في الرسوم المتحركة "العصر الجليدي" ، نشاهد المغامرات الممتعة لمجموعة من الحيوانات المتنافسة أثناء التجلد العالمي. في الواقع ، كانت الظروف أكثر شدة ، والكائنات الحية بذلت قصارى جهدها لتوسيع وجودها. إذا تذكرنا المبردة ، أقسى عصر جليدي في تاريخ كوكبنا ، فإن السؤال الواضح الذي يطرح نفسه هو: كيف نجت الكائنات الحية من ذلك؟ قررت مجموعة من العلماء من جامعة ماكجيل (مونتريال ، كندا) أن تجمع كل المعلومات المتاحة عن المبردة ووجدت أن حقيقيات النوى نجت من خلال "واحات الأكسجين". ما هي العمليات الفيزيائية والكيميائية التي ساهمت في استمرار الحياة على الأرض ، وما هو الدور الذي لعبته المياه الجليدية المذابة في هذا؟ هذا وليس فقط نتعلم من تقرير مجموعة البحث. دعنا نذهب.
أساس الدراسة
لتحديد التجميد كفترة زمنية ، من الضروري تفكيك دمية التعشيش الجيولوجي: ما قبل الكمبري - بروتيروزويك - نيوبروتروزويك - كريوجني. لقد بدأت منذ حوالي 720 مليون سنة ، وانتهت منذ 635 مليون سنة ، أي استمرت 85 مليون سنة.
العصر الجليدي هو مصطلح جماعي ، لأنه في تاريخ الكوكب كان هناك العديد من التي حدثت في عصور مختلفة: Cenozoic (20-30 مليون سنة) ؛ الباليوزويك (380-240 مليون سنة) ؛ neoproterozoic (منذ 900-590 مليون سنة) ؛ Paleoproterozoic (منذ 2،5-2،2 مليار سنة).
لا يمكن أن يسمى Cryogeny ، وهي الفترة الثانية في Neoproterozoic (قبل ذلك كان هناك تونوم ، وبعد ذلك - ediacaria) بأنه أطول أو أبرد عصر جليدي. كان هذا هو التجلد الهوروني ، الذي استمر حوالي 300 مليون سنة خلال العصر الحجري القديم. ومع ذلك ، وغالبا ما يسمى التجميد أشد التجلد. هذا يرجع إلى حقيقة أنه خلال هذه الفترة كان سطح الأرض بالكامل مغطى بالجليد والثلج ، والذي نشأ منه اسم نظرية "
كرة الثلج " ، موضحًا هذه الظاهرة.
تم الاعتراف بالتبريد رسميًا مؤخرًا نسبيًا ، في عام 1990 ، تم التصديق عليه من قبل اللجنة الدولية للطبقة الطبقية ، التي تتعامل مع قضايا
الطبقات * والجيولوجيا والجيولوجيا الجغرافية على نطاق عالمي.
علم طبقات الأرض * هو فرع من الجيولوجيا يهدف إلى تحديد العصر الجيولوجي للصخور الرسوبية والبركانية ذات الطبقات.
الحفريات الأميبا (
Arcellinida ) ، والتي يعتقد أنها تطورت خلال هذه الفترة ، قد نجا من التجميد حتى يومنا هذا. أيضا ، أقدم حفريات الإسفنج تعود إلى فترة التجميد. على الرغم من شدة المناخ في ذلك الوقت ، نشأت الطحالب الحمراء والطحالب الخضراء والسترامينوبيلي والصفاقيات والدينوفلاجيلات وأميبا شل. وفي نهاية عملية التجميد ، تم تشكيل عوالق متباينة التغذية تتغذى على الطحالب أحادية الخلية والبدائيات.
تجدر الإشارة إلى أنه ليس لدرجة الحرارة مثلما كان للجليد الفعلي تأثير سلبي على الحياة خلال فترة التولد. أصبحت المحيطات المغطاة بالجليد غير مناسبة للحياة بسبب نقص الأكسجين. ومع ذلك ، نظرًا لوجودنا هنا ، فهذا يعني أن هناك شيئًا ما ساعد حقيقيات النوى على التغلب على جميع صعوبات العصر الجليدي ومواصلة نموه وانتشاره في جميع أنحاء الكوكب. في الدراسة التي ندرسها اليوم ، اقترح العلماء أن حقيقيات النوى قد ساعدتها "واحات الأكسجين" التي تشكلت في المحيطات من خلال المياه الجليدية الذائبة. لقد أجروا تحليلًا للبيانات الجيولوجية وتوصلوا إلى استنتاج مفاده أن هذه النظرية صحيحة تمامًا.
يلاحظ العلماء أنه في العديد من
التعاقب * في الفترة المبردة الموجودة في جميع أنحاء الكوكب ، تم اكتشاف رواسب الحديد (IF من
تكوين الحديد ).
تعاقب * - تسلسل زمني لطبقات (طبقات أو طبقات) من التربة أو الصخور الرسوبية. يقول قانون خلافة الحيوانات أنه لا يمكن العثور على بقايا إنسان نياندرتال في نفس طبقة التربة مثل بقايا حيوان الماغوسوروس ، لأن هذين النوعين عاشا في فترات جيولوجية مختلفة ، مفصولة بملايين السنين.
هذه النتائج هي بيانات جيوكيميائية مهمة تتعلق بالعمليات التي تحدث في المحيطات خلال فترة التجلد. من أجل الحصول على صورة عامة لعمليات الأكسدة في المحيطات أثناء التجلد الشديد ، قام العلماء بجمع بيانات من تسع تعاقبات تحتوي على IF ، من ثلاثة عقاقير قديمة (قارات قديمة) ، تتوافق مع مثل هذه المواقع الحديثة: ناميبيا وأستراليا والولايات المتحدة الأمريكية.
الصورة رقم 1: المواقع المختارة للبحث ، وكذلك رسوبياتها (دراسة الصخور الرسوبية وعمليات تكوينها).أظهرت جميع التعاقبات التي تحتوي على الـ IF التي شملتها الدراسة الـ 9 أدلة رسوبية على الترسبات في بيئة محيطية جليدية ، بما في ذلك وجود علاقة طبقية مع الرواسب البحرية المغطاة بالجليد و
diamictites * تحتوي على شظايا
مظللة بالجليد * .
Diamiktit * - الصخور الرسوبية التي تحتوي على شظايا من الصخور من مختلف الأحجام.
الفقس الجليدي * - مجموعة من الخدوش المتوازية على سطح الصخر تتشكل عن طريق ملامسة الرمل أو الحصى المتضمنة في السطح السفلي من الجبل الجليدي. يستخدم تفقيس الجليد لتحديد حركة الأنهار الجليدية أثناء التجلد.
يمكن تقسيم الرواسب الموجودة في العينات إلى عدة مجموعات حسب الآلية ومنطقة تكوينها.
إن منطقة التلامس الجليدي هي مساحة ضيقة على بعد حوالي 2 كم من خط الأساس ، حيث تكون الأقطار الضخمة ذات الحبيبات الخشنة عديدة بسبب ذوبان
الجليد القاعدي * وهطول الأمطار على رف الجليد.
الجليد القاعدي * - الجليد عند قاعدة الجبل الجليدي.
تتميز المنطقة الجليدية البعيدة (أكثر من 10 كيلومترات من خط الأساس) بشكل رئيسي برواسب ذات طبقات رقيقة تم الحصول عليها عن طريق ترسيب الرواسب العالقة من تدفقات المياه الذائبة ورواسب
التربيديت * .
Turbidite * - مجموعة من الصخور الرسوبية التي تشكلت في المياه العميقة بسبب المادة التي تحملها التدفقات العكرة.
المنطقة القريبة من الجليد هي المنطقة الوسيطة بين التلامس (حيث تكون الصخرة على اتصال بالجليد) والبعيدة. هناك أيضًا التهاب في الأمعاء ، ولكن في عدد أقل من المتوسط في اتصال مع الجليد.
تختلف منطقة الترسيب في التكوينات المدروسة باختلاف المنطقة والطبقة ، وبالتالي ، تم تعيين كل بيئة تحتوي على IF على بيئة محيط جليدية (وسط ملامس أو جليد قريب أو جليد بعيد) استنادًا إلى السمات الخارجية السائدة لمجموعة
ليثوغرافية معينة
* .
علم الصخور * - دراسة التركيب والبنية والأصل والتغيرات في الصخور الرسوبية.
سيطر على عينات من ناميبيا diamictites ضخمة تحتوي على شظايا وفيرة متعددة الأوجه والفقس. في بعض الأماكن ، تم العثور على أدلة على تشوه تحت الجليدية في وسط ملامسة الجليد. العينات المحتوية على IF (
1C ) الممزوجة بهذه الدياميتيتيس غنية بالحديد (Fe). ومع ذلك ، فإن بعضها يحتوي على كميات أقل من الدياميتيتات ، ولكن يحتوي على المزيد من الرواسب البحرية السفلية ، مما يشير إلى وجود مجموعة من ظروف الترسيب من الاتصال الجليدي إلى المنطقة البعيدة الجليدية.
تتميز عينات من جنوب أستراليا (
1D ) بوجود الأقطار الصغيرة ذات الحطام الكبير
والأحجار الطينية * والصخر الزيتي * الذي يحتوي على
حجر قطري * .
Siltstone * عبارة عن صخرة رسوبية صلبة مكونة من صخور رسوبية رسوبية فضفاضة (على سبيل المثال ، من حجر طمي) أثناء عملية التفتيت (تحويل الرواسب السائبة إلى صخور صلبة).
حجر * هو صخرة مع بنية الطبقات التي تتكون من معادن مختلفة.
Dropstone * - قطعة من الصخور التي سقطت من ذوبان الجليد العائم ( قطرة من الحجر والحجر).
تتكون عينات من ولاية كاليفورنيا (الولايات المتحدة الأمريكية) في الغالب من الأحجار الرملية والحجارة الطينية ، وكذلك diamictites الصغيرة. تكون الصخور المحتوية على IF في عينات من الولايات المتحدة رقيقة جدًا (أقل من 5 أمتار) وتمزج بالأحجار الطينية والأحجار الرملية ورواسب التدفق الجماعي ، مما يشير إلى الأصل البعيد الجليدي. ومع ذلك ، فإن الإيداعات النادرة المحتوية على IF المرتبطة بالديميكتيتات الضخمة ترتبط بالمنطقة البعيدة الجليدية (
1E ).
من الملاحظات أعلاه ، يترتب على ذلك وجود رواسب تحتوي على IF في جميع العينات بكمية واحدة أو أخرى.
الصورة 2: قطع الأكسدة في رواسب الحديد (IF).لإنشاء صورة عامة لعمليات الأكسدة خلال فترة التجلد ، تم جمع البيانات الأولية والنظائر الجيوكيميائية عن رواسب الحديد عن طريق المسح البتروجرافي.
رواسب الحديد (IF) هي الهيماتيت ذو الحبيبات الدقيقة (Fe2O3) مع الشوائب في شكل الأسمنت الصخري والمخلفات. يحدث ترسب هذه الرواسب بسبب أكسدة الحديد المذاب في مياه البحر.
توضح البيانات الجيوكيميائية لـ IF تسلسلًا واضحًا ، والذي يمكن تفسيره من خلال القرب النسبي لخط ملامسة الجليد والصخور ، وقد يشير هذا إلى وجود تدرج معين من تفاعلات الأكسدة والاختزال (OVR).
حتى إذا كان على اتصال مع الجليد هي الأكثر إثراء في الحديد (
2A ). تشير حقيقة وجود الحديد في الرواسب ، على الرغم من ارتفاع معدل ترسب المخلفات في مناطق ملامسة الجليد والصخور ، إلى عملية أكسدة الحديد السريعة في ظل هذه الظروف.
مثل المنغنيز ، المنغنيز (Mn) هو معدن حساس للأشعة فوق البنفسجية قابل للذوبان تحت ظروف خالية من الأكسجين ، ويشكل أكاسيد في وجود O
2 . تتعرض أكاسيد المنغنيز سريعًا للانحلال الاختزالي في وجود الحديد الحديدية في مياه البحر. لذلك ، قد يرتبط التخصيب بأكسيد المنجنيز مع تيار من الماء المؤكسج.
تم تأكيد تقلب OVR لمياه البحر أيضًا بواسطة الجيوكيمياء للعناصر الأرضية النادرة الموجودة في IF ، مثل السيريوم (Ce). يتم استنفاد السيريوم في مياه البحر في ظل ظروف الأكسجين بالمقارنة مع الأتربة النادرة غير الحساسة للأشعة فوق البنفسجية بسبب التنقية المؤكسدة ، والتي تؤدي إلى
شذوذ السيريوم * (Ce
n / Ce
n * <1) في مياه بحر الأكسجين.
شذوذ السيريوم * ظاهرة في الكيمياء الجيولوجية يتناقص فيها تركيز السيريوم (سي) أو يزيد في الصخور مقارنة بالعناصر الأرضية النادرة الأخرى.
تؤكد هذه الملاحظة أيضًا وجود مياه البحر الغنية بالأكسجين بالقرب من مناطق الجليد.
تعطي التراكيب النظرية لـ Fe من رواسب الحديد المدروسة فكرة إضافية عن ديناميات SIR في البيئة البحرية للفترة المبردة. تمتلك IFS نطاقًا واسعًا جدًا من النظائر (
2D ) ذات قيم Fe
56 Fe منخفضة للغاية (تصل إلى -1.8 ‰) وقيم عالية بشكل غير طبيعي (تصل إلى 2.7 ‰). تم العثور على قيم سالبة مثيرة للإعجاب تبلغ Fe
56 Fe (متوسط قيمة δ
56 Fe = .570.57 ‰ ؛ n = 14) بشكل حصري في عينات من منطقة ملامسة الصخور الجليدية. جميع العينات الأخرى لها قيمة موجبة قدرها Fe
56 Fe: متوسط قيمة δ
56 Fe = 1.1 ‰ ، n = 21 (المنطقة الجليدية القريبة) ؛ متوسط قيمة δ
56 Fe = 1.5 ؛ ن = 46 (المنطقة الجليدية البعيدة). هذا يشير إلى أن القيمة تزداد عند فصلها عن منطقة التلامس بين الجليد والصخور.
بتلخيص النتائج المذكورة أعلاه (تخصيب الأكسدة والاختزال في المعادن ، ونظريات الإنزيم الموضعي ونظائر الحديد) ، يمكن للمرء أن يرى ميلاً لزيادة الأوكسجين (تخصيب الأكسجين) من مياه البحر في المنطقة المجاورة مباشرة للطبقة الجليدية. لذلك ، فإن مصدر O
2 هو الطبقة الجليدية نفسها ، والتي تشكلت نتيجة لضغط الثلج. نتيجة لهذه العملية ، تم "التقاط" فقاعات الهواء في الجليد.
يمكن أن تتشكل المياه الجليدية الذائبة من الطبقة العليا من الجبل الجليدي ، ومن قاعدة الجليدي ومن قاعدة الجرف الجليدي من خلال التدفقات الحرارية الأرضية والضغط وتسخين الاحتكاك. نتيجة لذلك ، نحصل على مياه ذائبة غنية بالأكسجين تزودهم بالبيئة تحت الأنهار الجليدية.
شكل 3: مخطط ترشيح المياه القاعدية الغنية بالأكسجين في بيئة خالية من الأكسجين تحت الأنهار الجليدية.إن خلط الماء الذائب الغني بالأكسجين مع الماء القاعدي يفسر تمامًا العمليات الجيوكيميائية المرتبطة برواسب الحديد (IF) ، وكذلك موقعها. وبالتالي ، تعتبر رواسب الحديد دليلًا مباشرًا على نظرية "واحات الأكسجين تحت الجليدية".
وبالفعل ، على الرغم من الظروف المناخية القاسية للغاية ، لم تتوقف الحياة على هذا الكوكب عن الوجود فحسب ، بل استمرت أيضًا في التطور. أظهر تحليل الحفريات الناتجة عن التجميد أنه خلال هذه الفترة تشكلت العديد من الكائنات حقيقية النواة ، بما في ذلك
الأركيبلاستيدان والأفيزيوكونتس والأميبوزوان .
العديد من حقيقيات النوى هذه عبارة عن تمارين هوائية ، لأن أكسجة البيئة تحت الجليدية عبر المياه الذائبة كانت أساسًا مهمًا للغاية للحفاظ على الحياة. يمكن أن تمتد واحات الأكسجين لعدة كيلومترات ، كما يتضح من الملاحظات الحديثة على ضواحي أنتاركتيكا الجليدية. ويترتب على ذلك أن مثل هذا الموائل قد لا يكون كبيرًا فحسب ، بل أيضًا أكثر ثباتًا من الشقوق الجليدية ، المذكورة في نظريات الأوكسجين الأخرى.
مع الأخذ في الاعتبار أن توفر O
2 أمر حيوي لتطوير الحياة المعقدة متعددة الخلايا ، يمكن افتراض أن واحات الأكسجين كانت
refugia مهمة للحيوانات المبكرة.
Refugium * هي منطقة موطن حيث نجا من الأنواع البيولوجية أو مجموعة من الأنواع أو يمر بفترة غير مواتية من الوقت الجيولوجي بالنسبة لهم. ويعتقد أنه في refugium ، يمكن الحفاظ على الأنواع وحتى تنتشر منه.
تشير الدراسات الحديثة
للساعات الجزيئية * إلى أن الطبيعة متعددة الخلايا للحيوانات قد تطورت حتى قبل التوليد.
الساعة الجزيئية * - طريقة للتعرف على الأحداث التطورية (العلاقات التطورية بين الأنواع) ، استنادًا إلى فرضية أن التغيرات الهامة تطوريًا في المونومرات في الجزيئات الحيوية تحدث بمعدل ثابت تقريبًا.
ربما كانت الحيوانات الأولى ذات قاع (أسفل) ، بالنظر إلى أن الإسفنج يعتبر كنزًا أساسيًا للحيوانات. بناءً على ذلك ، يشير العلماء إلى أن أكسجة بيئة المحيطات الجليدية كانت عملية مهمة في تطوير وانتشار الحيوانات القاعية الكبرى. بالإضافة إلى ذلك ، قد يساعد أيضًا توفير المياه العذبة المذابة في تقليل درجة الملوحة ، وهو أمر مهم بالنسبة للإسفنج المبكر. موطن الإسفنج الحديث واسع ومتنوع للغاية ، لكن الخصائص البيولوجية لأسلافهم لا تزال لغزا. لذلك ، من الصعب القول ما إذا كان بإمكانهم العيش في بيئة فائقة الملوحة ، والتي تشكلت بسبب تجمد سطح المحيط.
للتعرف أكثر تفصيلاً على الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بأن تنظر في
تقرير العلماء .
خاتمة
كان التجميد بعيدًا عن أسهل فترة للأنواع البيولوجية على كوكبنا. ومع ذلك ، وجدت الحياة طريقة للخروج من هذا الوضع - إذابة المياه العذبة ، المشبعة بالأكسجين ، ممزوجة بالمحيط ، مما أدى إلى موائل مقبولة للبقاء وحتى التنمية.
للكشف عن سر بقاء حقيقيات النوى في أقسى عصر جليدي ، ساعدت رواسب الحديد ، والتي احتوت ، مثل صور الماضي البعيد ، على معلومات جيوكيميائية قيمة عن العمليات التي حدثت منذ ملايين السنين.
وفقًا للباحثين أنفسهم ، فإن عملهم سمح ليس فقط بحل لغز بقاء الكائنات الحية في التجميد ، ولكن أيضًا لتفسير إعادة ظهور رواسب الحديد في العينات الجيولوجية ، والتي كانت حتى ذلك الحين غائبة لنحو مليار سنة.
الأكسجين ، بطبيعة الحال ، مهم للغاية للبقاء على قيد الحياة ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة أيضًا إلى الطعام. ينوي العلماء مواصلة بحثهم لمعرفة ما الذي تناولته حقيقيات النوى أثناء التجميد.
شكرا لكم على اهتمامكم ، ابقوا فضوليين ولديكم أسبوع عمل جيد ، شباب. :)
قليلا من الإعلان :)
شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية لأصدقائك
VPS المستندة إلى مجموعة النظراء للمطورين من 4.99 دولار ، وهو
تمثيلي فريد من الخوادم على مستوى الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps من 19 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).
Dell R730xd أرخص مرتين في مركز بيانات Equinix Tier IV في أمستردام؟ فقط لدينا
2 من Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14 جيجا بايت 64 جيجا بايت DDR4 4 × 960 جيجابايت SSD 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 199 دولار في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 سعة 2 جيجا هرتز 6 جيجا بايت 128 جيجا بايت DDR3 2x960GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 تيرابايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن
كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟