Строматолити — най-старите фосили и произходът на кислорода

Строматолити — най-старите фосили, които разкриват произхода на кислорода и ранния живот на Земята; открития, възраст и значението им за Голямото кислородно събитие.

Строматолитите са специални скалоподобни структури, които обикновено се образуват в плитки води и могат да имат различни форми — ламинарни дискове, купчести или колонни образования. Те са вид макроскопични следи от дейността на микроскопични организми и често се виждат като видими слоеве, наподобяващи годишни кръгове в дърво.

Как се образуват

Строматолитите се формират от колонии микроорганизми, най-често от бактерии като цианобактериите. В кори от микробни филми може да има и други видове бактерии и едноклетъчни водорасли, които участват в процесите. Микробните общности отделят слуз и образуват хлъзгави матове; в тази отделяната от бактериите слуз се събират утайки, като зърна пясък и други минерални частици се задържат и слепват с калциев карбонат, който често се утаява в резултат на метаболитната дейност на общността. С течение на времето тези редуващи се биопластични и минерални слоеве натрупват висока купчина — т.е. строматолит.

Значение за палеобиологията

Истинското научно значение на строматолитите е, че те служат като едни от най-ранните макроскопични фосилно доказателство за живот на Земята. Най-старите познати строматолити са датирани на възраст между 3 710 и 3 695 милиона години и са открити в оголен участък от метакарбонатни скали в надкръстовия пояс Исуа (ISB) в Югозападна Гренландия. Строматолитите от ISB предхождат с повече от 215 милиона години предишното най-убедително и общоприето мултидисциплинарно доказателство за най-старите останки от живот: строматолитите във формацията Dresser на възраст 3480 милиона години от кратона Pilbara в Западна Австралия.

През по-ранните десетилетия най-старите известни строматолити бяха датирани отпреди около 3450 милиона години, по време на архейския еон, но по-новите открития на още по-стари образувания предоставят доказателства, които съвпадат с резултатите от генетични изследвания на молекулярния часовник, поставящи произхода на живота още в хадейския еон. Тези открития укрепват представата, че животът на Земята е възникнал много рано и бързо се е приспособил към различни екосистеми.

Важно е да се отбележи, че не всички древни ламинарни структури се приемат безусловно за биогенно произход — учените използват набор от критерии (микроскопични фосили, органични молекули, специфични изотопни съотношения и т.н.), за да различат биогенните строматолити от абиотични минералогични имитации.

Произходът на кислорода

Способността на цианобактериите да извършват кислородна фотосинтеза има решаващо значение за развитието на атмосферните условия на планетата. Цианобактериите в строматолитите използват вода, въглероден диоксид и слънчева светлина, за да създадат своята материя, като отделят кислород като страничен продукт. Смята се, че ранните цианобактерии са играли ключова роля в постепенното увеличаване на количеството кислород в атмосферата на праисторическата Земя чрез продължителната си фотосинтеза.

Промяната не е настъпила внезапно — първоначално образуваният кислород се свързвал с разтворени железни и други „кислородни поглътители“ в океаните, което довело до масивните утаявания, известни като слояни железни формации. Самото събитие, в което атмосферният кислород започва трайно да се натрупва, е именувано Голямото кислородносъбитие, и то настъпва около 2.4 милиарда години назад. Процесът на нарастване на свободния кислород е бил продължителен и комплексен — в рамките на стотици милиони до почти един милиард години екосистемите и химията на планетата се преустройват. В крайна сметка повишаването на кислорода довежда до изчезването на много организми, неспособни да живеят в присъствие на кислород, и създава условията за появата на голямо разнообразие от аеробни организми, които познаваме днес.

Съвременни строматолити и защита

В наши дни строматолити са по-редки, отколкото в древните скали. Това се дължи главно на появата на организми, които унищожават микробните матове (например пасищни и бръмбари), както и на биотичната конкуренция. Все пак съществуват добре проучени модерни популации — известни примери са строматолитите в Shark Bay (Западна Австралия), в някои гипсови лагуни и на други изолирани, често хиперсолени места, където хищниците и конкурентите са ограничени.

Строматолитите са важни не само за историята на живота на Земята, но и за изследването на екстремофилите, циркулацията на въглерода и възможни биомаркери при търсене на живот на други планети. Те остават предмет на активни изследвания от геолози, биолози и астробиолози.

• Кратки факти:
• Формиране: чрез микробни матове, утаяване на минерали и натрупване на слоеве.
• Древни находки: строматолити в Исуа (3 710–3 695 милиона години) и формацията Dresser (3 480 милиона години).
• Влияние: участие в нарастването на атмосферния кислород и подготовка на средата за аеробния живот.
• Съвременни местообитания: предимно хиперсолени или изолирани лагуни, където пасищата и конкуренцията са минимални.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват строматолитите?

В: Как цианобактериите създават храната си?

В: Какво е значението на строматолитите?

В: Къде са открити най-старите известни строматолити?

В: Как фотосинтезата на ранните цианобактерии е повлияла на земната атмосфера?

Въпрос: Кога се е случило това голямо кислородно събитие?

Търсене по буква