El Boring Billion , también conocido como el Barren Billion , el tiempo más dulce en la historia de la Tierra y la Edad Media de la Tierra , es el período de tiempo entre 1.800 y 0.800 millones de años (Gya) que abarca el eón Proterozoico medio , caracterizado por una estabilidad más o menos tectónica , estasis climática y evolución biológica estancada . Está rodeado por dos eventos de oxigenación y glaciares diferentes, pero el Boring Billion tenía niveles de oxígeno muy bajos y no había evidencia de glaciación.
Los océanos pueden haber sido pobres en oxígeno y nutrientes y sulfídicos ( euxinia ), poblados principalmente por cianobacterias anoxigénicas , un tipo de bacteria fotosintética que usa sulfuro de hidrógeno (H 2 S) en lugar de agua y produce azufre en lugar de oxígeno. Esto se conoce como océano de Canfield . Tal composición puede haber causado que los océanos fueran negros y turquesas lechosas en lugar de azules.
A pesar de estas condiciones adversas, es posible que los eucariotas hayan evolucionado alrededor del comienzo de los Boring Billion y hayan adoptado varias adaptaciones novedosas, como varios orgánulos y posiblemente la reproducción sexual , y se hayan diversificado en plantas , animales y hongos . Estos avances pueden haber sido importantes precursores de la evolución de la vida grande y compleja más tarde en la explosión del Cámbrico . Sin embargo, las cianobacterias procariotas fueron las formas de vida dominantes durante este tiempo, y probablemente sustentaron una red alimentaria pobre en energía con una pequeña cantidad de protistas en el nivel del ápice . La tierra probablemente estaba habitada por cianobacterias procariotas y proto- líquenes eucariotas , estos últimos más exitosos aquí probablemente debido a la mayor disponibilidad de nutrientes que las aguas oceánicas mar adentro.
Descripción
En 1995, los geólogos Roger Buick , Davis Des Marais y Andrew Knoll revisaron la aparente falta de importantes eventos biológicos, geológicos y climáticos durante la era mesoproterozoica hace 1.6 a 1.000 millones de años (Gya), y, por lo tanto, lo describieron como "el el momento más aburrido de la historia de la Tierra ". [1] El término "Boring Billion" fue acuñado por el paleontólogo Martin Brasier para referirse al tiempo entre aproximadamente 2 y 1 Gya, que se caracterizó por estasis geoquímica y estancamiento glacial. [2] En 2013, el geoquímico Grant Young utilizó el término "Barren Billion" para referirse a un período de aparente estancamiento glacial y falta de excursiones de isótopos de carbono de 1.8 a 0.8 Gya. [3] En 2014, los geólogos Peter Cawood y Chris Hawkesworth llamaron al tiempo entre 1,7 y 0,75 Gya "Edad Media de la Tierra" debido a la falta de evidencia de movimiento tectónico. [4]
El Boring Billion ahora se cita en gran medida como que abarca alrededor de 1.8 a 0.8 Gya, contenido dentro del eón Proterozoico , principalmente el Mesoproterozoico. El Boring Billion se caracteriza por una estasis geológica, climática y, en general, evolutiva, con baja abundancia de nutrientes. [5] [3] [6] [7] [8]
En el tiempo previo al Boring Billion, la Tierra experimentó el Gran Evento de Oxigenación debido a la evolución de cianobacterias fotosintéticas oxigenadas y la glaciación huroniana resultante ( Snowball Earth ), la formación de la capa de ozono que bloquea los rayos UV y la oxidación de varios metales. [9] Aburrido Billion Los niveles de oxígeno cayeron drásticamente. [9] Terminó con la ruptura del supercontinente Rodinia durante el período Toniano (1000–720 Ma), un segundo evento de oxigenación y otra Tierra Bola de Nieve en el período Criogénico . [4] [10]
Estasis tectónica
La evolución de la biosfera , la atmósfera y la hidrosfera de la Tierra se ha relacionado durante mucho tiempo con el ciclo del supercontinente , donde los continentes se agregan y luego se separan. The Boring Billion vio la evolución de dos supercontinentes: Columbia (o Nuna) y Rodinia . [5] [11]
El supercontinente Columbia se formó entre 2,0 y 1,7 Ga y permaneció intacto hasta al menos 1,3 Ga. La evidencia geológica y paleomagnética sugiere que Columbia experimentó solo cambios menores para formar el supercontinente Rodinia de 1,1 a 0,9 Ga. Las reconstrucciones paleogeográficas sugieren que el ensamblaje del supercontinente estaba ubicado en zonas de clima ecuatorial y templado , y hay poca o ninguna evidencia de fragmentos continentales en las regiones polares . [11]
Debido a la falta de evidencia de acumulación de sedimentos (en márgenes pasivos) que ocurriría como resultado de la ruptura , [12] el supercontinente probablemente no se rompió, sino que fue simplemente un ensamblaje de protocontinentes y cratones yuxtapuestos . No hay evidencia de ruptura hasta la formación de Rodinia, 1.25 Gya en North Laurentia y 1 Gya en East Baltica y South Siberia . [5] [4] Sin embargo, la ruptura no ocurrió hasta 0.75 Gya, marcando el final de los Boring Billion. [4] Esta estasis tectónica puede haber estado relacionada en la química oceánica y atmosférica. [5] [7] [4]
Es posible que la astenosfera , la capa fundida del manto de la Tierra sobre la que las placas tectónicas flotan y se mueven esencialmente, estuviera demasiado caliente para sostener la tectónica de placas moderna en este momento. En lugar de un vigoroso reciclaje de placas en las zonas de subducción , las placas se unieron durante miles de millones de años hasta que el manto se enfrió lo suficiente. El inicio de este componente de la tectónica de placas puede haber sido ayudado por el enfriamiento y engrosamiento de la corteza que, una vez iniciada, hizo que la subducción de placas fuera anormalmente fuerte, ocurriendo al final del Boring Billion. [4]
No obstante, todavía se produjeron importantes eventos magmáticos , como la formación (a través de la pluma de magma ) de 220.000 km 2 (85.000 millas cuadradas) de la provincia central australiana de Musgrave de 1,22 a 1,12 Gya, [13] y los 2.700.000 km 2 (1.000.000 millas cuadradas) Gran provincia ígnea canadiense de Mackenzie 1,27 Gya; [14] y la tectónica de placas todavía estaba lo suficientemente activa como para construir montañas, con varias orogenias , incluida la orogenia de Grenville , [15] ocurriendo en ese momento.
Estabilidad climática
Hay poca evidencia de variabilidad climática significativa durante este período de tiempo. [3] [16] El clima probablemente no fue dictado principalmente por la luminosidad solar porque el Sol era entre un 5 y un 18% menos luminoso de lo que es hoy, pero no hay evidencia de que el clima de la Tierra fuera significativamente más frío. [17] [18] De hecho, el Boring Billion parece carecer de evidencia de glaciaciones prolongadas, que se pueden observar con periodicidad regular en otras partes de la historia geológica de la Tierra. [18] El alto CO 2 no podría haber sido un factor principal para el calentamiento porque los niveles tendrían que ser de 30 a 100 veces mayores que los niveles preindustriales [17] y produjeron una acidificación sustancial del océano [18] para evitar la formación de hielo, que también no ocurrió. Los niveles de CO 2 mesoproterozoico pueden haber sido comparables a los del eón fanerozoico , quizás de 7 a 10 veces más altos que los niveles modernos. [19] El primer registro de hielo de este período de tiempo se informó en 2020 de la Formación Diabaig escocesa 1 Ga en el Grupo Torridon , donde las formaciones de dropstone probablemente se formaron por escombros del rafting en hielo ; el área, entonces situada entre 35 - 50 ° S, era un lago (posiblemente en las tierras altas) que se cree que se ha congelado en el invierno y se ha derretido en el verano, y el rafting se produce en el deshielo primaveral. [20]
Una mayor abundancia de otros gases de efecto invernadero, a saber, el metano producido por los procariotas, puede haber compensado los bajos niveles de CO 2 ; se pudo haber logrado un mundo en gran parte libre de hielo con una concentración de metano de 140 partes por millón (ppm). [19] [17] Sin embargo, los procariotas metanogénicos no podrían haber producido tanto metano, lo que implica que algún otro gas de efecto invernadero, probablemente óxido nitroso , se elevó, quizás a 3 ppm (10 veces los niveles actuales). Según las presuntas concentraciones de gases de efecto invernadero, las temperaturas ecuatoriales durante el mesoproterozoico pueden haber sido de aproximadamente 295-300 K (22-27 ° C; 71-80 ° F), en los trópicos 290 K (17 ° C; 62 ° F), a 60 ° 265–280 K (−8–7 ° C; 17–44 ° F) y los polos 250–275 K (−23–2 ° C; −10–35 ° F); [21] y la temperatura media global de unos 19 ° C (66 ° F), que es 4 ° C (7,2 ° F) más cálida que la actual. Las temperaturas en los polos cayeron por debajo del punto de congelación en invierno, lo que permitió la formación temporal de hielo marino y nevadas, pero es probable que no haya capas de hielo permanentes. [8]
También se ha propuesto que, debido a que se ha demostrado que la intensidad de los rayos cósmicos se correlaciona positivamente con la cobertura de nubes, y la cobertura de nubes refleja la luz hacia el espacio y reduce las temperaturas globales, menores tasas de bombardeo durante este tiempo debido a la reducción de la formación de estrellas. en la galaxia causó menos nubosidad y evitó eventos de glaciación, manteniendo un clima cálido. [18] [22] Además, alguna combinación de intensidad de meteorización que habría reducido los niveles de CO 2 por oxidación de metales expuestos, enfriamiento del manto y reducción del calor geotérmico y vulcanismo, y el aumento de la intensidad solar y el calor solar pueden haber alcanzado un equilibrio, salvo la formación de hielo. [3]
Por el contrario, es posible que los movimientos glaciares de hace más de mil millones de años no hayan dejado muchos remanentes en la actualidad, y una aparente falta de evidencia podría deberse a que el registro fósil está incompleto y no a su ausencia. Además, los bajos niveles de oxígeno y de intensidad solar pueden haber evitado la formación de la capa de ozono , evitando que los gases de efecto invernadero queden atrapados en la atmósfera y calentando la Tierra a través del efecto invernadero , lo que habría provocado la glaciación. [23] [24] [25] Sin embargo, no se necesita mucho oxígeno para sostener la capa de ozono, y los niveles durante el Boring Billion pueden haber sido lo suficientemente altos para ello, [26] aunque la Tierra aún puede haber sido bombardeada más fuertemente por Radiación ultravioleta que en la actualidad. [27]
Composición oceánica
Los océanos parecen haber tenido bajas concentraciones de nutrientes clave que se cree que son necesarios para la vida compleja, a saber, molibdeno , hierro, nitrógeno y fósforo , en gran parte debido a la falta de oxígeno y la oxidación resultante necesaria para estos ciclos geoquímicos . [28] [29] [30] Sin embargo, los nutrientes eran más abundantes en ambientes terrestres, como lagos o ambientes cercanos a la costa más cercanos a la escorrentía continental. [31]
En general, los océanos pueden haber tenido una capa superficial oxigenada, una capa media sulfídica, [32] [33] [34] y una capa inferior subóxica. [35] [36] La composición predominantemente sulfídica puede haber causado que los océanos tuvieran un color negro y turquesa lechoso en lugar de azul. [37]
Oxígeno
El registro geológico de la Tierra indica dos eventos asociados con aumentos significativos en los niveles de oxígeno en la Tierra, uno que ocurre entre 2.4 y 2.1 Gya, conocido como el Gran Evento de Oxigenación , y el segundo ocurre aproximadamente 0.8 Ga. [38] El período intermedio, durante el Aburrido Billion, se cree que ha tenido niveles bajos de oxígeno (con fluctuaciones menores), lo que lleva a aguas anóxicas generalizadas . [33]
Los océanos pueden haber estado claramente estratificados, con agua superficial oxigenada, [32] [33] [34] y subóxica de aguas profundas (menos de 1 μM de oxígeno), [36] este último posiblemente mantenido por niveles más bajos de hidrógeno (H 2 ) y la salida de H 2 S por respiraderos hidrotermales de aguas profundas que de otro modo habrían sido químicamente reducidos por el oxígeno. [35] La descomposición de la materia orgánica que se hunde también habría extraído oxígeno de las aguas profundas. [39] [33]
La caída repentina de O 2 después del Gran Evento de Oxigenación, indicada por los niveles de δ13C como una pérdida de 10 a 20 veces el volumen actual de oxígeno atmosférico, se conoce como el Evento de Excursión de Lomagundi y es el evento de isótopos de carbono más prominente en Historia de la Tierra. [40] [41] [42] Los niveles de oxígeno pueden haber estado por debajo del 0,1 al 2% de los niveles actuales, lo que habría detenido efectivamente la evolución de la vida compleja durante los Aburridos mil millones. [38] [34] Las condiciones tóxicas se habrían vuelto dominantes en el segundo evento de oxigenación causando la proliferación de la actividad aeróbica sobre la anaeróbica , [32] [33] [39] pero las condiciones subóxicas y anóxicas generalizadas probablemente duraron hasta alrededor de 0.55 Gya correspondientes con Ediacaran biota y la explosión cámbrica . [43] [44]
Azufre
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/e/ea/How_oceans_become_euxinic.png/440px-How_oceans_become_euxinic.png)
En 1998, el geólogo Donald Canfield propuso lo que ahora se conoce como la hipótesis del océano de Canfield . Canfield afirmó que el aumento de los niveles de oxígeno en la atmósfera durante el Gran Evento de Oxigenación habría reaccionado con los depósitos continentales de pirita de hierro (FeS 2 ) y oxidado , con sulfato (SO 4 2− ) como subproducto, que fue transportado al mar. Los microorganismos reductores de sulfato lo convirtieron en sulfuro de hidrógeno (H 2 S), dividiendo el océano en una capa superficial algo óxica y una capa sulfídica debajo, con bacterias anoxigénicas viviendo en la frontera, metabolizando el H 2 S y creando azufre como desecho. producto. Esto creó condiciones euxínicas generalizadas en aguas medias, un estado anóxico con una alta concentración de azufre, que fue mantenido por las bacterias. [33] [45] [32] [46] [39] [34]
Hierro
Entre las rocas que datan del Boring Billion, hay una notoria falta de formaciones de hierro en bandas , que se forman a partir del hierro en la columna de agua superior (procedente de las profundidades del océano) que reacciona con el oxígeno y se precipita fuera del agua. Aparentemente cesan en todo el mundo después de 1,85 Ga. Canfield argumentó que el SO 4 2 - oceánico redujo todo el hierro en las profundidades anóxicas del mar. [32] El hierro podría haber sido metabolizado por bacterias anoxigénicas. [47] También se ha propuesto que el impacto del meteoro de 1.85 Ga Sudbury mezcló el océano previamente estratificado a través de tsunamis, la interacción entre el agua de mar vaporizada y la atmósfera oxigenada, la cavitación oceánica y la escorrentía masiva de los márgenes continentales destruidos hacia el mar. Las aguas profundas subóxicas resultantes (debido a la mezcla de aguas superficiales oxigenadas con aguas profundas previamente anóxicas) habrían oxidado el hierro de aguas profundas, evitando su transporte y depósito en los márgenes continentales. [35]
No obstante, sí existieron aguas ricas en hierro, como la Formación 1.4 Ga Xiamaling del norte de China, que quizás fue alimentada por respiraderos hidrotermales de aguas profundas. Las condiciones ricas en hierro también indican agua de fondo anóxica en esta área, ya que las condiciones óxicas habrían oxidado todo el hierro. [47]
Formas de vida
La baja abundancia de nutrientes puede haber causado un aumento de la fotosimbiosis, donde un organismo es capaz de realizar la fotosíntesis y el otro metaboliza el producto de desecho, entre los procariotas ( bacterias y arqueas ) y la aparición de eucariotas . Bacteria, Archaea y Eukaryota son los tres dominios , el ranking taxonómico más alto. Los eucariotas se distinguen de los procariotas por un núcleo y orgánulos unidos a la membrana, y casi todos los organismos multicelulares son eucariotas. [48]
Procariotas
Los procariotas eran las formas de vida dominantes en los Boring Billion. [9] [49] [32] Se cree que las cianobacterias anoxigenicas han sido los fotosintetizadores dominantes, metabolizando el abundante H 2 S en los océanos. Sin embargo, en aguas ricas en hierro, las cianobacterias pueden haber sufrido intoxicación por hierro , especialmente en aguas marinas donde las aguas profundas ricas en hierro se mezclaron con aguas superficiales y fueron superadas por otras bacterias que podrían metabolizar tanto el hierro como el H 2 S. Sin embargo, el hierro el envenenamiento podría haber sido mitigado por aguas ricas en sílice o por biomineralización del hierro dentro de la célula. [50]
Los microfósiles indican la presencia de cianobacterias, bacterias azufradas verdes y púrpuras , arqueas o bacterias productoras de metano , bacterias metabolizadoras de sulfato, arqueas o bacterias metabolizadoras de metano , bacterias metabolizadoras de hierro, bacterias metabolizadoras de nitrógeno y bacterias fotosintéticas anoxigénicas. [50]
Eucariotas
Los eucariotas pueden haber surgido alrededor del comienzo del Boring Billion, [6] coincidiendo con la acumulación de Columbia, que de alguna manera podría haber aumentado los niveles de oxígeno oceánico. [10] Sin embargo, los eucariotas multicelulares posiblemente ya habían evolucionado en este momento, con la evidencia fósil reclamada más antigua que data del Gran Evento de Oxigenación con biota Francevillian parecida a las medusas . [51] Después de esto, la evolución eucariota fue bastante lenta, [9] posiblemente debido a las condiciones euxínicas del océano Canfield y la falta de nutrientes y metales clave [4] [6] que impidieron que la vida grande y compleja con altos requerimientos energéticos evolucionando. [23] Las condiciones euxínicas también habrían disminuido la solubilidad del hierro [32] y el molibdeno , [52] metales esenciales en la fijación de nitrógeno . La falta de nitrógeno disuelto habría favorecido a los procariotas sobre los eucariotas, ya que los primeros pueden metabolizar el nitrógeno gaseoso. [53]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Ramathallus_lobatus.png/170px-Ramathallus_lobatus.png)
No obstante, la diversificación de los macroorganismos eucariotas del grupo de la corona parece haber comenzado alrededor de 1.6-1 Gya, [55] aparentemente coincidiendo con un aumento en las concentraciones de nutrientes clave. [6] Según el análisis filogenético, las plantas se separaron de los animales y los hongos alrededor de 1,6 Gya; animales y hongos alrededor de 1,5 Gya; Bilaterianos y cnidarios (animales respectivamente con y sin simetría bilateral ) alrededor de 1.3 Gya; esponjas 1,35 Gya; [56] y Ascomycota y Basidiomycota (las dos divisiones del sub-reino de hongos Dikarya ) 0.97 Gya. [56] Las primeras esteras de algas rojas conocidas datan de 1,6 Gya. [54] El hongo más antiguo conocido data de 1.01-0.89 Gya del norte de Canadá. [57] Los eucariotas multicelulares, que se cree que son descendientes de agregados unicelulares coloniales, probablemente habían evolucionado alrededor de 2-1.4 Gya. [58] [59] Del mismo modo, los primeros eucariotas multicelulares probablemente se agregaron principalmente en esteras de estromatolitos . [10]
El alga roja de 1,2 Ga Bangiomorpha es la forma de vida meiótica y de reproducción sexual más antigua conocida , [60] y, en base a esto, estas adaptaciones evolucionaron 2-1,4 Gya. [6] Sin embargo, estos pueden haber evolucionado mucho antes del último ancestro común de los eucariotas dado que la meiosis se realiza utilizando las mismas proteínas en todos los eucariotas, quizás desde el mundo del ARN hipotético . [61]
Los orgánulos celulares probablemente se originaron a partir de cianobacterias de vida libre ( simbiogénesis ) [9] [62] [63] [6] posiblemente después de la evolución de la fagocitosis (que envuelve otras células) con la eliminación de la pared celular rígida que solo era necesaria para la reproducción asexual . [9] Las mitocondrias ya habían evolucionado en el Gran Evento de Oxigenación, pero se cree que los plástidos utilizados en las plantas para concretar la fotosíntesis aparecieron entre 1,6 y 1,5 Gya. [56] Las histonas probablemente aparecieron durante el Boring Billion para ayudar a organizar y empaquetar la creciente cantidad de ADN en las células eucariotas en nucleosomas . [9] Los hidrogenosomas utilizados en la actividad anaeróbica pueden haberse originado en esta época a partir de un arqueón. [64] [62]
Dados los hitos evolutivos logrados por los eucariotas, este período de tiempo podría considerarse un precursor importante de la explosión cámbrica de aproximadamente 0,54 Gya, y la evolución de una vida relativamente grande y compleja. [9]
Ecología
Debido a la marginación de las partículas de alimentos grandes, como las algas, en favor de las cianobacterias y procariotas que no transmiten tanta energía a niveles tróficos más altos , es probable que no se haya formado una red trófica compleja , y las formas de vida grandes con altas demandas de energía no pudieron evolucionar. . Tal red alimentaria probablemente solo sostuvo a un pequeño número de protistas como, en cierto sentido, depredadores ápice . [49]
Los acritarcos eucariotas fotosintéticos presumiblemente oxigenados , quizás un tipo de microalga , habitaban las aguas superficiales del Mesoproterozoico. [65] Su población puede haber estado limitada en gran medida por la disponibilidad de nutrientes en lugar de la depredación porque se ha informado que las especies han sobrevivido durante cientos de millones de años, pero después de 1 Gya, la duración de las especies se redujo a aproximadamente 100 Ma, tal vez debido al aumento de la herbivoría por primeros protistas. Esto es consistente con la caída de la supervivencia de las especies a 10 Ma justo después de la explosión del Cámbrico y la expansión de los animales herbívoros. [66]
La vida en la tierra
Algunas de las primeras pruebas de la colonización procariota de la tierra datan de antes de 3 Gya, [67] posiblemente tan temprano como 3,5 Gya. [68] Durante el Boring Billion, la tierra pudo haber estado habitada principalmente por esteras de cianobacterias. [9] [69] [70] [71] [72] El polvo habría proporcionado una gran cantidad de nutrientes y un medio de dispersión para los microbios que habitan en la superficie, aunque también podrían haberse formado comunidades microbianas en cuevas y lagos y ríos de agua dulce. [27] [73] Hacia 1.2 Gya, las comunidades microbianas pueden haber sido lo suficientemente abundantes como para haber afectado la meteorización, la erosión , la sedimentación y varios ciclos geoquímicos, [70] y las esteras microbianas expansivas podrían indicar que la corteza biológica del suelo era abundante. [27]
Los primeros eucariotas terrestres pueden haber sido hongos líquenes de aproximadamente 1,3 Ga, [74] que pastaban en las esteras microbianas. [27] La abundancia de microfósiles eucariotas del Scottish Torridon Group de agua dulce parece indicar un predominio eucariota en hábitats no marinos por 1 Gya, [75] probablemente debido a una mayor disponibilidad de nutrientes en áreas más cercanas a los continentes y la escorrentía continental. [31] Estos líquenes pueden haber facilitado posteriormente la colonización de plantas 0,75 Gya de alguna manera. [74] Un aumento masivo en la biomasa fotosintética terrestre parece haber ocurrido alrededor de 0.85 Gya, indicado por un flujo en el carbono de origen terrestre, que puede haber aumentado los niveles de oxígeno lo suficiente como para soportar una expansión de eucariotas multicelulares. [76]
Ver también
- Precámbrico : la parte más temprana de la historia de la Tierra: hace 4600-541 millones de años
- Biota de Ediacara - Todos los organismos del Período de Ediacara (c. 635–541 Mya)
- Biota Francevillian - Posiblemente formas de vida multicelulares más tempranas
- Tierra de bolas de nieve : episodios de glaciación en todo el mundo durante el Eón Proterozoico
Referencias
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