A FÖLDF KÜLÖNLEGES HELYZETE Bolygónkon az élet születése nagymértékben köszönhető a Föld csillagászati elhelyezkedésének. A Naptól való távolsága (kb. 150 millió km) lehetővé teszi, hogy - a megfelelő hőmérsékleti viszonyok miatt - a víz mindhárom halmazállapota stabil legyen a felszínen. A Föld tömege is meghatározó tényező, hiszen ha kisebb lenne, nem lenne képes az atmoszféra megtartására, a légkört alkotó gázok egyszerűen elillannának a világűrbe (+ napszél!!). A bolygó kialakulásakor más folyamatok és körülmények zajlottak a felszínen, mint ma. A FÖLDF LEGIDŐSEBB KŐZETEI A Föld felszínén található legidősebb kőzetek Grönland délnyugati részéről származnak, kb. 3,6 3,8 milliárd évesek. Amerikai és ausztráliai üledékes kőzetekben azonban ezeknél is idősebb, 4,2 milliárd éves cirkonkristályokat mutattak ki a radiometrikus kormeghatározás során. A Naprendszer kialakulásakor képződött a ma a Földet elérő meteoritok nagy része is, így a meteoritok összetételéből is szerezhetünk információkat a korabeli Földről. A vasmeteoritok (vas, nikkel, különböző fémek) anyaga a Föld belső rétegeire emlékeztet, a kőmeteoritok anyaga viszont a földkéreg (litoszféra) anyagára. A FÖLDTÖRTÉNETI KORTÁBLÁZAT (CSAK EGYSZERŰEN ) IDŐ ARCHAIKUM PROTEROZOIKUM PALEOZOIKUM MEZOZOIKUM KAINOZOIKUM IDŐSZAK Kambrium Ordovícium Szilur Devon Karbon Perm Triász Jura Kréta Harmadidőszak Negyedidőszak KOR MIKOR?? (MILLIÓ( ÉVE) 4600 2500 millió 2500 590 millió 590-500 millió 500-430 millió 430-395 millió 395-345 millió 345-290 millió 290-235 millió 235-190 millió 190-136 millió 136-65 millió Paleocén 65-54 millió Eocén 54-38 millió Oligocén 38-26 millió Miocén 26-7 millió Pliocén 7-2 millió Pleisztocén 2 millió - 12 000 Holocén 12 000 - ma
ARCHAIKUM ( ŐSIDŐ SIDŐ ) ) 4,6-2,5 MILLIÁRD ÉVE A hőmérséklet csökkenésével megszilárdult a földfelszín. Ekkor indultak el a Föld szilárd kérgében zajló folyamatok (a földkéreg differenciálódása). A szárazföldi kéreg vastagabb (átlag 41 km), gránitos, szilíciumban gazdag, az óceáni kéreg sűrűbb, bazaltos, vékonyabb (kb. 8 km). A Föld gömbhéjas szerkezete kialakult, nem egységes a kéreg (kőzetlemezek). Zöldköves formációk alakulnak ki. Aktív magmatizmus volt jelen, a köpenyben gránitosodás zajlott. Ezek a gránittömbök kiemelkedtek, majd erodálódtak, így magmás és üledékes kőzetek keveréke jött létre, például a zöldpala. A másik fontos kőzet a grauwacke. Szürke színű törmelékes üledékes kőzet, alapanyaga kovás, meszes, agyagos, de finomszemcsés földpát és kvarc is található benne. Anyaga tengeri környezetben, örvénylő mozgással, gyors ülepedéssel halmozódik fel, akár több ezer méter vastagságban, ott, ahol kicsi a távolság a tenger és a lepusztulási terület között. Jól hasad és aprózódik. A tűzkő úgy jött létre, hogy meszes kőzetben a törmelék kvarc kémiailag mobilizálódott, és kova (folyékony kvarc) áramlott a repedésekbe. A tűzkövet az ősember fegyverek készítésére használta, ahol pedig megtalálható volt ez a kőzet, ott a házak nagy része ebből épült (pl. Dél- Anglia). A Föld első atmoszférája hidrogénből és héliumból állt, de ez a Föld kis tömege miatt elillant. A második atmoszféra vízből, ammóniából, metánból és vulkáni gázokból állt. Nem volt oxigén, így ózon sem, és a felszínen nem alakulhatott ki az élet. A sugárzás káros fajtáját már 12 cm víz is kiszűri, így a legvalószínűbb, hogy az élet a sekély tengerekben alakult ki. Ezt az ősi légkört reduktív légkörnek nevezzük. A tenger több oldott anyagot tartalmazott (kloridionok, nátriumionok), és a tengervíz ph értéke is különböző volt. A légköri oxigént először a fotoszintetizáló algák kezdték termelni. A víz és a Nap energiája segítségével az algák szerves anyagot és oxigént állítanak elő. Az oxigént először a tengerbe ürítették, majd 2 milliárd évvel ezelőtt kezdett a légkörben is feldúsulni. A legősibb vörös kőzetek (vas + oxigén) kb. fél milliárd éve alakultak ki. A légköri oxigén megjelenése gyökeres változás elé állította bolygónkat. Az élővilág megjelenésével megszűntek az élet keletkezésének feltételei. AZ ÉLET KELETKEZÉSÉNEK ELMÉLETEI Az élet keletkezésére számos elméletet állítottak fel. A legnépszerűbb a Miller-féle kísérleten alapul. Az adott hőmérsékleten és légkörben elektromos kisülések (villámlás) hatására aminosav-féle vegyületek képződnek. Az élet kezdetének azt a pontot tekintjük, amikor létrejön az önreprodukció. Akkoriban a Föld felszínét káros ultraibolya-sugárzás érte, így az élet csak a víz alatt tudott létrejönni.
A másik az ún. extraterresztrikus elmélet. E szerint az élet valahonnan a világűrből, meteoriton érkezett. Erre bizonyítékot szolgáltatott egy, az Antarktiszon talált marsi meteorit, amiben szerves szén és élőlények által létrehozott struktúrákat véltek felfedezni, de hamar kiderült, hogy ez csak hírverés. A harmadik elmélet szerint az élet a mélytengerekben keletkezett. Erre is lehetne bizonyíték. Az óceáni hátságoknál levő, szulfátos, érces oldatokat kibocsátó tenger alatti hidrotermális kéményeknél ( black smoker ) anaerob (oxigént nem kívánó) kémiai baktériumok és szerves anyagot hasznosító szervezetek alkotnak speciális életközösséget. Ezekkel az élet keletkezése szempontjából az a probléma, hogy a ma élő szervezetekből specializálódtak. ÉLŐVILÁG Az élet majdnem olyan régi, mint a Föld szilárd kérge. Délnyugat-Grönland üledékes kőzeteiben 3,3-3,5 milliárd éves grafitcsíkokat találtak. A szén izotóp-összetételének vizsgálata során sok 12 C és 14 C izotópot találtak (könnyű izotópok, így könnyebben vegyül kisebb tömegszámú izotópokkal), ami szerves eredetre vezethető vissza. Az első szervezetek a fotoszintetizáló algák voltak, később megjelentek a prokarióta (sejtmag nélküli), majd az eukarióta (sejtmagvas) szervezetek. A nyugat-ausztráliai kratonban néhány mikron nagyságú élőlényeket, a dél-afrikaiban pedig gömbszerű algák maradványát találták. A kékeszöld algák vagy baktériumok által létrehozott sztromatolitok szerves eredetű, mész anyagú struktúrák. Ragadós anyaguk megköti a víz mészanyagát, bevonatot képez, majd finom réteget hoz létre. Sekély, jól átvilágított vízben keletkeztek. A Proterozoikumban hatalmas összletek (több ezer m vastag) keletkeztek. 3,8 milliárd éves a grönlandi ISUA, 3,5 milliárd éves a zimbabwei és az észak-amerikai, 3,1 milliárd éves a dél-afrikai sztromatolit. PROTEROZOIKUM 2,5 MILLIÁRD 542 MILLIÓ ÉVE Az ekkori hegységek lepusztulásából jöttek létre az ősföldek, azaz kratonok. A szárazföldek közelében lévő mélytengeri árkokban flis képződött. Ez egy finom és durva szemcsékből álló törmelékes üledékes kőzet, amely gyors ülepedéssel képződik. Ekkor kvarchomokkő és agyagpala is képződött. A Proterozoikum határának egy minden kratonban megfigyelhető metamorf eseményt tekintünk. Ekkor jelent meg az oxigén a légkörben. 2,2 és 2,3 milliárd éve egy jégkorszak következett be. A mélytengeri kőzetrétegekben kavicsot találtak. Ma uszadékfákkal kerül a vízbe, az állatok pedig lenyelik, hogy testsúlyukat növeljék. Ún. dropstone -okat is találtak, amelyek jéghegyekbe fagyva szállítódtak, és amikor a jéghegy elolvadt, lehulltak az óceán aljára. Akár nagy kőzetek is lehetnek (pl. gránit). Tillit is képződött. Ez egy glaciális tavi üledék, vegyes szemcsenagyságú (nem osztályozott a jég durva törmeléket állít elő). A jégkorszak összeszorítja a klimatikus zónákat, a hőmérsékleti gradiens megnő. A jégkorszakok epizodikusak. Kialakulásának legfőbb feltételei a Föld-Nap távolság megváltozása, és az, hogy legalább az egyik pólus
közelében szárazföldek legyenek. Ahol a földfelszín lehűl, ott hideg is marad, így kialakulhat a jégsapka. A sarkok közelében kevés csapadék hull, de ami lehullt, az megfagy és megmarad. A hó a napsugárzás nagy részét visszaveri (albedo!). Ma az északi féltekén néhány méteres jégréteg alakult ki a sarkoknál. Bár ott nincs szárazföld, mivel a Jeges-tenger majdnem zárt tengerrész, így a hőmérséklet csak korlátozottan tud kiegyenlítődni. Ugyanezen a szélességen, Grönlandon több 1000 méteres jégréteg alakult ki. Ekkoriban gyakori a szalagos vasércképződés (BIF = banded iron formation). Ezek néhány milliméter vastagságú oxidos vasércből és kvarcból álló, több száz méter vastagon előforduló, tengeri üledékes formációk. A vasrétegek kovarétegekkel váltakoznak. A világtengerek sok oxigént oldott, így hematit alakult ki. A fémes elemeknek két csoportja van, thalassofil (tengerben oldódó: nátrium, kálium, kalcium), és thalassofób (vízből azonnal kiválnak: mangán, vas). A vas azóta nem került be a tengerekbe ilyen mennyiségben. 1 és 0,7 milliárd éve még két jégkorszak volt. Állítólag az egész földet jég borította ( Snowball Earth ). Mellette szól a kratonok múltbéli elhelyezkedése (paleomágneses módszer), és az azokon talált leletek, ellene viszont, hogy nincs a sarkokon kontinens, és az élővilágra sem volt nagy hatással. A kratonok egy szuperkontinensbe, Rodiniába tömörültek. ÉLŐVILÁG A korábbi élőlények éltek tovább (prokarióta, eukarióta). 1,5 milliárd éve kialakult a szimbiózis a prokarióták között (szimbiotikusan egymásba olvadtak). A Viktória-szigeten 6 m átmérőjű sztromatolitot találtak. 1 milliárd éve intenzívebb fejlődés kezdődött. Megjelent a szexualitás, így az alkalmazkodás hatásosabb lett. Az első többsejtűek az akár 40 cm-es nagyságú fosszíliákból, az ausztráliai Ediacara-hegységből kerültek ki. Ez az ún. Ediacara fauna, aminek tagjai szinte minden pajzson megtalálhatóak, és nagyon hasonlóak. A vendi-korszakban megtalálható néhány lénynek (vendobionta) hármas szimmetriája volt. Ez a fajta felépítés ma ismeretlen. Lágytestű állatok, amelyek általában épen kerülnek elő, ritka a sérült példány. Ez arra enged következtetni, hogy nem volt ragadozó ellenfelük. Növényi anyagot fogyasztottak. Megjelentek a többsejtű növények is (pl. algák, Kanadai-pajzs). A világ minden tengerében megjelent a szinte teljesen egyforma fauna (kozmopolita).
PALEOZOIKUM 590 235 MILLIÓ ÉVE Régen azt gondolták, hogy előtte nem volt élet, de ezt az 1940-es évektől cáfolták. A szilárd váz megjelenik a különböző élőlényeknél nagyjából egyszerre, ez egy nagy vívmányt jelent: biztosítja a védelmet, bonyolultabb testfelépítést tesz lehetővé (megtámasztás), növekedhet a méret. Több formája van ma: mésztartalmú (kagylók), foszfát és mész elegye (emlősök), kova (szivacsok), agglutinált váz az anyaga az aljzatból származik, az élőlény tapasztja össze. Az első soksejtű szilárd vázas élőlények a tommoti fauna képviselői (csigák, szivacsok - kova, mész vagy spongyin). A legtöbb milliméternyi méretű. Eltűnésével megjelennek más hasonló állatok. Az Ópaleozoikum (Kambrium, Ordovícium, Szilur) során Laurencia és Baltica egyre közelebb kerülnek egymáshoz, a köztük levő Japetus-óceán bezáródik, kialakul a Kaledóniaihegységrendszer. A szárazföldi üledékek lerakódnak, az élőlények elkezdik benépesíteni a szárazföldet. KAMBRIUM 1. Baltica 2. Laurencia 3. Siberia 4. Kína 5. Kazahstan 6. Gondwana A tengerszintet befolyásolták a Kambriumban megfigyelhető glaciálisok és az óceáni medencék befogadóképessége. A Burgess-palában találták a Kambrium legjelentősebb faunájának maradványait, amely egy csendes, meleg óceáni öböl életét örökítette meg. Középső kambriumi trilobitákat (háromkaréjú ősrákok), ízeltlábúakat, férgeket tartalmaz. Köztük van az elhíresült hallucigenia ( valamik, valami hogyishívjákkal, a hátukon valamicsodákkal :), az anomalicaris (ananászszerű rágószervvel), és egy pikkelyes, nyúlványos toboz. Mára már nem élő élőlénycsoportok maradványai. Egy vagy több élőlénycsoport a törzsfejlődés felgyorsulásával nagyon sok ökológiai helyet tudott meghódítani (adaptív radiáció). ORDOVÍCIUM A Gondwana a déli pólusra csúszott, így eljegesedés vette kezdetét. Üledékek keletkezése indult. Sok élőlény kihalt, köztük a sztromatolitok (tömeges kihalás). Ekkorra tehetők az első adatok egyszerű növényekről, spórákról (védelem a kisáradástól). Az élet megjelent az édesvizekben is. A talajt gombafonalak szőtték be.
SZILUR Megjelentek az édesvízi állatok és növények. Akár 40 cm-t is elérő ízeltlábúak jelentek meg, sikeres ragadozó élőlények voltak. DEVON Baltika és Laurencia ütközik, a Kaledóniai-hegységrendszer kialakul, de egyből kezd lepusztulni. Trópusi környezetben keletkezik a vörös homokkő (Old Red Sandstone). A növények szárazföldi környezetbe kerülnek. Megjelennek a száras növények (a szár a fény felé emeli a növényt), köztük a Rhynia, ami egy primitív mocsári növény, gyökérszerű résszel, 1-2 spóratokkal, kicsi, vékony levelekkel. Gyorsan, sok új környezetben terjedtek el. Az ősharasztok akár 20 m magasra is megnőttek. Megjelennek az első rovarok. A Devont a halak korának is nevezik. Sokféle hal élt és jelent meg. Az állkapocs nélküli halak (körszájúak) lehanyatlanak. A cápafélék és csontoshalak elterjednek. A tüdőshalak virágkorukat élik. Képesek az atmoszférából is oxigént felvenni, van kopoltyújuk is, de a belükben van egy szakasz, ami képes gázt cserélni a vérből. Tüdejükből alakult ki a mai halak úszóhólyagja. Belső orrnyílásuk van, ami a tüdőbe vezeti a levegőt. Így előnyük van a szárazföldön, hiszen akkor is képesek táplálkozni, mikor levegőt vesznek. Megjelennek a bojtosúszós halak. Páros mellúszójuk (néha hátsó is) különleges csontozatú, minden irányban tudják mozgatni, és a gerincoszlophoz csatlakozik (hasonlít a mai végtagokhoz), így a szárazföldön viszonylag jól mozognak. Az Old Red Sandstone kontinens kőzeteiben találták meg. A szárazföldre kilépve őrizték jellegzetességeiket, ahogy a terület száradt, előnyt élveztek azzal, hogy a levegőből ki tudták vonni az oxigént. Az 1930-as években kifogtak egy eleven bojtosúszós halat Dél-Afrikában, és Latimeriának nevezték el. A Comore-szigetek környékén eddig 90 db-ot fogtak, 300 m mélyen él, elevenszülő (3-4 utód), kb. 3 m hosszú. Az ammoniteszek sok helyen háttérbe szorították a halakat. Ezek növény-, plankton-, dög-, vagy húsevő lábasfejűek voltak. A szárazföldön megjelentek a gerincesek. A kétéltűek hordozzák a legősibb jegyeket. A szaporodáshoz vízre van szükségük. Később, a hüllőknél már a tojás lehetővé teszi, hogy eltávolodjanak a víztől. KARBON A Föld kis szigetei összetolódtak, a Gondwana a déli pólusra csúszott, így a déli féltekén jégkorszak alakult ki.
A szárazföldi növények megjelenésével a légkör oxigéntartalma nő, a szén-dioxid szintje csökken. A Karbon a növények virágkora, ekkor élt a legtöbb fajta növény. Megjelentek a zsurlók, leveleik örvösen ültek a fenyőszerű ágakon. 20-25 m magasra is megnőttek. A nyitvatermő pecsétfák (Sigillaria) és a 30-35 m magas pikkelyfák (Lepidodendron) erdőket alkottak. Megjelentek a magvas páfrányok, a szágópálmák és virágos növények ősei. A Gondwana egyik növénye a Glossopteris volt, egy magvas páfrány, nyelves alakú levelekkel. A déli kontinensen az éghajlat periglaciális volt. Ekkor jelentek meg a hüllők, és az éghajlathoz alkalmazkodásként szőrt növesztettek (hőszigetelés). PERM A rovarok virágkora. Újfajta hüllők jelentek meg, megnyúlt, vérerekkel átjárt csigolyákkal a hátukon, hogy segítsen a hőszabályozásban. A Perm végén megszületik a szuperkontinens, a Pangea. Ennek következményeképp lecsökken a self területek nagysága, amely a tengeri élővilág leggazdagabb helyszíne. Sok élőlény kihal, mert nem képes alkalmazkodni az új körülményekhez. A Perm végén bekövetkező tömeges kihalásnak egyéb okai is voltak. Hirtelen erős üvegházhatás jelentkezett, megnövekedett a légkör szén-dioxid szintje, valószínűleg a Szibériában, hasadékok mentén felszínre ömlő hatalmas mennyiségű bazalt miatt (vulkánosság!), ami klímaváltozással járt. Globális lehűlés kezdődött, a szerves anyagok bomlásakor keletkező metán megfagyott, metán-hidrát formájában az üledékbe rakódott. Amikor a hőmérséklet megemelkedett, a metán a légkörbe került (üvegházhatás!). MEZOZOIKUM 235-65 MILLIÓ ÉVE TRIÁSZ Egyetlen szuperkontinens alkotta a szárazföldeket, a Pangea. A világóceán a Panthalassa, egy Tethys nevű öböllel. A sekély tengerekben mindenhol kagylók telepedtek meg (Claraia). A tengeri fauna újjáéledt. Megjelentek a repülő hüllők. Szárnyukat a mellső végtag meghosszabbodott ujjához csatlakozó bőrlebeny alkotta. A emlősök ekkor jelentek meg, de még jelentéktelen lények voltak. Koponyájuk a hüllő koponyából alakult ki, az egy csontos állkapocs és a két hallócsont átalakult, a szemfogak hüllő örökségek. Fogazatuk különböző fogakból áll. Testhőmérsékletük állandó. A Triász végén megjelentek a dinoszauruszok.
JURA A végén megjelentek a madarak. A legősibb, varjú nagyságú madár az archaeopteryx. Fogai és farka van, de testét toll fedi. KRÉTA Nyugalmas periódus, nincs se jégkorszak, se hegységképződés. Megkezdődik az Atlantióceán kinyílása és a Tethys-öböl bezáródása. India észak felé kezd elmozdulni, kinyílik az Indiai-óceán. Afrika ütközik Európával, az időszak végén elkezdődik az Eurázsiaihegységrendszer kiemelkedése. Megjelentek a planktonikus szervezetek, így a nyílt óceánokban is kialakulhatnak élőlények. A tenger csúcsragadozói a hüllők voltak. Ilyen pl. a 10 m hosszú Ichtiosaurus, amely elevenszülő, tojásai az anyaállatban érnek meg, vagy a Plesiosaurus vagy hattyúnyakú ősgyík. A madarak hatalmas fejlődésen mentek keresztül. Az időszak végén megjelentek a pingvinek és flamingófélék. Az időszak végén tömeges kihalást lehet megfigyelni, amely inkább a szárazföldeket sújtja. Kihalnak a dinoszauruszok és az ammoniteszek. Oka valószínűleg egy kisbolygó becsapódása, és az általa okozott klímaváltozás. A virágosnövények felvirágoznak az időszak végén, a nyitvatermők hanyatlani kezdenek. Kevésbé érintett helyeken túléltek az ún. Lazarus taxonok (Elvis taxonok), amelyek kihalt formák rokonai. ÚJIDŐ HARMADIDŐSZAK JIDŐ HARMADIDŐSZAK - 65-2 MILLIÓ MILLIÓ ÉVE EOCÉN A Földön a kontinensek hasonlóak a maihoz. India észak felé tolódik, a Tethys-öböl bezáródik, a Himalája felgyűrődik. Megindul a Pacifikus-hegységrendszer kialakulása. Az Antarktisz elszigetelődik, megindul körötte a szél- és vízáramlás. Az emlősök adaptív radiációval sok új környezetet hódítottak meg. A Triászban megjelent Multituberkuláták végül a harmadidőszakban kihaltak. Megjelentek a páros ujjú patások, rágcsálók, erszényesek, főemlősök, denevérek. MIOCÉN Az Antarktiszon eljegesedés kezdődik. Az időszak közepén 60-70 m-es tengerszintemelkedést lehet megfigyelni. A Tethys-óceán bezáródott, a Tigris és Eufrátesz alatt szénhidrogén-tároló szerkezet van a mélyben, innen származik az arab kőolaj. Felfedezője
Böckh Hugó, az Eötvös-inga geológiai módszerével számolta ki a gravitációs eltéréseket. Felgyűrődött az Eurázsiai-hegységrendszer. Kb. 5 millió éve bezárult a Gibraltári-szoros. A Földközi-tenger elkezdett bepárlódni, 3000 m vastag evaporit-réteg alakult ki. A FŐEMLŐSÖK FEJLŐDÉSE A főemlősök a Paleocénben jelennek meg. Az Eocénben nagy változatosság jellemző rájuk, de a koponyájuk csak 3-4 cm. A Miocén második felében kialakulnak az első emberfélék Kelet-Afrikában. Az Australopithecus ( déli majom ) kb. 1,5 millió éve jelent meg, az 1930- as években fedezték fel. Két fajtája volt. Az egyik karcsú, vékony csontozatú, a másik robosztusabb, erősebb felépítésű, alacsonyabb, koponyájában az állkapocs erős, tetején taréj van. A következő emberfélék: Homo habilis ( ügyes ember ), Homo erectus ( felegyenesedett ember ), Homo sapiens ( bölcs ember ). MIT HOZ A JÖVŐ? Afrika tovább mozog észak felé, a Kelet-Afrikai árok kinyílik és elönti a tenger, Kalifornia leválik Észak-Amerikáról. VÉGSZÓ: Ez a csodálatos színes Élet fejlődéstörténete jegyzet az ELTE Földtudomány Bsc hallgatóinak készült, a jegyzeteimből (amit Galácz András tanár úr óráján írtam), és bocsi, ha néha nem tudok fogalmazni. Úgyhogy légyszi csak kurzuson/osztályon belül terjesszétek, ha, mert nagyot égek Jó szórakozást hozzá! Források (az óra kivételével): Báldi Tamás A történeti földtan alapjai (néha) Kőzetek, Ásványok, Drágakövek Egy külföldi szerző (most nem tudom előkeresni de ebből csak a kőzetek jellemzői vannak, ez triviális ) Képek: internet (hogy szép színes legyen ez az egész cucc)