You are in browse mode. You must login to use MEMORY

level: RAZVOJ ŽIVLJENJA NA ZEMLJI

Questions and Answers List

level questions: RAZVOJ ŽIVLJENJA NA ZEMLJI

Question	Answer
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog
FOSILI – DOKAZI ŽIVLJENJA V GEOLOŠKI PRETEKLOSTI	• fosili v širšem smislu so kakršnikoli ostanki življenja, ali dokazi za življenje, iz geološke preteklosti • lupine, kosti, zobje, ostanki mehkih tkiv,... • sledovi lazenja, odtisi stopinj, rovi, koproliti,... so fosilni sledovi (ihnofosili) • kemični fosili – molekularni ali izotopski zapis delovanja živih organizmov, ki se ohrani v kamninah in mineralih Glavne vrste fosilov: • fosili nevretenčarjev • fosili vretenčarjev • mikrofosili • rastlinski fosili • palinomorfe (spore in pelod)
NAČINI OHRANITVE FOSILOV	• ohranitev prvotnega materiala (redko!), posebej če je le-ta iz odpornih mineralov, npr. kremenične spikule spužev • petrifikacija, permineralizacija, nadomestitev skeletov in tkiv z minerali • odtisi in odlitki • karbonizacija • mumifikacija, zamrznitev, zalitje s smolo (jantar),...
FOSILI IN EVOLUCIJA	• fosilni zapis je zelo nepopoln, saj so se ohranili ostanki le delčka preteklega življenja (posebej kopenskega) • iz fosilnega zapisa moremo razbrati vzorce evolucije živih bitij • hitrost evolucije je praviloma neenakomerna: obdobja stagnacije ali počasnega postopnega spreminjanja se menjujejo z obdobji hitrih sprememb organizmov • spremembi življenskih pogojev sledi plaz prilagoditvenih sprememb: speciacija, adaptivna radiacija, nato so spremembe le majhne in zelo postopne • (geološke spremembe tako kontrolirajo razvoj živih bitij – npr. evstatični dvig morske gladine → nova življenska okolja) • v fosilnem zapisu pogosto manjkajo „vmesni členi“ • večkratna množična izumrtja živih bitij v zgodovini Zemlje „resetirajo“ evolucijo
IZVOR ŽIVLJENJA NA ZEMLJI	Definicija živega bitja (“življenja”): • metabolizem (kemijske reakcije, ki dajejo organizmu energijo za življenske procese) • avtotrofi (fotosinteza, kemosinteza) • heterotrofi • sposobnost razmnoževanja • sposobnost rasti na račun hranil in energije iz okolja • sposobnost regiranja na zunanje dražljaje • živa bitja na Zemlji so si po kemični sestavi zelo podobna • C, O, H, N, P • nukleinske kisline, beljakovine, ogljikovi hidrati, maščobe,... • kaže na sorodstvo in na skupni izvor razmnoževanje poteka s pomočjo RNK in DNK v celicah (prenašalci dedne informacije) • sintetiziranje beljakovin
IZVOR ŽIVLJENJA NA ZEMLJI	• spomnimo se: že na zgodnji Zemlji (v prvih 500 Ma) imamo relativno nizke temperature, vodo in organske spojine, npr. CH4 in NH3 v atmosferi • kompleksne organske molekule lahko nastanejo z abiogeno sintezo • Millerjev (1953) eksperiment • potrebni pogoji za nastanek življenja iz neživih spojin: • energija za tvorbo kompleksnih organskih molekul (sončno sevanje, radioaktivnost, udarni valovi, toplota vulkanske aktivnosti...) • zaščita nastalih spojin pred okoliškimi vplivi (v plitvi vodi, pod kamni ali ledom,...) • koncentriranje spojin, ki pospeši reakcije • kataliza (ustrezni katalizatorji lahko omogočijo potek kompleksnih reakcij tudi pri nizkih koncentracijah in energijah) • v atmosferi ne sme biti prostega kisika • N.B.: koncentrirana organska “prajuha” verjetno ni nikoli obstajala!
IZVOR ŽIVLJENJA NA ZEMLJI	• spomnimo se: zgodnje obstreljevanje Zemlje z meteoriti Je trajalo le ~100 Ma; potem verjetno že obstajal permanenten ocean • možnosti za razvoj življenja že pred 4 Ga? • preživetje obdobja intenzivnih trkov pred 3,8 Ga v globokih oceanih? • (posredni znaki za obstoj življenja že pred 3,8 Ga!) • izvor življenja iz vesolja? • spomnimo se: zgodnje obstreljevanje Zemlje z meteoriti je trajalo le ~100 Ma; potem verjetno že obstajal permanenten ocean • možnosti za razvoj življenja že pred 4 Ga? • preživetje obdobja intenzivnih trkov pred 3,8 Ga v globokih oceanih? • (posredni znaki za obstoj življenja že pred 3,8 Ga!) • izvor življenja iz vesolja?
PRVI ZNAKI ZA OBSTOJ ŽIVLJENJA NA ZEMLJI	PRVI ZNAKI ZA OBSTOJ ŽIVLJENJA NA ZEMLJI • izotopski dokazi: • metabolizem živih organizmov frakcionira stabilne izotope C, S, N • biogeni ogljik je po izotopski sestavi značilno “lahek” • najstarejše sedimentne kamnine (Isua na Grenlandiji, 3,85 Ga) že imajo tak “lahek” ogljik! (kontroverzno!) • prvi fosili: • celični mikrofosili – možna zamenjava z abiogenimi strukturami, ki so podobne celicam! • Braberton (Južna Afrika), 3,5 Ga: strukture podobne celicam; celice ki se delijo • Pilbara (Avstralija), 3,4 Ga: stromatoliti – najstarejši nedvoumni fosilni ostanki! • Schagen (Južna Afrika), 2,7 Ga: paleotla obogatena z “lahkim” ogljikom – prvi znani kopenski organizmi, prevleke cianobakterij
PRVI ORGANIZMI-PROKARIONTI	• prvi organizmi so bili prokarionti –primitivni enoceličarji brez izoblikovanega jedra • prvi organizmi so hipertermofilni (živijo le nad 80°C) in kemoavtotrofni (sintetizirajo organske molekule iz anorganskih snovi) • (indikacija za nastanek življenja ob hidrotermalnih izvirih – ali pa so bili to edini organizmi, ki so preživeli bombandiranje pred 3.9 Ga) • tudi prva fotosinteza se je razvila v razmerah ki ustrezajo hidrotermalnim izvirom (uporaba H2S itd. namesto H2O) – anoksigena fotosinteza • oksigeno fotosintezo začnejo cianobakterije pred 2,7 Ga • vsaj 12 skupin predkambrijskih prokariontov je preživelo do danes in so najštevilčnejša oblika živih bitij na Zemlji!
POJAV EVKARIONTOV	• evkarionti so napredna oblika celic z izoblikovanim jedrom, ki vsebuje DNK, ter s celičnimi organelami (mitohondriji, kloroplasti, bički,...) • razmnožujejo se (pretežno) spolno • endosimbioza – organele evkariontov so v resnici kar simbiotsko absorbirani prokarionti! • (primer: klorofil • pojav evkariontov pred ~2 Ga je vezan na pojav kisika v atmosferi (so aerobni; bolj učinkovit metabolizem) • najstarejši znan fosil je spiralna alga Grypania (2,1 Ga) • akritarhe (~1,5 Ga) – verjetno spore evkariontskih alg • kemične sledi (sterani; nastajajo le v evkariontskih celičnih membranah) celo v 2,7 Ga starih sedimentih
ŽIVLJENJE V PROTEROZOIKU	• mrenaste prevleke cianobakterij vzdolž obal – nastajajo stromatoliti, zelo razširjeni že od zgodnjega proterozoika • različni mikrofosili (predvsem fosilni mikrobi), • od 1,5 Ga dalje se močno poveča velikost evkariontskih celic (ujemanje s porastom O2 v atmosferi) • pojav planktonskih organizmov – stalno sneženje organske snovi na morsko dno (kroženje C!) • tudi stromatoliti (tvorba CaCO3) so pomemben ponor C
MNOGOCELIČNI ORGANIZMI	• mnogoceličarji so verjetno nastali iz kolonijskih združb enoceličarjev, ki so se nato specializirali za različne namene (tkiva in organi) • mnogoceličarji so zgolj evkarionti • različne mnogocelične alge so se razvile med 1,7 Ga in 0,75 Ga • sledovi lazenja nakazujejo obstoj mnogoceličnih živali od 1 Ga dalje • od ~1 Ga dalje „zavladajo“ evkarionti, prokarionti se bolj ali manj umaknejo v ekstremna okolja ali postanejo simbionti
EDIAKARSKA FAVNA	• Ediakarska favna (Ediacara, Avstralija, 550 Ma) je bogata združba listastih in diskastih mehkih živali ter številnih sledov lazenja • velikost tudi do 1 m • brez sledov prebavnega sistema (absorbcija hranil, simbiontski avtotrofi?) • ekosistem brez plenilcev? • verjetno podobni današnjim ožigalkarjem, nekateri fosili morda alge
KAMBRIJSKA EKSPLOZIJA ŽIVLJENJA	• na začetku kambrija se bliskovito pojavijo in razvijajo skoraj vse skupine nevretenčarjev • pojav plenilcev (kompleksni heterotrofi) • močno povečana bioturbacija • razvoj trdnih ohišij in skeletov, bodic, toksinov – obramba pred plenilci; omogočajo gibanje • trilobiti, drugi členonožci, brahiopodi, iglokožci • vzroki za kambrijsko eksplozijo: • povečana količina O2 v atmosferi • transgresija; nastanejo razsežna plitvovodna območja
POHOD NA KOPNO	• prvi organizmi so se na kopnem pojavili že v proterozoiku (baterije, prevleke alg, glive, lišaji) • verjetno lišaji prispevaju k nastajanju tal že pred 1 Ga • prvi pojavi kopenskih rastlin (spore) v ordoviciju • zahteve življenja na kopnem: • nosilno ogrodje (lesna tkiva) • zadrževanje vode v tkivu (voskasta kutikula; najprej deloma rešeno tudi z naseljevanjem v vlažnih območjih) • izmenjava plinov (skozi zaščitno membrano) • razmnoževanje (spore, semena) • prvi gozdovi in naseljevanje suhih predelov v devonu; pojavijo se predhodniki golosemenk (progymnosperme) • širjenje semen z vetrom
POHOD NA KOPNO	• razvoj listov (konec devona) bistveno izboljša učinkovitost izmenjave plinov in vodne pare – povečana hitrost kroženja vode v atmosferi(!) • velik vpliv na kroženje C: • sezonsko odpadanje listov zelenih rastlin • prenos in skladiščenje C v tla • organska snov v tleh pospešuje kemično preperevanje • v silurju pojav rib, ki se lahko deloma premikajo po suhem • dvoživke se pojavijo v devonu • plazilci se začnejo razvijati v sredini karbona; glavna inovacija je razmnoževanje z jajci (neodvisno od vode)
DINOZAVRI IN PTIČI	• dinozavri so skupina plazilcev, ki se pojavi konec triasa, približno hkrati s prvimi sesalci, in nato 100 Ma dominira na kopnem • ptiči izvirajo neposredno iz dinozavrov, od katerih so prevzeli vrsto značilnosti (jajca, gnezdenje, perje, ...) • začetek razvoja ptičev je v kredi
SESALCI	SESALCI • sesalcem podobne oblike plazilcev se pojavijo že v karbonu • skozi mezozoik so sesalci majhni in nepomembni • izumrtje dinozavrov konec krede sproži eksplozivno radiacijo sesalcev v terciarju
MASOVNA IZUMRTJA	• spreminjanje in izumiranje vrst je stalen evolucijski proces (danes je 99% v zgodovini Zemlje obstoječih vrst izumrlih) • v določenih obdobjih pa je prišlo do sočasnega hitrega izumrtja večjega števila vrst, ki hkrati zadane mnogo različnih organizmov – masovnega izumrtja • masovnim izumrtjem sledi ponoven vzpon števila in raznolikosti vrst, ki pa je lahko zelo počasen • glavni vzroki za masovna izumiranja: • spremembe zaradi tektonike plošč • spremembe v kroženju vode v oceanih • hitre spremembe nivoja morske gladine • gigantske vulkanske erupcije • zunajzemeljski vzroki: sevanje, padci meteoritov in kometov
VLOGA TEKTONIKE PLOŠČ	• premikanje kontinentov je imelo velik vpliv na razvoj in izumrtje določenih skupin organizmov • oceani predstavljajo bariere za širjenje organizmov (izolacija in razvoj različnih vrst na posameznih ločenih kontinentih) • kontinentalna kolizija poveže ločene populacije; manj prilagojene vrste niso kompetitivne in izumrejo • npr.: ob koliziji z Evrazijo sredi terciarja izumre 13 redov sesalcev
VLOGA POLEDENITEV	• ohladitev globalnega podnebja, neugodno za določene organizme • upad nivoja morske gladine, ker je voda vezana v ledenike – izpraznitev plitvih, z življenjem bogatih obalnih morij • npr.: masovno izumrtje konec ordovicija (izumre 26% družin in 49% rodov)
VLOGA TRKOV TELES IZ VESOLJA	• padec velikega (~10 km) telesa na Zemljo sproži pomembne okoljske spremembe, ki lahko trajajo od let do stotisoče let • tema: prah in saje, ki jih vzdigne padec v zgornjo atmosfero, blokirajo sončno svetlobo za nekaj mesecev. Ustavitev fotosinteze, propad prehranskih verig. • mraz: prah v atmosferi povzroči tudi veliko ohladitev (-20°C) • povečan učinek tople grede: če pade telo v ocean, izhlapela vodna para za več let ali več 100 let zviša temperaturo preko tolerance mnogih organizmov • kisel dež • veliki požari • toksičnost morske vode
VLOGA GIGANTSKIH VULKANSKIH IZBRUHOV	• velikanski in dolgotrajni izlivi bazaltne magme nad kontinentalnimi vročimi točkami • strupeni vulkanski plini (SO2, halogeni) • vulkanski pepel zastre atmosfero • kisel dež • poškodbe ozonske plast
IZUMRTJE NA MEJI PERM-TRIAS (250 Ma)	• največje izumrtje v zgodovini Zemlje (60% vseh družin organizmov, 95% vseh morskih živali) • traja manj kot 1 Ma • možni vzroki: • sibirski bazaltni vulkanizem – topla greda, kisli dež • otoplitev podnebja in anoksija oceana
IZUMRTJE NA MEJI KREDA-TERCIAR (65 Ma)	• izumrtje vseh velikih vretenčarjev (dinozavri,..) • izumrtje večine planktona in tropskih grebenskih organizmov • možni vzroki: • trk z majhnim asteroidom premera 10 km (krater Chicxulub na Jukatanu s premerom 180 km) • iridijeva anomalija, sferule, tektiti, udarno metamorfoziran kremen,... • masovna bazaltna erupcija na Dekanski planoti • posledica je “jedrska zima”, kisli de
HELL CREEK (TANIS) – TSUNAMITI, ODLOŽENI TAKOJ PO UDARCU	• udarni vodni val (“seiche”) kot posledica udarca asteroida (M=11) potuje po rečni strugi navzgor in odloži značilne kaotične sedimente • v sedimentu prisotne številne steklaste kroglice, ki predstavljajo talino izvrženo iz udarnega kraterja 3000 km stran • zaporedje pokriva glina z močno iridijevo anomalijo (postopno usedanje delcev iz zraka po udarcu asteroida) • udarni vodni val (“seiche”) kot posledica udarca asteroida (M=11) potuje po rečni strugi navzgor in odloži značilne kaotične sedimente • v sedimentu prisotne številne steklaste kroglice, ki predstavljajo talino izvrženo iz udarnega kraterja 3000 km stran • zaporedje pokriva glina z močno iridijevo anomalijo (postopno usedanje delcev iz zraka po udarcu asteroida)
Kaj je geologija	? Vede o Zemlji (Earth Sciences, Geosciences): – geologija – geofizika – geodezija – oceanografija – meteorologija – glaciologija – biologija Geologija: – mineralogija – petrologija – geokemija – geomorfologija – paleontologija – stratigrafija – strukturna geologija – inženirska geologija – hidrogeolog