evolutie van de biosfeer

radiatie

boost van het leven onder nieuwe omstandigheden

• ediacaraan (neoproterozoïcum)

• Cambrische explosie

• great Ordovician Biodiversification event

• carboon → radiatie van amfibieën

extinctie

uitsterven van leven onder nieuwe omstandigheden

• cryogeniaan

• glaciatie van gondwana in het Carboon

• einde van het Perm door LIP vulkanisme

• Laat Trias

• K/Pg → meteorietinslag op Yucataneiland

Hadeaan

hevige en warme geodynamica → accretiewarmte en radiogene warme

afkoeling door afname van radioactieve productie inde mantel en warmteverlies naar de ruimte omdat de initiële atmosfeer die nog niet kon bijhouden (bestond uit H2 en He) die atmosfeer werd door zonnewinden weggeblazen

→ vorming van de 1st atmosfeer door vulkanisme (beschermd door de geodynamica) is toxisch → 70-90% gasvorming H2O, CO2, SO2, N2, NH3, CH4

hete en dichte atmosfeer, maar die werd wel afgekoeld → waterdamp → eerste meren, rivieren, oceanen en grondwatern (4.4Ga)

4.4Ga → vorming van de eerste korst met detritisch materiaal door de rivieren en atmosfeer

4 Ga → einde van het Hadeaan en volledige vorming van continenten, oceanen en atmosfeer

eoarcheaan

3.8-3.6 Ga → onderscheid tussen continentale en oceanische lithosfeer en platentektoniek

naar de oersoep → eerste stappen van leven

• genoeg thermische energie voor reacties

• juiste chemische bouwstenen waren er

→ leven ontstaat in de diepte van de oceaan → zuurstofvrij milieu door chemosynthetiserende bacteriën (bij black smokers) zonder zonlicht of zuurstof

archeaan

FOTOSYNTHESE

tussen 3.6-2.5 Ga de eerste protocontinenten

tussen 3.2-2.7 Ga de eerste blokken continentale korst door botsing van mafische stukken

tegen einde van archeaan 80% van de huidige continentale korst

protocontinenten zijn klein en gaan snel door actieve mantelconvectie, radioactiviteit en warmte

mariene sedimentatie start op en leven kan gefossiliseerd worden → ichnofossielen

oceanen nemen CO2 van de atmosfeer op → vorming van carbonaationen → naar kalkstenen

2e atmosfeer

enkel NH3

leven: archaea & bacteria = primitief prokaryotisch leven

bv cyanobacterie → fotosynthese in ondiep water / fotische zone → produceert O2 + opbouw van stromatolieten (eerste vorming van riffen

O2 wordt snel door de oceaen geabsorbeerd of gaat reactie doen met gesteenten

schaakstukken van het leven zijn aanwezig

• platentektoniek

• continenten

• oceanen

• fotosynthese

archeaan gesteenten zijn moeilijk te lezen door vele vervormingen

proterozoïcum

ZUURSTOFPRODUCTIE

2Gy

90% van de continentale korst is gevormd

kratons: oude stabiele continentale korst , ouder dan 1 Gy

(belangrijk: Laurentia, Baltica, Siberië)

proterozoïsche gesteenten zijn minder vervormd + hebben sedimentaire afzettingen met beperkt aantal fossielen

3e atmosfeer door stijgend zuurstofgehalte

2.5 Ga → verzadiging van de reservoirs

tussen 2.4-1.8 Ga Great Oxygenation event

bewijs: BIF = banded iron formations

→ genoeg O2 om aeroob leven te stimuleren → efficiëntere energie, complexer leven → meercellige eukaryoten

3e vorm van leven = aeroob

1.5-1Ga = eerste lichaamsfossielen van invertebraten en fungi

vanaf 750Ma snelle transitie naar het proterozoïcum

Neoproterozoïcum

1Ga - 538Ma

supercontinent Rodinia

moderne atmosfeer 800-600Ma met 10% O2

• Cryogeniaan

• Ediacaraan

cryongeniaan

720-635ma

sneeuwbalaarde door koolstofcyclus → te veel CO2 opgenomen → aarde 2 keer helemaal bevroren

rodinia was stabiele absis voor brede ijskap

ook oceanen bevroren → extinctie van aerobe en fotosynthetiserend leven

Ediacaraan

635-538ma

vroegste meercellig leven

radiatie door toename van O2 → 12%

weer genoeg CO2 door vulkanisme → opwarming

ichnofossielen en softbodyfossielen (ook fossielen met een skelet )

kolonisatie van het marien milieu door schelpenfauna

invertebraten: radiale of bilateriale symmetrie → kwallen, anemonen, wormen, … → zonder exoskelet, want hebben geen predatoren + verrotten nog niet

Paleozoïcum

cambrische explosie

GOBE

siluur

devoon

carboon

perm

cambrische explosie

van 100 naar 600 genera

ontstaan van verschillende invertebraten in maar 20 my → goede documentaite door gemineraliseerde skeletten die goed fossiliseren → als bescherming tegen predatie exoskeletten

oceanen zijn vrij warm → leven in ondiepe zone → mollusken, brachiopoden, nautiloiden, gastropoden, graptolieten

gidsfossielen → korte bestaansperiode

bv trilobieten voor het ordovicium en siluur

complexe voedselketen met planktonische en bentische organismen

Burgess Shale → goede vindplaats voor cambrische fossielen

Burgess Shale

goede vindplaats voor cambrische fossielen

GOBE

great ordovician biodiversification event

van 300 naar 1500 genera

verschijnen van suspensie-eters

• kaakloze vissen

• cephalopoda

• rifbouwers

pas tegen het einde van het orodvicium leven op land → primitieve landplanten bij oevers

einde ordovicium → 1ste fanerozoïsche extinctie door 2 korte ijstijden → 85% van de mariene soorten verdwijnen

siluur

ontwikkeling van nieuwe soorten

trilobieten, gastropoden, crinoïden → worden heel groot

ontwikkeling van vaatplanten

devoon

mid devoon → planten met een wortel

laat devoon → oudste boomsoorten tot 10m hoog: progymnospermen & moeraswouden met boomachtige varianten van mossen en varens

wortels houden sediment vast → helderder water → meer riffen → betere fotosynthese

evolutie van de dieren:

arthopoda (schaaldiere, spinnen schorpioenen, insecten)

kaakvissen en kraakbeenvissen

laat devoon → evolutie van amfibieën als eerste ademende dieren op het land

laat devoon: glaciatie van gondwana → 2e extinctie

40% van alle mariene genera verdwijnen (vooral de rifbouwers)

carboon

gondwana en siberia liggen onder een ijskap ( polair)

7laurentia en baltica → (sub)tropen → moeraswouden met gigantische planten, insecten, ..

ontstaan van reptielen die eieren leggen → nemen onbewoonde gebieden in

extreme radiatie van amfibieën

ook nog reuzelibellen en kakkerlakken

Perm

enorme productie van landplanten

nog warmer dan het carboon

35% O2 door veel fotosynthese

• gymnospermen,

• cycaden

• lepidodendron

→ grote productie van OM → koolwouden zonder verrotting

eind Perm → 3e extinctie door LIP vulkanisme → CO2

& vorming van de siberische trappen

bijna totale uitroeiing van het marien leven door snelle injectie van CO2 in de oceanen en atmosfeer → verzuring en broeikaseffect

is ook het einde van pangea

mesozoïcum

• trias

• jura

• krijt

trias en jura

opkomst van de dinosauriërs → domineren het land voor 180my

poten onder hun lichaam ipv ernaast

warmbloedig, uit reptielen

nog steeds warme periode

nieuwe families dieren → vogels en zoogdieren → vullen niches in van uitgestorven organismen

ook schildpadden

eerste vliegende dieren → reptielen : pterodactylus

→ vogels : archaeopterix

in de oceanen nieuwe predator: plesiosaurus (heeft vinnen)

ook nieuwe koralen

landplanten: gymnospermen

laat trias → 4e extinctie → verdwijning van 70% van alle soorten door vulkanisme

krijt

heel warm + dominantie van de oceanen

opening van de atlantishce oceaane + het tethysdomein bereikt haar maximale grootte

oceanisceh circulatie zorgt ervoor dat de warmte in de (sub)tropische zone blijft

→ Eu warm ondiep water → sedimentait en planktonische organismen → krijtkliffen

nieuwe vissen: met krote kaken, schubben, een symmetrische staart en gespecialiseerde vinnen

piek periode voor de dino’s → sociaal gedrog: grazen in kuddes of werken samen om een prooi te vongen

zoogdieren → grotere hersenen en gespecialiseerde tanden

K/Pg extinctie

door meteorietinslag in het Yucataneiland

→ fallout / nucleaire winter → 40%van de genera zijn weg

heel veel stof, as en aerosols

zonlicht voor maanden geblokkeerd

→ afkoeling

verlies van de ozonlaag voor enkele decennia en verzuurd water door de zwavelhoudende aerosols

verstoring van de voedselketen en dan ook nog opwarming door CO2

cenozoïcum

evolutie van walvissen → terugkeer naar de oceaan

diversificatie van foraminiferen en kalkschalig nanoplankton

reuzenhaaien: carcharadon megalodon

planten: angiospermen (bedektzadigen) vruchten en grassen → herbivoren passen zich aan / evolutie naar vleesetende zoogdieren

vogels als resten van dino’s

reuzezoogdieren: mammoeten, grote bevers, gigantische luiaards

ca 10.000 jaar geleden door de mens uitgestorven

de mens

4Ma australopithecus afarensis

2.4 ma homo habili

1.6 ma homo erectus

500 ka neanderthaler en homo sapiens → migratie naar eurazie

mens is de enige diersoort die zelf actief zijn omgeving gaat veranderen

6e extinctie

8.000 jaar geleden de landbouw

begin 19e eeuw explosie van populatie en ecologsche voetafdruk / stijging van de atmosferische CO2 door land en bosbouw en industrialisatie → koolstofreservoirs geopend en na WOII een enorme toename aan CO2

global change

klimaatgordels gaan verschuiven, gletsjers gaan smelten, meer rampen

oceanische circulatie en ventilatie komen in gevaar

→ oplossing:

drastische vermindering CO2 productie

bevordering CCS: carboncapture and sequestration

technosfeer

hermodelleren van de aarde en druk op het leefmilieu

definitie van leven

• geordende structuur van cellen

• chemische blauwdruk( DNA)

• reactie op omgeving

• verbruik van energie (metabolisme)

• groei en reproductie

venus

zit in vorm van archeaan

heel dichte atmosfeer vol CO2

mars

bijna geen CO2 → koud en doods

stilgevallen kernconvectie dus geen beschermende magneetveld

europa

maan van jupiter

ijsplaneet

heeft een magnetisch veld en ooko de juiste chemische componenten voor leven

water

atmosferische zuurstof

ijsplatentektoniek

Titan

maan van saturnus

N2atmosfeer

water

druk: 1.5 bar

temp = 93K

organische bestanddelen

waterijs, koolwaterstoffe en cryovulkanisme

geen zonlicht → geen fotosynthese

misschien wel chemosynthese?

hadeaan kort

magmaoceaan met toxische atmosfeer en afkoeling → waterdamp

1ste atmosfeer

vorming van korst

eoarcheaan kort

oersoep

eerste chemosynthetisch leven diep in de oceaan

archeaan kort

protocontinenten

fotosynthese

2e atmosfeer

ichnofossielen

cynaobacterie

proterozoïcum kort

kratons

Great oxygenation event → BIF

3e atmosfeer

aeroob leven & lichaamsfossielen

neoproterozoïcum kort

moderne atmosfeer

rodinia

10% O2

cryogeniaan → extinctie

ediacaraan → radiatie

cambrische explosie kort

paleozoïcum

enorme radiatie

exoskeletten

gidsfossielen

GOBE kort

Great ordovician biodiversification event

radiatie

• suspensie-eters

• kaakloze vissen

• cephalopoda

• rifbouwers

• primitieve landplanten

1ste fanerozoïsche extinctie aan het einde van het ordovicium

siluur kort

vaatplanten

gidsfossiel: trilobieten

devoon kort

planten met wortels

progymnospermen

helder water → rifbouwers

moeraswouden

arthropoda, kaakvissen en kraakbeenvissen

einde → 2e extinctie door glaciatie van gondwana

carboon kort

moeraswouden

radiatie van amfibieën, ontstaan van reptielen

perm kort

landplanten → koolwouden

3e extinctie door LIP vulkanisme en CO2

trias en Jura kort

dino’s

vogels en zoogdieren

vliegende dieren

4e extinctie door vulkanisme

krijt kort

opening atlantisch domein

krijtkliffen

nieuwe vissen

leuke periode voor de dinos

evolutie van zoogdieren

K/PG extinctie kort

meteoriet inslag op yucataneiland

cenozoïcum

walvissen

reuzehaaien en reuzezoogdieren

angiospermen en vruchten

evolutie van de mens

eerste extinctie

cryogeniaan (neoproterozoïcum)

sneeuwbalaarde

1ste fanerozoïsche extinctie

eind ordovicium door 2 korte ijstijden

2e fanerozoïsche extinctie

eind devoon

door glaciatie van gondwana

3e fanerozoïsche extinctie

Perm

door LIP vulkanisme en CO2

4e fanerozoïsche extinctie

laat Trias

door vulkanisme

5e fanerozoïsche extinctie

K/Pg

meteorietinslag