalo přibližně před 2500 až 1600 miliony let (mya). Toto období představuje přechodné stadium mezi raným, geologicky aktivním archaikem a klidnějším středním Proterozoikem, kdy se začínají formovat stabilnější kůry a vznikají rozsáhlejší sedimentární záznamy.
Život a atmosféra
V paleoproterozoiku docházelo k obrovské produkci stromatolitů sinicemi. Stromatolity jsou vrstevnaté organogenní útvary vzniklé působením mikrobiálních společenstev (převážně sinic), které zachycovaly a pojily částice sedimentu a vytvářely charakteristické koláčovité nebo sloupovité struktury. Intenzivní fotosyntetická aktivita těchto mikroorganismů vedla k zásadnímu zvýšení koncentrace volného kyslíku v atmosféře a oceánech – události označované jako Velká oxidační událost (Great Oxidation Event).
Ve fosilním záznamu se objevily také první jednobuněčné eukaryotní organismy nebo náznaky jejich existence. Tyto rané eukaryoty jsou známy z mikrofosilií a biochemických indicií (biomarkerů) a představují krok směrem k buněčné složitosti: jádro, vnitřní membrány a později i endosymbiotický původ mitochondrií.
Geologie, sedimenty a superkontinenty
Během paleoproterozoika se měnilo i uspořádání pevnin. První superkontinentní bloky vznikaly a proměňovaly se; některé hypotézy zmiňují vznik rozsáhlých pevninských mas (např. Kenorland) a jejich další transformace. Tyto procesy kontinentální akrece a kolizí výrazně ovlivnily cirkulaci oceánů, klima a erupční aktivitu.
V některých oblastech se dochovaly sedimentární horniny, které nebyly silně přeměněny na metamorfované horniny. To umožňuje uchování původních sedimentárních struktur, stromatolitů a jiných fosílií, které poskytují cenné informace o životě a prostředí té doby. Zároveň vznikaly rozsáhlé banded iron formations (vrstvené železné rudy), jejichž ukládání je úzce spjato s nástupem kyslíku v oceánech.
Klíčové události paleoproterozoika
- Velká oxidační událost – výrazné zvýšení koncentrace volného kyslíku v atmosféře a oceánech.
- Masivní produkce stromatolitů a rozvoj fotosyntetických společenstev sinic.
- Vznik a rozšíření raných eukaryotických buněk (mikrofosílie a biomarkery naznačují jejich přítomnost).
- Ukládání vrstvených železných rud (BIF) a chemické změny v oceánech v důsledku oxygenace.
- Huronické zalednění (glaciace) a další klimatické výkyvy spojené s proměnami atmosférického složení a pevninským uspořádáním.
- Formování rozsáhlých pevninských bloků a počátky pozdějších superkontinentálních cyklů.
Paleoproterozoikum tak představuje klíčové období v historii Země: biologicky (rozvoj fotosyntézy a první eukaryota), geochemicky (oxygenace atmosféry, ukládání železných rud) i geologicky (síťující se kontinenty a zachované sedimentární záznamy), které připravilo podmínky pro další vývoj života a stabilizaci povrchových procesů v Proterozoiku.
Paleoproterozoický stromatolit z Bolívie, Jižní Amerika
Základní rozdíly ve fyzice Země
Protože Země byla jen z poloviny tak stará jako dnes, existovaly některé zásadní rozdíly oproti dnešku. Teplo v zemském nitru bylo větší než dnes. Bylo to způsobeno především větším množstvím radioaktivních izotopů, které se postupem času rozpadají.
Teploty na povrchu byly vyšší také díky záření z nitra Země a skleníkové atmosféře na bázi metanu a oxidu uhličitého. V předchozím eonu, archeu, byly oceány horké (55-85 °C). To bylo jen částečně vyváženo tím, že sluneční záření bylo v té době nižší.
Paleontologické důkazy o historii rotace Země naznačují, že před ~1,8 miliardami let měl rok přibližně 450 dní, což znamená 20 hodin denně. Ještě dále zpět měl pozemský den asi 17 hodin a v roce bylo 514±33 dní. Vzdálenost Země-Měsíc pro nejstarší paleoproterozoikum byla 51,9±3,3 poloměru Země (oproti 60,27 v současnosti).
Superkontinent
Globální superkontinent (nazývaný Columbia nebo Nena) existoval přibližně před 1,8 až 1,5 miliardami let v období paleoproterozoika.
Klima
V tomto období byly klimatické změny tak závažné jako nikdy v historii Země. Od globálně vysoké teploty na počátku došlo ke třem rozsáhlým dobám ledovým, kdy led zasahoval hluboko do tropů.
Pokles metanu
Existují jasné náznaky, že v tomto období došlo k poklesu metanu v atmosféře:
"Pokles metanu z dřívějších vysokých hodnot v archaické atmosféře pravděpodobně hraje velkou roli, a to nejen v historii okysličování, ale také ve výskytu paleoproterozoických dob ledových. Údaje ukazují, že před 2,4-2,3 miliardami let došlo k 'velké oxidační události', během níž se prostředí na zemském povrchu hluboce a nevratně změnilo."
Hromadění kyslíku
Kyslík byl produkován sinicemi, ale většinou byl spotřebováván chemickými pohlcovači. Těmi byly nezoxidovaná síra a železo. Ještě zhruba před 2,3 miliardami let byl obsah kyslíku pravděpodobně jen 1 až 2 % současného stavu. . p323
Páskové železné útvary, které poskytují většinu světových železných rud, vznikly tak, že kyslík tvořil se železem sloučeniny; většina akumulace ustala před 1,9 miliardami let. Červené vrstvy, které jsou zbarveny hematitem, ukazují na nárůst atmosférického kyslíku po období před 2 miliardami let; ve starších horninách se nevyskytují. p324
Doby ledové
Proběhly tři velké doby ledové, kdy led zasahoval hluboko do tropů. Nepochybně k nim došlo v důsledku snížení množství skleníkových plynů v atmosféře a zvýšení produkce kyslíku.
Mezi raně paleoproterozoickými zaledněními v období 2400-2200 mil. let v Severní Americe, Jižní Africe, Skandinávii a Austrálii a neoproterozoickými zaledněními, která zasáhla všechny kontinenty v období 800-600 mil. let, existuje podle vědců "záhadný interval ~1 400 milionů let bez ověřeného zalednění".
Zásah meteoritem
V tomto období došlo k velkým dopadům bolidů, z nichž dva způsobily největší impaktní krátery na Zemi. V časovém pásmu před 3,0 až 1,2 miliardami let se objevily také tři menší (o průměru rovném nebo větším než 30 km).
Množství kyslíku v zemské atmosféře. Horní červená a dolní zelená čára představují rozsah odhadů. Jednotlivé fáze jsou zhruba následující: 1. fáze archeánského eonu, 2. fáze raného paleoproterozoika, 3. fáze pozdního paleoproterozoika plus mezoproterozoika, 4. fáze neoproterozoika a 5. fáze fanerozoika.
Původ eukaryot
Vznik eukaryotické buňky byl milníkem ve vývoji života, protože zahrnuje všechny složité buňky a téměř všechny mnohobuněčné organismy. Načasování tohoto sledu událostí je obtížné určit; Knoll předpokládá, že se vyvinuly přibližně před 1,6-2,1 miliardami let. Některé akritarchy jsou známy z doby nejméně před 1650 miliony let a možná řasa Grypania byla nalezena již před 2100 miliony let.
Vyhledávání