大気の進化・・・？

質問

大気の進化が生物の誕生と化石エネルギー資源の形成におおきな役割を果たした。と言う事を先生が言ってましたが・・・大気の進化とはどのようなことなのですか？出来るだけ具体的に教えてください！やっぱり生物の進化と結びつけるような気がするのですが・・・

回答No.2

starflora · ベストアンサー

地球の歴史は、参照ＵＲＬ１に出ているように、初期に、微惑星の衝突が原地球を造り、原地球に、微惑星が衝突し続けることで、どんどん大きな惑星となったのです。その大気は、一番最初には、水蒸気、一酸化炭素、窒素などが主要成分だったと考えられます。

　　しかし、やがて地球は冷却して行き、大気中の水蒸気は冷えて水となり、それは大豪雨となって、地表に降り、この結果、海が形成されました。この頃、地球の原始大気は、二酸化炭素、窒素、水蒸気などであったと思われます。やがて、冷却する地球内部から、硫黄とか、水素、その他色々な原子が大気中に放出されます。これは、後の火山の噴火においても、このような成分が、大気中に放出されました。

　　しかし、原始大気には、「酸素」がなかったのです。大量の二酸化炭素の多くは、ＵＲＬ１にあるように、海の水に溶け、二酸化炭素による温室効果は過大に働くことなく、地球の表面温度や大気組成は、安定したものとなったとも言えます。

　　しかし、上で述べたように、原始地球大気には、二酸化炭素や窒素はあっても、酸素はなかったのです。従って、原始的な生命が生まれ、展開した時、彼らは、酸素を必要としない体機構を持っていました。参考ＵＲＬ２にある、二酸化炭素から酸素を、水を媒介に作り出す、藍藻類の発生によって、大量に、二酸化炭素から酸素が造られるようになりました。

　　原始生命は、太陽の光のエネルギーを取り込んで光合成を行っていたのですが、原初の光合成細菌は硫化水素や硫黄、水素を媒介に、水蒸気や硫黄を作り出していました。やがて、藻類が誕生し、藻類は、二酸化炭素から酸素を生み出す光合成反応を行い、これに続く真核藻類や一般の植物の誕生と発展で、地球大気中の二酸化炭素は、次第に酸素へと置き換わって行きます（ＵＲＬ３参照）。

　　約７億年前、陸上植物の出現とほぼ同じくして、地球大気中の酸素濃度は上昇をやめ、安定化します。約６億年前、海生動物が誕生し、やがて、古生代カンブリア紀となり、生物の驚くべき多様化が現れます。カンブリア紀から、４億４千万年ほど前のオルドヴィス紀までのあいだに、大気の酸素は、高空で電離し、オゾン層ができます。これによって、水に守られていない陸上が安全となり、様々な生物の陸上への進出が起こります。

　　約４億年前のシルリア紀には、地上にはシダ植物が繁茂し、小型昆虫などの動物が多数出現します。次のデボン紀なかばには、造山運動が活性化し、この影響でか、地球大気は冷却します、低温となります。しかし、約３億４千万年前から始まる石炭紀には、地球は高温多湿に変じ、巨大シダ植物が大繁茂し、地球大気は、酸素濃度が過剰になって行きます。この時代の植物化石が蓄積され炭化したものが、世界中で、優良な石炭として採掘され、そこから、この時代が「石炭紀」と名付けられました（石炭は他の時代にも産出します。高温多湿で植物生育の条件が整った場合、大規模に植物が繁茂し、蓄積されると石炭となるからです）。

　　これ以降の時代については、酸素濃度と二酸化炭素濃度は、交互に増えたり減ったりしながら、安定状態を維持します。植物の大繁茂は、大気中の酸素濃度を高め、動物の増加となり、動物は酸素を消費し、こういうサイクルが続いて行きます。火山運動の活発な時代には、噴火産出物質として、硫黄や窒素や水蒸気が出て、地球大気組成に影響を与えましたが、それも、やがて、動物などの体内や、海や地球自体に吸収され、大気成分は安定して今日に至りました。

　　このように、植物の発生や展開、動物の発生や展開で、地球大気の組成は、二酸化炭素を中心とする組成から、酸素を含む、現在のような組成に変化して来ました。これを、「大気の進化」と呼べるでしょう。（こう言ったプロセスは、参考ＵＲＬ６で、表になってまとめられています）。

　　石炭は、上に述べたような事情で形成されましたが（詳しくは、参考ＵＲＬ５も参照）、石油の方は、わたしが知っている範囲では、生物遺骸が蓄積して、これが圧縮などを受けて変質して液状になったという説と、石油無機物起源説の二つがあったと思います。石油は、石炭と同様に、古生代石炭紀と、中生代白亜紀（約１億年前）に集中して形成されたとされますが、石炭は陸上で造られたのに対し、石油は主に海中で造られました（珪藻など植物プランクトンの遺骸が蓄積されて石油となったとされます）。

　　参考ＵＲＬ１：（原始）地球の歴史
　　http://www.ohta-geo.co.jp/x/furuta/benkyou/tikyunorekisi.htm

　　参考ＵＲＬ２：酸素発生型光合成と藻類
　　http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ino/etc/oxygenphotosynthesis.html

　　参考ＵＲＬ３：地質時代の二酸化炭素と酸素の割合
　　http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ino/etc/O2-earth.GIF

　　参考ＵＲＬ４：大気組成の変遷
　　http://www3.justnet.ne.jp/~hagiya/atmosph1.htm

　　参考ＵＲＬ５：植物の上陸と大気組成の変化
　　http://www3.justnet.ne.jp/~hagiya/ccycle1.htm

　　参考ＵＲＬ６：空気の起源－表
　　http://www.putiputi.co.jp/inpaku/kigen.htm

　　参考ＵＲＬ７：地質Ｑ＆Ａ－石油と石炭
　　http://www.aist.go.jp/GSJ/oLT/sgk/soudan/qanda.html

参考URL：

http://www.putiputi.co.jp/inpaku/kigen.htm

回答No.1

noname#21649

しばらく．関係してなかったのでかなり間違えているはずです。

原始の大気組成は．硫酸か硝酸か硫化水素酸の海．雷の放電．と強いけんきせいを示し酸素がない。このような大気をフラスコの中で再現して．放電を繰り返して．アミノ酸や核酸を合成した科学者がいました（名前忘却）。

その後コアゼルベート（名称疑問）と呼ばれる自己増殖する物がうまれ．生物へと進化して行きました。
最初に発生したのは．おそらく硫酸還元菌（名称疑問）のような菌でしょう（日本海溝の地底で見つかりました）。熱と水と硫酸で生育し．有害な酸素を放出して増えました。その後植物プランクトンが発生して．光と二酸化炭素から生育し有害な酸素を大気中に放出しました。その結果．大気中の酸素濃度が上昇し．今度は酸素呼吸静物が発生しました。

だいたいこのような流れだったと記憶しています。