История изменения химического состава |
Геологическая шкала фанерозоя |
атмосферы |
|
Докембрийский этап (архейская и протерозойская |
|
эры, от 570 млн. до 4.5 млрд. лет) |
|
Как только Земля остыла, вокруг неё, из выделенных газов, |
|
сформировалась атмосфера. |
|
Вулканические газы в виде перегретых паров воды, углекислого газа, |
|
азота, водорода, аммиака, кислых дымов, благородных газов и кислорода |
|
формировали праатмосферу. |
|
В это время накопление кислорода в атмосфере не происходило, |
|
поскольку он расходовался на окисление кислых дымов (HCl, SiO2, H2S). |
|
аммиака, закиси углерода, метана и сероводорода. |
|
Состав первичной атмосферы - CO2, H2S, NH4, CH4, HCl. |
|
Температура ~65-80о, давление высокое |
|
Две гипотезы происхождения кислорода в атмосфере |
|
1. По мере охлаждения Земли температура упала до 1000C, большая |
|
часть водяного пара сконденсировалась и выпала на земную повер- |
|
хность, вследствие, чего образовались реки, моря и океаны - |
|
гидросфера. Водяная оболочка на Земле обеспечила возможность |
|
накопления эндогенного кислорода, став его аккумулятором и (при |
|
насыщении) поставщиком в атмосферу, к этому времени уже |
|
очищенную от воды, углекислоты, кислых дымов, и других газов в |
|
результате прошедших ливней фотодиссоциацией (диссоциация |
Формирование |
водяного пара под действием ультрафиолетового излучения Солнца). |
озоносферы |
2. Кислород образовался при фотосинтезе в результате |
|
Точки Пастера |
|
||||
|
Возникновение |
||||||
жизнедеятельности примитивных клеточных организмов, когда |
|
||||||
|
аэробной |
жизни |
|
||||
растительные организмы расселились по всей Земле, количество |
|
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
кислорода в атмосфере стало быстро увеличиваться. |
|
|
|
|
|
|
|
Эффект Юри |
|||||||
|
|||||||
'Для природы время ничего не значит и никогда не представляет затруднений, она всегда его имеет в достаточном распоряже- нии, и для нее это средство не имеет границ, с помощью его она производит и самое великое, и самое малое''.(Ж.Б.Ламарк)
Геологические свидетельства изменений состава |
Образование озонового слоя |
|
земной атмосферы и условий среды на |
|
|
протяжении докембрия и фанерозоя |
|
|
(по Schopf, 1992) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав атмосферы в фанерозое |
Исходные данные; осадочные и вулканические породы |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Материалы об отложениях органического углерода на |
континентов (А.Б.Ронов, 1979) |
||||||
|
|||||||
континентах отражают динамику глобального процесса |
|
||||||
образования О2 (в отложениях океана значительно меньше). |
|
||||||
Современная атмосфера содержит 1.2*1021 г.О2 и 90% О2 в фане-розое |
|||||||
израсходовано на окисление минеральных соединений |
|
||||||
|
Изменение массы кислорода во времени: |
|
|||||
|
M |
A B |
А , В – скорость прихода и |
|
|||
|
расхода О2 и В=αМ, |
|
|||||
|
|
|
|||||
|
t |
α=3.1*10-8 лет-1. |
|
||||
Считая, что при t=t0 М=М0 в начале фанерозоя и интегрирую |
|
||||||
получим: |
|
A |
|
|
|||
|
|
M |
A |
(M 0 |
)e t |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
Эволюция химического состава атмосферы (М.И.Будыко)
Палеозой |
Мезозой |
Кайнозой |
|
|
М’ – масса О2,
вычисленная пропорционально к глобальной величине 
1/3
υ – скорость образования вулканических пород
Т=100 млн.
Суммарное накопление: 7.3*1023 г СО2, 19*1021 г О2.
Рост О2 в девоне – карбоне – макс. развитие растительного покрова,
Уменьшение в пермский период – аридизация континентов, Рост в юрский период – увеличение продуктивности автотрофных растений.
Некоторое уменьшение с мелового периода – снижение концентрации СО2. 
За фанерозой концентрация О2 изменялась в 4 раза, СО2 - в 10 раз.
Изменение СО2 и температуры.
Современная концентрация CO2 в атмосфере - одна
из самых низких за всю историю Земли. На всём протяжении триасового, юрского и мелового периодов концентрация CO2 в атмосфере была в
десять раз выше (2000 ppmv), с пиками до 7000 ppmv (в 25 раз больше сегодняшней),
Современная концентрация 360-370 ppm