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보링 억만장자

Boring Billion

불모지 억만장자, 지구 역사상 가장 둔한 시간, 지구 중세로 알려져 있는 보링 억만장자는 18억~08억년 전(가야) 중간 원생대에 걸친 기간으로, 지각 안정, 기후 안정, 느린 생물학적 진화가 특징이다.그것은 두 개의 다른 산소 발생과 빙하 발생에 접해 있지만, 보링 억만장자 자체는 산소 농도가 매우 낮았고 빙하의 증거는 없었다.

바다는 물 대신 황화수소(HS2)를 사용하고 산소 대신 황을 생산하는 광합성 박테리아의 일종인 아산화질소 시아노박테리아에 의해 주로 서식하는 산소·영양소 결핍 및 황산염(Euxinia)이었을 것이다.이것은 캔필드 대양이라고 알려져 있다.그러한 구성으로 인해 바다는 푸른색 대신 검은 색과 우유빛으로 물들었을지도 모른다.

그러한 불리한 조건에도 불구하고 진핵생물들은 보링 억만장자의 초기를 전후하여 진화했을지도 모르며, 다양한 오르간세포와 어쩌면 성적 재생산과 같은 몇 가지 새로운 적응을 채택하여 식물, 동물, 곰팡이로 다양화되었다.그러한 발전은 훗날 캄브리아기 폭발에서 크고 복잡한 생명의 진화에 중요한 전조였을지도 모른다.그러나 원핵생물인 시아노박테리아는 이 시기 지배적인 생명체였고, 정점에 있는 소수의 양성자를 가진 에너지 부족 식량 웹을 지원했을 가능성이 있다.이 땅에는 원핵산 시아노박테리아와 진핵산 원핵산 원핵생물들이 서식하고 있었을 것으로 보이며, 후자는 아마도 해양 해양보다 영양소의 이용이 더 크기 때문일 것이다.

설명

1995년 지질학자 로저 뷰익, 데이비스 데스 마라이스, 앤드류 크놀은 16억~10억년 전(가야) 중생대 시절 주요 생물학적, 지질학적, 기후적 사건의 명백한 부족을 검토하여 "지구 역사상 가장 둔한 시기"[1]라고 표현했다.'보링 억만장자'라는 용어는 고생물학자 마틴 브라지어(Martin Brasier)가 약 2~1 갸(Gya)의 시간을 지칭하기 위해 만든 말로, 지질학적 안정과 빙하 정체 현상이 특징이었다.[2]2013년 지구화학학자 그랜트 영은 빙하 정체와 1.8에서 0.8 Gya까지의 탄소 동위원소 이탈 부족 기간을 지칭하기 위해 "바렌 억만장자"라는 용어를 사용했다.[3]2014년 지질학자 피터 카우드와 크리스 호크스워스는 지각운동의 증거가 부족해 1.7~0.75의 시간을 '지구의 중세'라고 불렀다.[4]

보링 억만장자는 현재 주로 중생대, 주로 중생대 내에 포함된 약 1.8~0.8 갸에 이르는 것으로 크게 인용되고 있다.보링 억만장자는 지질학적, 기후적, 대량의 진화적 안정성이 특징이며, 영양소 풍부도가 낮다.[5][3][6][7][8]

보링 억만대에 이르는 시기에 지구는 산소 광합성 시아노박테리아의 진화, 그 결과 후로니아 빙하(설구 지구), 자외선을 차단하는 오존층 형성, 여러 금속의 산화 등으로 대산소 사건을 경험했다.[9]지루한 억만장자 산소 농도가 급격히 떨어졌다.[9]토니안(1000–720 Ma) 기간 중 초대륙 로디니아(Rodinia)가 해체되고, 제2의 산소화 현상이 발생했으며, 크라이오젠 시대에는 또 다른 스노우볼 어스(Snowle Earth)가 발생하면서 종식되었다.[4][10]

텍토닉 스타시스

해체 후 콜롬비아 (위, 1.6 Gya)와 로디니아의 재건 (아래, 0.75 Gya)

지구의 생물권, 대기권, 그리고 수력성의 진화는 대륙들이 모여 있다가 떨어져 떠다니는 초대륙 사이클과 오랫동안 연관되어 왔다.보링 억만대는 콜롬비아(또는 누나)와 로디니아(Rodinia)라는 두 개의 초대륙의 진화를 보았다.[5][11]

초대륙 콜롬비아는 2.0~1.7 Ga 사이에 형성되어 적어도 1.3 Ga까지 온전하게 유지되었다. 지질학적 및 광자기적 증거는 컬럼비아호가 1.1~0.9 Ga의 초대륙 로디니아를 형성하기 위해 단지 사소한 변화만을 겪었다는 것을 보여준다. 고생지질 재구축은 초대륙 조립이 적도 및 적도 지역에 위치했다는 것을 시사한다.온대 기후 지역, 그리고 극지방의 대륙 조각에 대한 증거가 거의 또는 전혀 없다.[11]

(패시브 여백에) 침전물 축적의 증거가 부족하기 때문에,[12] 초대륙은 아마도 분해되지 않았고, 오히려 병렬로 연결된 프로토-대륙과 크라톤들의 집합체였을 것이다.로디니아, 노스로렌티아 1.25 갸, 동발트리아와 남시베리아 1 갸가 형성될 때까지 샅샅이 뒤졌다는 증거는 없다.[5][4]그러나 0.75 Gya가 되어서야 이별이 일어나 보링 억만장자의 종언을 알렸다.[4]이 지각은 해양과 대기 화학에서 관련이 있을 수 있다.[5][7][4]

지각판들이 본질적으로 떠다니고 움직이는 지구의 맨틀의 녹은 층인 천체권이 너무 뜨거워서 이 시기에 현대의 지각판을 지탱할 수 없었을 가능성이 있다.전도 구역에서 판을 활발하게 재활용하는 대신 맨틀이 충분히 식을 때까지 수십억 년 동안 판을 함께 연결했다.판구조론의 이 성분의 시작은 일단 시작되면 판의 전도를 비정상적으로 강하게 만들었던 지각의 냉각과 두꺼워짐에 의해 도움을 받았으며, 이는 보링 억만장자의 말기에 발생하였다.[4]

그럼에도 불구하고, 주요한 마그마의 경기들이 여전히, 22만 km2(8만 5천명 sq mi)중앙 호주 머스그레이브도의 1명 당 1.22퍼센트라는 1.12Gya,[13]까지 형성(마그마 기둥을 통해)과 2,700,000㎢(1,000,000sq mi)캐나다 매켄지 대형 Igneous도 1.27Gya과 같은;[14]과 판 구조론도 충분히 mountains,을 짓기 위해 활성화되었다. 혹독한로그렌빌 오로지를 포함한 알로지들은 그 당시에 발생한다.[15]

기후안정성

중생대 동안의 평균 온도를 보여주는 그래프.파란색 선은 CO2 농도를 현대적으로 5배, 빨간색 선은 10배, 빨간색 점은 열대 지방의 평균 온도 범위를 나타낸다.

이 기간 동안 상당한 기후 변동성의 증거는 거의 없다.[3][16]기후는 태양의 광도가 현재보다 5–18% 낮았기 때문에 주로 태양 광도에 의해 지시되지 않았을 가능성이 높지만, 지구의 기후가 현저히 차가웠다는 증거는 없다.[17][18]사실, 보링 억만장자는 지구의 지질 역사의 다른 부분들에서 규칙적인 주기적인 기간에서 관찰될 수 있는 빙하의 장기화에 대한 어떠한 증거도 부족한 것 같다.[18]높은 CO는2 산업화 이전 수준보다[17] 30~100배 이상 높은 수치가 필요했고 얼음 형성을 막기 위해 실질적인 해양 산성화를[18] 생성해야 했기 때문에 온난화의 주동자가 될 수 없었을 것인데, 이 또한 발생하지 않았다.중생동물의 CO2 수치는 파네로조(Phanerozoic eon)의 CO 수치와 비교해도 손색이 없을 정도로, 아마도 현대적인 수준보다 7배에서 10배 정도 높은 수치였을 것이다.[19]이 시기의 첫 얼음 기록은 2020년 토리돈 그룹의 1 Ga Scottish Diabaig Formation에서 보고되었는데, 이 지역은 얼음 래프팅에서 나온 파편들로 인해 드롭스톤이 형성되었을 가능성이 높았고, 그 당시 35-50°S 사이였던 이 지역은 겨울에 얼어서 여름에 녹은 것으로 생각되는 (아마도 높은) 호수였다.래프팅은 봄에 녹는다.[20]

다른 온실 가스, 즉 원핵생물에 의해 생성된 메탄의 풍부함은2 낮은 이산화탄소 수치를 보상했을지도 모른다; 메탄 농도가 백만분의 140ppm(ppm)으로 거의 얼지 않은 세계가 달성되었을지도 모른다.[19][17]그러나 메탄 유발 원핵생물은 그렇게 많은 메탄을 생산할 수 없었을 것이며 이는 일부 다른 온실 가스, 아마도 아산화질소가 3ppm(오늘날의 10배)으로 상승했음을 의미한다.온 것으로 추정되고 온실 가스 농도에 따라 Mesoproterozoic 동안 적도 온도 295–300 K(22–27°C;71–80 °F)에 대해, 열대 지방 290K(17°C;62°F)에서, 60°265–280 K(−8–7°C;17–44 °F)에서,와 극점들 250–275 K(−23–2°C;−10–35)), 4°C(719°C(66°F)에 대해[21]과 지구의 평균 온도일지도 모른다..2°F) 오늘보다 따뜻함.극지방의 기온이 겨울에는 영하로 떨어져 일시적으로 해빙이 형성되고 눈이 내릴 수 있었지만 영구적인 빙판이 없을 가능성이 있었다.[8]

또한 우주선의 강도는 구름 덮개와 긍정적으로 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 구름 덮개는 빛을 우주로 반사시켜 지구 온도를 낮추기 때문에, 이 시기에 은하계의 항성 형성이 감소함에 따라 구름 덮개를 적게 하고 빙하를 막았다는 제안도 나왔다.환풍구,[18][22] 따뜻한 기후 유지또한2 노출된 금속의 산화, 맨틀의 냉각 및 지열과 화산성 감소, 그리고 태양열과 태양열 증가가 얼음 형성을 방해하는 평형에 도달했을 수 있는 풍화 강도의 일부 조합도 있다.[3]

반대로, 10억년 전에 걸친 빙하의 움직임은 오늘날 많은 잔재를 남기지 않았을 수도 있고, 명백한 증거의 부족은 화석 기록의 부재보다는 불완전성 때문일 수도 있다.또한 낮은 산소와 태양 강도 수준이 오존층 형성을 방해하여 온실가스가 대기에 갇히는 것을 막고 온실효과를 통해 지구를 가열하는 것을 막아 빙하의 원인이 되었을지도 모른다.[23][24][25]하지만 오존층을 유지하기 위해 많은 산소가 필요하지 않으며, 비록 지구가 오늘날보다 더 많은 자외선에 의해 폭격을 당했을지 모르지만, 보링 억만장자 시절에는 충분히 높은 수준의 산소가 필요했을지도 모른다.[26][27]

해양구성

바다는 이러한 지질학적 순환에 필요한 산소 부족과 그에 따른 산화 작용으로 인해 대부분 복잡한 생명체, 즉 몰리브덴, 철, 질소, 인에 필요하다고 생각되는 주요 영양소의 농도가 낮았던 것으로 보인다.[28][29][30]그러나, 대륙 유출에 가까운 호수나 근해 환경과 같은 지상 환경에서는 영양분이 더 풍부했다.[31]

일반적으로, 바다는 산소화된 표면층, 황산화 중간층,[32][33][34] 아산화질소 바닥층을 가지고 있었을 것이다.[35][36]대부분 황색 구성으로 인해 바다는 파란색 대신 검은색과 우유빛의 청록색으로 변했을 것이다.[37]

산소

지구의 지질학적 기록은 지구상의 산소 수치의 현저한 증가와 관련된 두 가지 사건을 나타내며, 하나는 대산소 사건으로 알려진 2.4와 2.1 Gya 사이에 발생하며, 두 번째는 약 0.8 Ga이다.[38]보링 억만장기 동안 중간 시기는 산소 농도가 낮았다고 생각되며(작은 변동과 함께) 음산성의 물이 널리 퍼지게 된다.[33]

해양은 표면 수산화 및 심해 아산화물(1μM 산소 미만)[32][33][34]으로 뚜렷하게 층화되었을 수 있으며,[36] 후자는 심해 열수 분출구에 의한 낮은 수준의 수소(H2)와2 HS 출력에 의해 유지될 수 있으며, 그렇지 않았다면 산소에 의해 화학적으로 감소되었을 것이다.[35]가라앉는 유기물의 분해는 또한 깊은 물에서 산소를 끌어냈을 것이다.[39][33]

Δ13C 수치로 현재 대기 산소 부피의 10배에서 20배의 손실이 발생한 것으로 나타난 대산소 사건 이후 O가2 갑자기 감소한 것은 로마군디 소풍 사건이라고 알려져 있으며, 지구 역사상 가장 두드러진 탄소 동위원소 사건이다.[40][41][42]산소 농도는 현대 수준의 0.1~2% 미만으로 보링 억만장기 동안 복잡한 생명의 진화를 효과적으로 방해했을 것이다.[38][34]난독성 조건은 혐기성보다 유산소 활동의 확산을 유발하는 두 번째 산소 발생에서 지배적이 되겠지만,[32][33][39] 광범위한 아산화 및 무산화 상태는 에디아카란 생물군과 캄브리아 폭발에 해당하는 약 0.55 Gya까지 지속되었을 것이다.[43][44]

유황

EUxinic 조건이 형성되는 방식 다이어그램

1998년, 지질학자 도널드 캔필드는 현재 캔필드 해양 가설이라고 알려진 것을 제안했다.캔필드는 대산소화 이벤트에서 대기 중 산소 농도가 증가하면 황산염(SO42−)을 부산물로 하여 바다로 운반한 대륙철 피라이트(FeS2) 퇴적물과 반응하고 산화했을 것이라고 주장했다.황산염 감소 미생물은 이를 황화수소(HS2)로 전환해 바다를 다소 난독성 표면층과 그 아래 황화성층으로 나누고, 국경에는 무산소세균이 서식하면서 HS를2 대사시키고 폐생물로 황을 생성했다.이것은 박테리아에 의해 유지된 높은 유황 농도의 무산화 상태인 중간 방파제에 광범위한 유황 상태를 만들었다.[33][45][32][46][39][34]

철

보링 억만대에 이르는 암석 중에는 상층수기둥(깊은 바다에서 나온 것)에서 철이 산소와 반응하여 물 밖으로 솟구치는 띠철 형성이 눈에 띄게 부족하다.그들은 1.85 Ga 이후 세계 각지에서 멈춘 것처럼 보인다.캔필드는 해양 SO가42− 양극성 심해에 있는 모든 철분을 줄였다고 주장했다.[32]철은 산화성 박테리아에 의해 대사되었을 수 있다.[47]또한 1.85 Ga Sudbury 유성 충돌은 쓰나미를 통해 이전에 성층화된 대양, 기화된 해수와 산소화된 대기의 상호 작용, 해양 공동화, 파괴된 대륙 여백의 대규모 유출을 바다로 혼합하는 것이 제안되었다.결과적으로 아산화성 심층수(이전의 산화성 심층수와 산소가 혼합된 표면수로 인해)는 심층수 철을 산화시켜 대륙 여백에 운반하고 침전시키는 것을 방지했을 것이다.[35]

그럼에도 불구하고, 중국 북부의 1.4 Ga Xiamaling 형성과 같은 철분이 풍부한 물이 존재했는데, 그것은 아마도 깊은 물 열수 분출구가 먹었을 것이다.철분이 풍부한 조건은 또한 이 지역의 무산화 지하수를 나타내는데, 이는 난독성 조건이 모든 철을 산화시켰을 것이기 때문이다.[47]

라이프폼

낮은 영양소 풍부함은 한 유기체가 광합성을 할 수 있고 다른 유기체가 폐기물을 대사하는 광섬유증 증가와 진핵생물의 출현을 야기했을 수 있다.박테리아, 아르케아, 에우카리오타는 분류학적으로 가장 높은 순위인 세 개의 영역이다.진핵생물은 세포핵과 막 결합한 오르간세포에 의해 원핵생물과 구별되며, 거의 모든 다세포 생물은 진핵생물이다.[48]

원핵생물

몬태나 주 빙하 국립공원의 1.44 Ga Stromatolite

원핵생물들은 보링 억만장자 전체에서 지배적인 생명체였다.[9][49][32]무산화 시아노박테리아는 대양의 풍부한 HS를2 대사하는 지배적인 광합성 물질로 여겨진다.그러나 철분이 풍부한 해역에서 시아노박테리아는 특히 철분이 풍부한 심층수가 지표수와 혼합된 해안 해역에서 철중독에 걸렸을 수 있으며 철과 HS를2 모두 대사시킬 수 있는 다른 박테리아에 의해 경쟁당했을 수 있다.그러나 철의 중독은 규소가 풍부한 물이나 세포 내의 철의 생물유민화에 의해 억제될 수 있었다.[50]

마이크로포실은 시아노박테리아, 녹색 및 보라색 유황세균, 메탄생성고고세균, 황산염-금속화세균, 메탄금속화고세균 또는 박테리아, 철금속화세균, 질소금속화세균, 무산화광합성세균의 존재를 나타낸다.[50]

에우카리오테스

진핵생물은 콜롬비아의 응집과 맞물려 보링 억만장 초기 즈음에 생겨났을지도 모르는데,[6] 이것은 어떻게든 해양산소 수치를 증가시킬 수 있었을 것이다.[10]그러나, 다세포 진핵생물들은 해파리 같은 프랑스빌리안 생물군과 함께 대산소행사에 관한 가장 초기 주장된 화석 증거와 함께 이 시기에 이미 진화했을 가능성이 있다.[51]이후 진핵 진화는 다소 느렸는데,[9] 캔필드 대양의 유핵 조건과 에너지 요구량이 높은 크고 복잡한 생명체가 진화하는 것을 막는 주요 영양소와 금속의[4][6] 부족 때문일 것이다.[23]유로시닉 조건은 또한 질소 고정의 필수 금속인 [52]철과[32] 몰리브덴의 용해성을 감소시켰을 것이다.용해된 질소의 부족은 진핵생물보다 원핵생물을 선호했을 것이다. 전자는 기체성 질소를 대사시킬 수 있기 때문이다.[53]

1.6 Ga Ramathalus 화석, 가장 먼저 알려진 적색 알가[54] 화석

그럼에도 불구하고, 주요 영양분 농도의 증가와 일치하는 것으로 보이는,[55] 왕관 그룹의 진핵성 거시 유기체의 다양화는 약 1.6–1 Gya에 시작된 것으로 보인다.[6]According to phylogenetic analysis, plants diverged from animals and fungi about 1.6 Gya; animals and fungi about 1.5 Gya; Bilaterians and cnidarians (animals respectively with and without bilateral symmetry) about 1.3 Gya; sponges 1.35 Gya;[56] and Ascomycota and Basidiomycota (the two divisions of the fungus subkingdom Dikarya) 0.97 Gya.[56]가장 일찍 알려진 홍조 매트는 1.6 Gya까지 거슬러 올라간다.[54]가장 먼저 알려진 균은 캐나다 북부에서 온 1.01-0.89 Gya이다.[57]식민지 단세포 골재의 후손이라고 생각되는 다세포 진핵생물들은 아마도 약 2–1.4 Gya로 진화했을 것이다.[58][59]마찬가지로, 초기 다세포 진핵생물은 주로 스트로마톨라이트 매트로 통합될 가능성이 높다.[10]

1.2 Ga red alga bangiomorpha는 성적으로 생식하고 감수성을 가진 생명체로 가장 일찍 알려져 있으며,[60] 이를 바탕으로 이러한 적응은 2–1.4 Gya로 진화했다.[6]그러나 감수분열이 모든 진핵생물에서 동일한 단백질을 사용하여 수행되고, 어쩌면 가설 RNA 세계까지 확장된다는 점을 고려하면, 이것들은 진핵생물의 마지막 공통 조상보다 훨씬 이전에 진화했을지도 모른다.[61]

세포오르넬은 아마도 무성의 생식에만 필요했던 단단한 세포벽의 제거와 함께 포자세포증(다른 세포들을 침식시키는 것)[9][62][63][6]이 진화한 후 자유생존하는 시아노박테리아에서 유래했을 것이다.[9]미토콘드리아는 이미 대산소화 사건에서 진화한 바 있으나, 다시 말해 광합성을 위해 원재료에 사용되는 플라스티드는 약 1.6–1.5 Gya가 나타난 것으로 생각된다.[56]히스톤은 진핵 세포의 증가하는 DNA의 양을 체계화하고 핵물질로 포장하는 것을 돕기 위해 보링 억만장기에 출현한 것으로 보인다.[9]혐기성 활동에 사용되는 수소좀은 이 시기에 고고학자로부터 유래되었을지도 모른다.[64][62]

진화로테가 달성한 진화의 랜드마크로 볼 때, 이 시기는 약 0.54 Gya의 캄브리아 폭발과 비교적 크고 복잡한 생명의 진화의 중요한 전조로 여겨질 수 있다.[9]

생태학

더 높은 영양수준으로 많은 에너지를 전달하지 않는 시아노박테리아와 원핵생물을 선호하는 조류와 같은 큰 식품 입자의 한계화로 인해, 복잡한 식품 거미줄이 형성되지 않았을 가능성이 높았고, 에너지 수요가 높은 큰 대형 생명체는 진화할 수 없었다.그러한 먹이 그물은 어떤 의미에서 정점 포식자처럼 소수의 양성자만 지탱할 수 있을 것이다.[49]

아마도 산소의 광합성 진핵산 아크리타르크, 아마도 마이크로알가의 한 종류일 것으로 추정되며, 중엽로동물의 지표수에서 서식했다.[65]종들이 수억 년 동안 생존했다고 보고되었기 때문에 그들의 개체수는 주로 포식보다는 영양소 이용에 의해 제한되었을 수 있지만, 1 Gya 이후, 종 지속 시간은 약 100 Ma로 감소했는데, 아마도 초기 양성자들의 초식량 증가 때문일 것이다.이는 캄브리아기 폭발 직후 종 생존율이 10마까지 떨어지고 초식동물이 팽창하는 것과 일치한다.[66]

육상생활

토지의 원핵적 식민지화에 대한 최초의 증거는 아마도 3.5 Gya 이전으로 거슬러 올라간다.[67][68]보링 억만장 기간 동안, 땅에는 주로 시아노박테리아 돗자리가 있었을지도 모른다.[9][69][70][71][72]미생물 집단은 동굴, 담수호, 강에서도 형성될 수 있었지만 먼지는 풍부한 영양소와 지표면 질식 미생물들을 위한 분산수단을 제공했을 것이다.[27][73]1.2 Gya가 되면 미생물 집단은 풍화, 침식, 침전, 침전, 각종 지질화학 주기에 영향을 미칠 정도로 풍부했을 수 있으며,[70] 팽창 미생물 매트는 생물학적 토양 지각의 풍부함을 나타낼 수 있다.[27]

초기의 육지 진핵생물은 미생물 매트에 풀을 뜯은 약 1.3 Ga의 이끼 균류였을 것이다.[74][27]스코틀랜드 토리돈 그룹의 풍부한 진핵 미세화석은 대륙과 대륙 유수에 가까운 지역의 영양소 이용가능성이 증가했기 때문에 1 Gya가 비해양 서식지에서 진핵을 지배하는 것으로 보인다.[75][31]이러한 이끼들은 나중에 어떤 식으로든 식물군락 0.75 Gya를 용이하게 만들었을지도 모른다.[74]육지 광합성 바이오매스의 대규모 증가는 약 0.85 Gya가 발생한 것으로 보이며, 이는 다세포 진핵생물의 확장을 지원할 수 있을 정도로 산소 농도가 증가했을 수 있다.[76]

참고 항목

참조

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