Криогений

Криогений (др.-греч. κρύος — ледяной холод, мороз и γένεσις — рождение) — второй геохронологический период неопротерозойской эры. Начался 850 млн лет назад и закончился около 635 млн лет назад, протянувшись на 215 млн лет. Верхняя граница криогения основана на стратиграфии, нижняя — на хронометрии.

В этот период существовала одна из древнейших фаун многоклеточных животных — хайнаньская, большая часть представителей которой, вероятно, вели статический образ жизни и имели червеобразную сегментированную форму.

В ходе криогения на Земле произошло самое значительное оледенение, дошедшее до экватора.

«Земля-снежок» (англ. Snowball Earth) — гипотеза], предполагающая, что Земля была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов неопротерозойской эры, а также, возможно, в другие геологические эпохи. Гипотеза была создана, чтобы объяснить отложения ледниковых осадков в тропических широтах во время криогения (850—630 млн лет назад) и другие загадочные черты геологической летописи криогения. После окончания последнего большого оледенения ускорилась эволюция многоклеточных.
Глобальная температура упала так низко, что на экваторе было так же холодно, как в современной Антарктиде. Эта низкая температура поддерживалась льдом, высокое альбедо которого приводило к тому, что большая часть приходящего солнечного излучения отражалась обратно в космос. Этот эффект усиливало малое количество облаков, вызванное тем, что водяной пар был заморожен.

Уровень углекислого газа, необходимый для разморозки Земли, оценивается как в 350 раз превышающий современный, примерно 13 % атмосферы. Так как Земля была почти полностью покрыта льдом, диоксид углерода не мог быть удалён из атмосферы путём выветривания силикатных пород. За миллионы лет накопилось количество CO2 и метана, в основном извергнутых вулканами, достаточное для парникового эффекта, растопившего поверхностный лёд в тропиках до образования пояса свободных ото льда воды и суши; этот пояс будет темнее, чем лёд, и поэтому будет поглощать больше солнечной энергии, запуская положительную обратную связь.

На материках таяние ледников обнажит большое количество ледниковых отложений, которые начнут разрушаться и выветриваться.

Попавшие в результате этого в океан осадки, богатые такими биогенами, как фосфор, вкупе с обилием CO2, вызовут взрывной рост популяций цианобактерий. Это приведёт к относительно быстрой реоксигенации атмосферы, которая может быть связана с возникновением эдиакарской биоты и последующим «Кембрийским взрывом» — большая концентрация кислорода позволила развиться многоклеточным формам. Эта петля положительной обратной связи растопила лёд в геологически короткое время, возможно, меньшее, чем 1000 лет; накопление в атмосфере кислорода и падение содержания CO2 продолжалось несколько последующих тысячелетий.

Вода растворила остатки CO2 из атмосферы, образовав угольную кислоту, выпавшую в виде кислотных дождей. Это, усилив выветривание обнажённых силикатных и карбонатных горных пород (включая легко выветриваемые ледниковые наносы), освободило большие количества кальция, который, будучи смыт в океан, сформировал ясно текстурированные карбонатные осадки. Подобные абиотические «венчающие карбонаты» (англ. «cap carbonates»), которые могут быть найдены на вершине ледниковых тилей, впервые навели на мысль о Земле-снежке.

Возможно, уровень углекислого газа упал настолько, что Земля вновь замёрзла; этот цикл мог повторяться до тех пор, пока дрейф континентов не привёл к их перемещению в более полярные широты.

Грандиозное оледенение должно было подавить растительную жизнь на Земле и, следовательно, привести к значительному снижению концентрации или даже полному исчезновению кислорода, что позволило образоваться неокисленным богатым железом породам. Скептики утверждают, что такое оледенение должно было привести к полному исчезновению жизни, чего не произошло. Сторонники гипотезы отвечают им, что жизнь могла выжить следующими путями.

Оазисы анаэробной и аноксифильной жизни, питаемые энергией глубоководных гидротерм, выживали в глубине океанов и коры — но фотосинтез был там невозможен.
В открытом океане, вдалеке от суперконтинента Родиния или его осколков после его распада, могли остаться небольшие участки открытой воды, сохранившие жизнь с доступом света и углекислого газа для фотосинтетиков, дававших небольшие количества кислорода, достаточные для поддержания некоторых оксифильных организмов. Такой вариант возможен и в том случае, если океан замерз полностью, но небольшие участки льда были достаточно тонки, чтобы пропускать свет.
На нунатаках в тропиках, где днем тропическое солнце или вулканическое тепло разогревали скалы, защищенные от холодного ветра, и образовывали временные талые водоемы, замерзавшие после заката.
Споры и покоящиеся стадии, вмороженные в лёд, могли пережить наиболее тяжелые фазы оледенения.
Под слоем льда, в хемолитотрофных экосистемах, теоретически ожидаемых в ложах современных ледников, высокогорной и арктической вечной мерзлоте. Особенно вероятно это в зонах вулканизма или геотермальной активности.
В бассейнах жидкой воды внутри и под слоем льда, подобно озеру Восток в Антарктиде. Согласно теории, эти экосистемы подобны микробным сообществам, живущим в постоянно замерзших озёрах антарктических сухих долин.

Российский палеонтолог Михаил Федонкин, однако, указывая, что современные данные (как палеонтологические, так и молекулярнобиологические) говорят о том, что большинство групп эукариотических организмов появилось ещё до неопротерозойского оледенения, считает это свидетельством против «крайних палеоклиматических моделей в виде гипотезы Snowball Earth», не отрицая роль похолодания в эукариотизации биосферы.

Эволюция жизни

Неопротерозой был временем значительной диверсификации многоклеточных организмов, особенно животных. Размер и сложность животных увеличились настолько, что эдиакарская фауна мягкотелых ископаемых позволила IUGS (International Union of Geological Sciences) выделить эдиакарский период. Развитие многоклеточных животных могло быть результатом многочисленных циклов оледенение-парниковый эффект, то есть глобальный ледниковый период мог «подтолкнуть» эволюцию. Некоторые сторонники теории Snowball Earth также указывают на тот факт, что последнее значительное оледенение могло закончиться за несколько миллионов лет до начала «кембрийского взрыва». М. Федонкин обосновал гипотезу о роли холодноводных местообитаний в появлении многоклеточных животных и вытеснении эукариотами прокариотов.

Во время Криогения суперконтинент Родиния распался, и суперконтинент Паннотия начал формироваться. подробнее