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2019年12月 3日 (火)

古生代より古い時代の地球とは?(先カンブリア時代)

先カンブリア時代(せん かんぶりあ じだい)は、46億年前に地球が誕生してから5億4100万年前(古生代直前)までの時代です。

古生代カンブリア紀よりも先の(古い)時代なので、先カンブリア時代と呼ばれます。

地球誕生から古生代カンブリア紀が始まるまでの超長い期間全てを「先カンブリア時代」と呼びますが、原生代(げんせいだい)、始生代(しせいだい)、冥王代(めいおうだい)、と区切って呼ぶこともあります。

◆冥王代、地球の誕生と海の誕生
今から46億年前、太陽系を回っていた無数の岩石が衝突を繰り返し、地球が誕生しました。
地球が誕生して2億年後、地球に衝突した隕石や彗星に含まれる水が、地球の熱で水蒸気となり、雲を作り、地球が水で覆われます。

海の誕生です。

これは先カンブリア時代~カンブリア時代後期の波の跡の化石です。
これは波の跡(リップルマーク)の化石で、先カンブリア時代~古生代カンブリア紀後期(~約4億8540万年前)のアメリカ、ウィスコンシン州のもの。この時代、すでに波の流れがあった証拠なのです。

◆始生代、最初の生命が誕生
地球に最初の生命が現れたのは、海が出来てから4億年後、今から約40億年前と言われています。

最初の生命が現れたと推測される約40億年前~約25億年前は、始生代(しせいだい)とも呼ばれます。

最初の生命は、DNAむき出しの原核生物(げんかくせいぶつ)でした。
原核生物には、乳酸菌や大腸菌などのバクテリア(細菌類)が含まれます。

◆原生代、真核生物の誕生
原核生物から約10億年後、真核生物(しんかくせいぶつ)が現れます。

真核生物が現れる約25億年前~約5億4100万年前は、原生代(げんせいだい)とも呼ばれます。

原核生物でむき出しだったDNAは、真核生物になると核膜で覆われた状態で細胞内に存在するようになりました。

真核生物からの~多細胞生物
真核生物は、自身の細胞の中に(別の原核生物が入り込んだか、取り込んだか?)原核生物を取り入れます。

入り込んだ原核生物は、真核生物の細胞内で色々な役割をする小器官となって活動します。

細胞内の原核生物からエネルギーを供給されるようになった真核細胞は、他の真核細胞とくっついて共同生活するようになります。

多細胞生物の誕生です。

多細胞生物は、異なる特徴や特性を持った他の多細胞生物とくっつくことで役割分担を行うようになり、細胞の数はさらに増えていきました。

◆先カンブリア時代の終わり
先カンブリア時代の後期(約6億3000万年前)に、「地球完全凍結」または「スノーボールアース」と呼ばれる、地球の表面すべてが完全に氷河に覆われてしまう大事件が起こっています。

何が大事件か、というと、地球上の生物全てが絶滅寸前の危機に陥ったのです。
完全凍結が起こったのはこの時だけで、後の時代にも寒冷化は起こりましたが、赤道までは凍結することはありませんでした。
完全凍結が起こった理由は、当時の大陸(超大陸ロディニア)にあったと考えられています。

超大陸ロディニアは南極付近にひとかたまりになっていたため、暖かい海流をさえぎり、気温が下がる一因になった、とされています。

気温が下がると南極と北極が氷に覆われ、氷が太陽光(熱)を反射することでさらに気温が下がるという悪循環が、地球完全凍結の原因と言われていますが、はっきりわかっていません。

完全凍結前、シアノバクテリアなど光合成を行うバクテリアが地球に始めて酸素を供給することで酸素濃度が一気に上がったのですが、これが主な原因ではないか、とされる説を紹介します。
それまで、酸素を発生させるシアノバクテリアなどの好気性バクテリア軍団(酸素が好き)と、嫌気性バクテリア軍団(酸素が嫌い)のバランスがとれていた状態から、酸素が増えるにつれ嫌気性バクテリア軍団が減少。

嫌気性バクテリア軍団が放出するメタンは二酸化炭素の数倍の温室効果をもたらすため、嫌気性バクテリア軍団が減ることでメタンの持つ温室効果が弱まり、急激に(地球規模で)気温がさがった、という説です。結局、嫌気性バクテリア軍団が減ると、好気性バクテリア軍団も酸素を作る材料が供給されないため、全滅寸前に・・。

地球完全凍結は数百万年続いたと推測され、当時生息していたバクテリア(細菌類)や藻類のほとんどが死滅し、生命全体が絶滅寸前だったと考えられています。

しかし、火山の地熱で凍っていない温水や、雪解け水などの中で生き延びた生物もわずかにいました。

超大陸ロディニアが分裂を始め大噴火が起こると、熱で氷河が溶け、大量の水蒸気と二酸化炭素が温室効果を起こし、地球完全凍結は終わります。

分裂した大陸間に浅い海が広がるようになると生物は爆発的に増え、バクテリアサイズから目で見えるサイズへと大型化します。(←これがカンブリア大爆発)

先カンブリア時代末期の約5800万年間(約6億年前から古生代カンブリア紀の直前までの約5800万年間)は特に『エディアカラ紀(原生代 エディアカラン:約6億3500万年前~約5億4100万年前)』と呼ばれ、目で見えるサイズの生物が化石として見つかるようになります。

エディアカラ紀の生物は、エディアカラ生物群と呼ばれ、頭部や目、口などを持たないという特長があります。

食べる食べられるという関係(食物連鎖)がなかったため、殻やトゲなどを持つ生物もいませんでした。

物連鎖がなく捕食生物がいなかっことから、エディアカラ紀は「エディアカラの楽園」と表現されることがあります。
先カンブリア時代は、エディアカラの楽園を最後に終わります。

次の時代は古生代。他の生物を捕食する生物が現れ、食物連鎖が始まります。

 

 

志葉楽

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