Grafika interaktywna

Polecenie 1

Czy tlen w atmosferze był od zawsze? Co to jest Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne? Zapoznaj się z grafiką interaktywną odpowiadającą na te pytania, a następnie wykonaj ćwiczenia.

Czy tlen w atmosferze był od zawsze? Co to jest Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej, odpowiadającej na te pytania, a następnie wykonaj ćwiczenia.

R18Scd5ThVZx01

Grafika interaktywna.
Stromatolity a obecność tlenu
Zdjęcie przedstawia powierzchnię zbiornika wodnego, w którym znajdują się płaskie jasnobrązowe skały. Jest ono tłem dla pięciu punktów. Opisano w nich między innymi, czym jest Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne, w jaki sposób stromatolity pomagają w badaniu składu atmosfery ziemskiej sprzed miliardów lat oraz jakie znaczenie w owych badaniach ma tlenek manganu(

IV

Zdjęcie przedstawia obraz wszystkich kontynentów w nocy, w Ameryce Północnej, na obrzeżach Ameryki Południowej, w Europie, Wschodniej Azjii i w Indiach widoczne są skupiska świateł dużych miast. Źródło: www.pl.wikipedia.org, Marc Imhoff/NASA GSFC, Christopher Elvidge/NOAA NGDC; Craig Mayhew and Robert Simmon/NASA GSFC, domena publiczna Ziemska atmosfera i oceany są bogate w tlen, występujący w postaci cząsteczkowej ( $O_{2}$ ), wytwarzany przez rośliny i niezbędny dla zwierząt. Ale nie zawsze tak było. Kiedy i w jakim środowisku tlen zaczął gromadzić się na Ziemi? Nowe badania dotyczące starożytnych skał w Australii Zachodniej sugerują, że rozpoczęło się to szybciej, niż zakładano.
Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne
Ilustracja przedstawia powierzchnię ziemi, bardziej nieregularną, a w tle znajduje się dymiący wulkan i mniejsze góry. Po powierzchni ziemi unosi się para. Źródło: www.en.wikipedia.org, Tim Bertelink, CC BY-SA 4.0 Jeszcze $3 mld$ lat temu tlen w atmosferze naszej planety o długości istnienia ok. $4,6 mld$ lat występował w małych stężeniach. Ale w pewnym momencie Ziemia przeszła zmianę, zwaną przez naukowców Wielkim Wydarzeniem Oksydacyjnym (ang. Great Oxygenation Event, w skrócie GOE) GOE stanowi zapis istotnych zmian zachodzących w tamtym czasie w ziemskiej atmosferze. W skrócie jest to definicja czasu, gdy mikroby oceaniczne ewoluowały, wytwarzając tlen poprzez fotosyntezę. $O_{2}$ wówczas po raz pierwszy zgromadził się w ziemskiej atmosferze i od tego momentu pozostał w niej do tej pory. Uważa się, że miało to miejsce między $2,5$ a $2,3 mld$ lat temu.
Stromatolity
Zdjęcie przedstawia obraz mikroskopowy cyjanobakterii: są one zielone, mają cylindryczny kształt i są skupione w grupki po kilka, kilkanaście bakterii. www.flickr.com, Luke Thompson from Chisholm Fab and Nikki Watson from Whitehead, MIT, domena publiczna Dzięki licznym badaniom w tej dziedzinie, pojawiły się dowody na to, że niewielkie ilości tlenu występowały w małych obszarach starożytnych płytkich oceanów jeszcze przed GOE. Nowe badania, opublikowane $25$ lutego $2019$ roku w renomowanym czasopiśmie Nature Geoscience, dostarczyły dowodów na znaczące natlenienie oceanów przed GOE – na większą skalę i na większej głębokości, niż wcześniej sądzono. Na potrzeby tych analiz, grupa Chadlina Ostrander`a z Wydziału Badań Ziemi i Kosmosu Uniwersytetu Stanowego Arizony wybrała do badań zestaw $2,5 mld$ letnich skał morskich, zwanych stromatolitami z Australii Zachodniej, znanych jako Mt. McRae Shale. Stromatolity to skały osadowe, powstałe w wyniku wzrostu, warstwa po warstwie cyjanobakterii , jednokomórkowych drobnoustrojów, które otrzymują energię poprzez fotosyntezę, uwalniając tlen jako produkt uboczny.
MnO₂
Zdjęcie przedstawia minerał zbudowany z tlenku manganu( $IV$ ). Jest on czarny, błyszczący, pokryty bąblami. www.uk.wikipedia.org, Aram Dulyan, domena publiczna Mające $2,5 mld$ lat stromatolity z Australii Zachodniej przeanalizowano pod kątem składu i odkryto wzór wskazujący, że minerały zawierające tlenek manganu( $IV$ ) były obecne na dużych obszarach starożytnego dna morskiego już ponad $2,5 mld$ lat temu. Aby to miało miejsce, tlen musiał być obecny w tym czasie na dnie morskim. Tlenek manganu( $IV$ ) nie tworzy się w warunkach beztlenowych ani nie jest gromadzony w beztlenowych osadach morskich. Inaczej jest bardzo niestabilny, ponieważ w takich warunkach jest skutecznym akceptorem elektronów. Dlatego występowanie tlenku manganu( $IV$ ) jest możliwe tylko wtedy, gdy woda jest w pełni natleniona, a $O_{2}$ stale przenika do wód porowych w osadach.
Podsumowanie
Zdjęcie przedstawia wyspę w rzucie z boku. Ponad powierzchnią znajdują się skały pokryte lasami, natomiast pod wodą wyspa przyjmuje kształt czaszki dinozaura. Źródło: www.pinterest.es, Marta Vasco, domena publiczna Odkrycie grupy Ostrander`a zmusza do ponownego przemyślenia początkowego natlenienia Ziemi. Wiele dowodów wskazuje, że $O_{2}$ zaczął gromadzić się w ziemskiej atmosferze około $2,5 mld$ lat temu podczas GOE. Jednak nowe dowody pokazują, że początkowe natlenienie Ziemi jest historią zakorzenioną w oceanie znacznie wcześniej.

IV

Zdjęcie przedstawia obraz wszystkich kontynentów w nocy, w Ameryce Północnej, na obrzeżach Ameryki Południowej, w Europie, Wschodniej Azjii i w Indiach widoczne są skupiska świateł dużych miast. Źródło: www.pl.wikipedia.org, Marc Imhoff/NASA GSFC, Christopher Elvidge/NOAA NGDC; Craig Mayhew and Robert Simmon/NASA GSFC, domena publiczna Ziemska atmosfera i oceany są bogate w tlen, występujący w postaci cząsteczkowej ( $O_{2}$ ), wytwarzany przez rośliny i niezbędny dla zwierząt. Ale nie zawsze tak było. Kiedy i w jakim środowisku tlen zaczął gromadzić się na Ziemi? Nowe badania dotyczące starożytnych skał w Australii Zachodniej sugerują, że rozpoczęło się to szybciej, niż zakładano.
Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne
Ilustracja przedstawia powierzchnię ziemi, bardziej nieregularną, a w tle znajduje się dymiący wulkan i mniejsze góry. Po powierzchni ziemi unosi się para. Źródło: www.en.wikipedia.org, Tim Bertelink, CC BY-SA 4.0 Jeszcze $3 mld$ lat temu tlen w atmosferze naszej planety o długości istnienia ok. $4,6 mld$ lat występował w małych stężeniach. Ale w pewnym momencie Ziemia przeszła zmianę, zwaną przez naukowców Wielkim Wydarzeniem Oksydacyjnym (ang. Great Oxygenation Event, w skrócie GOE) GOE stanowi zapis istotnych zmian zachodzących w tamtym czasie w ziemskiej atmosferze. W skrócie jest to definicja czasu, gdy mikroby oceaniczne ewoluowały, wytwarzając tlen poprzez fotosyntezę. $O_{2}$ wówczas po raz pierwszy zgromadził się w ziemskiej atmosferze i od tego momentu pozostał w niej do tej pory. Uważa się, że miało to miejsce między $2,5$ a $2,3 mld$ lat temu.
Stromatolity
Zdjęcie przedstawia obraz mikroskopowy cyjanobakterii: są one zielone, mają cylindryczny kształt i są skupione w grupki po kilka, kilkanaście bakterii. www.flickr.com, Luke Thompson from Chisholm Fab and Nikki Watson from Whitehead, MIT, domena publiczna Dzięki licznym badaniom w tej dziedzinie, pojawiły się dowody na to, że niewielkie ilości tlenu występowały w małych obszarach starożytnych płytkich oceanów jeszcze przed GOE. Nowe badania, opublikowane $25$ lutego $2019$ roku w renomowanym czasopiśmie Nature Geoscience, dostarczyły dowodów na znaczące natlenienie oceanów przed GOE – na większą skalę i na większej głębokości, niż wcześniej sądzono. Na potrzeby tych analiz, grupa Chadlina Ostrander`a z Wydziału Badań Ziemi i Kosmosu Uniwersytetu Stanowego Arizony wybrała do badań zestaw $2,5 mld$ letnich skał morskich, zwanych stromatolitami z Australii Zachodniej, znanych jako Mt. McRae Shale. Stromatolity to skały osadowe, powstałe w wyniku wzrostu, warstwa po warstwie cyjanobakterii , jednokomórkowych drobnoustrojów, które otrzymują energię poprzez fotosyntezę, uwalniając tlen jako produkt uboczny.
MnO₂
Zdjęcie przedstawia minerał zbudowany z tlenku manganu( $IV$ ). Jest on czarny, błyszczący, pokryty bąblami. www.uk.wikipedia.org, Aram Dulyan, domena publiczna Mające $2,5 mld$ lat stromatolity z Australii Zachodniej przeanalizowano pod kątem składu i odkryto wzór wskazujący, że minerały zawierające tlenek manganu( $IV$ ) były obecne na dużych obszarach starożytnego dna morskiego już ponad $2,5 mld$ lat temu. Aby to miało miejsce, tlen musiał być obecny w tym czasie na dnie morskim. Tlenek manganu( $IV$ ) nie tworzy się w warunkach beztlenowych ani nie jest gromadzony w beztlenowych osadach morskich. Inaczej jest bardzo niestabilny, ponieważ w takich warunkach jest skutecznym akceptorem elektronów. Dlatego występowanie tlenku manganu( $IV$ ) jest możliwe tylko wtedy, gdy woda jest w pełni natleniona, a $O_{2}$ stale przenika do wód porowych w osadach.
Podsumowanie
Zdjęcie przedstawia wyspę w rzucie z boku. Ponad powierzchnią znajdują się skały pokryte lasami, natomiast pod wodą wyspa przyjmuje kształt czaszki dinozaura. Źródło: www.pinterest.es, Marta Vasco, domena publiczna Odkrycie grupy Ostrander`a zmusza do ponownego przemyślenia początkowego natlenienia Ziemi. Wiele dowodów wskazuje, że $O_{2}$ zaczął gromadzić się w ziemskiej atmosferze około $2,5 mld$ lat temu podczas GOE. Jednak nowe dowody pokazują, że początkowe natlenienie Ziemi jest historią zakorzenioną w oceanie znacznie wcześniej.

Grafika interaktywna pt. "Stromatolity a obecność tlenu"

Źródło: Opracowano na podstawie Ostrander C. M., Nielsen S. G., Owens J. D., i in., Fully oxygenated water columns over continental shelves before the Great Oxidation Event, „Nat. Geosci.” 2019, t. 12, s. 186–191., domena publiczna.

Polecenie 2

Co stanowi podstawę „płuc Ziemi”? Czy to lądowe ekosystemy podnoszą poziom tlenu w atmosferze? Zapoznaj się z grafiką interaktywną, która przedstawia informacje na ten temat, a następnie przejdź do wykonania zadań.

Co stanowi podstawę „płuc Ziemi”? Czy to lądowe ekosystemy podnoszą poziom tlenu w atmosferze? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej, która przedstawia informacje na ten temat, a następnie przejdź do wykonania zadań.

RzvBWsYh7Uchs1

Ilustracja interaktywna przedstawia komórki fitoplanktonu, tworzą literę C, a na zewnątrz wystają podłużne kolce wychodzące od komórek.

Oceany Zdjęcie przedstawia plażę, na której znajdują się kamienie pokryte zielonym osadem.
Zielenice ^{domena publiczna}
Wszystkie lądowe ekosystemy razem wzięte wpływają na poziom tlenu w atmosferze tylko nieznacznie. Prawdziwych tlenotwórczych lasów nie można znaleźć na lądzie, tylko w oceanach. Można je zobaczyć tylko za pomocą mikroskopu albo aparatury dostępnej na stacjach kosmicznych.
„Płuca Ziemi” stanowi fitoplankton – mikroskopijne, fotosyntezujące organizmy wodne, na które składają się:eukarionty (organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe, np. zielenice);
prokarionty (organizmy bez jądra komórkowego, np. sinice).
Organizmy wodne Zdjęcie przedstawia obraz komórek liści prątnika, mają one mniej więcej spłaszczony sześciokątny kształt, każda komórka sąsiaduje z sześcioma innymi. Ściany komórkowe są wybarwione na jasnoniebiesko, wewnątrz znajdują się zielone kuleczki. Komórki liści prątnika.
Mikroby te przeprowadzają fotosyntezę, wykorzystując do produkcji węglowodanów i tlenu: światło słoneczne; wodę; tlenek węgla( $IV$ ).
W rzeczywistości wszystkie rośliny na Ziemi zawierają symbiotyczne cyjanobakterie (znane jako chloroplasty), które wykonują dla nich fotosyntezę do dziś.
Fitoplankton Zdjęcie przedstawia las, z drzew zwisają szare uschnięte gałęzie, na powierzchni ziemi znajduje się warstwa wody pokrytej zielonożółtym fitoplanktonem.
Unoszące się przy powierzchni zbiorników wodnych mikroorganizmy, produkują podczas fotosyntezy około osiemdziesięciu procent tlenu na Ziemi.
Fitoplankton nie tylko stanowi podstawę łańcucha pokarmowego w ekosystemach wodnych, ale jest również największym producentem tlenu. Poza tym mikroorganizmy te pochłaniają ogromne ilości tlenku węgla( $IV$ ) z atmosfery.
Zmiany klimatu a fitoplankton Zdjęcie przedstawia bardzo wychudzonego niedźwiedzia polarnego poruszającego się po lodzie.
Fitoplankton jest zagrożony zmianami klimatu, ponieważ ilość tlenku węgla( $IV$ ) w atmosferze mu nie sprzyja.
Z powodu ocieplania się wody w oceanach, poziom planktonu na przestrzeni dziesięciu lat zmniejszył się znacząco, a zimna woda z niższych partii oceanu, zasobna w niezbędne fitoplanktonowi składniki odżywcze, nie miesza się już tak łatwo z cieplejszą warstwą wody w partiach wyższych. Co za tym idzie, składniki odżywcze przedostają się do fotosyntezujących organizmów w znacznie mniejszym stopniu, dlatego ich liczba spada. W konsekwencji większa ilość tlenku węgla( $IV$ ) pozostaje w atmosferze niewyłapana przez deficytowy fitoplankton.

Ilustracja interaktywna przedstawia komórki fitoplanktonu, tworzą literę C, a na zewnątrz wystają podłużne kolce wychodzące od komórek.

Oceany Zdjęcie przedstawia plażę, na której znajdują się kamienie pokryte zielonym osadem.
Zielenice ^{domena publiczna}
Wszystkie lądowe ekosystemy razem wzięte wpływają na poziom tlenu w atmosferze tylko nieznacznie. Prawdziwych tlenotwórczych lasów nie można znaleźć na lądzie, tylko w oceanach. Można je zobaczyć tylko za pomocą mikroskopu albo aparatury dostępnej na stacjach kosmicznych.
„Płuca Ziemi” stanowi fitoplankton – mikroskopijne, fotosyntezujące organizmy wodne, na które składają się:eukarionty (organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe, np. zielenice);
prokarionty (organizmy bez jądra komórkowego, np. sinice).
Organizmy wodne Zdjęcie przedstawia obraz komórek liści prątnika, mają one mniej więcej spłaszczony sześciokątny kształt, każda komórka sąsiaduje z sześcioma innymi. Ściany komórkowe są wybarwione na jasnoniebiesko, wewnątrz znajdują się zielone kuleczki. Komórki liści prątnika.
Mikroby te przeprowadzają fotosyntezę, wykorzystując do produkcji węglowodanów i tlenu: światło słoneczne; wodę; tlenek węgla( $IV$ ).
W rzeczywistości wszystkie rośliny na Ziemi zawierają symbiotyczne cyjanobakterie (znane jako chloroplasty), które wykonują dla nich fotosyntezę do dziś.
Fitoplankton Zdjęcie przedstawia las, z drzew zwisają szare uschnięte gałęzie, na powierzchni ziemi znajduje się warstwa wody pokrytej zielonożółtym fitoplanktonem.
Unoszące się przy powierzchni zbiorników wodnych mikroorganizmy, produkują podczas fotosyntezy około osiemdziesięciu procent tlenu na Ziemi.
Fitoplankton nie tylko stanowi podstawę łańcucha pokarmowego w ekosystemach wodnych, ale jest również największym producentem tlenu. Poza tym mikroorganizmy te pochłaniają ogromne ilości tlenku węgla( $IV$ ) z atmosfery.
Zmiany klimatu a fitoplankton Zdjęcie przedstawia bardzo wychudzonego niedźwiedzia polarnego poruszającego się po lodzie.
Fitoplankton jest zagrożony zmianami klimatu, ponieważ ilość tlenku węgla( $IV$ ) w atmosferze mu nie sprzyja.
Z powodu ocieplania się wody w oceanach, poziom planktonu na przestrzeni dziesięciu lat zmniejszył się znacząco, a zimna woda z niższych partii oceanu, zasobna w niezbędne fitoplanktonowi składniki odżywcze, nie miesza się już tak łatwo z cieplejszą warstwą wody w partiach wyższych. Co za tym idzie, składniki odżywcze przedostają się do fotosyntezujących organizmów w znacznie mniejszym stopniu, dlatego ich liczba spada. W konsekwencji większa ilość tlenku węgla( $IV$ ) pozostaje w atmosferze niewyłapana przez deficytowy fitoplankton.

Grafika interaktywna pt. "Fitoplankton"

Źródło: GroMar Sp. z o.o., opracowano na podstawie Witman S., World’s Biggest Oxygen Producers Living in Swirling Ocean Waters, „Journal of Geophysical Research: Oceans” 2017, online: https://eos.org/research-spotlights/worlds-biggest-oxygen-producers-living-in-swirling-ocean-waters; NASA: The Ocean’s Green Machines: https://www.youtube.com/watch?time_continue=305&v=ZsRSqPAL7Mc, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1KiSMc2OkPpj

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie 2

Opisz krótko czym jest Wielkie Wydarzenie Oksydacyjne.

RWWdm7V2PMeb8

Wielkie Wydarzenie oksydacyjne mówi o zmianach, jakie zachodziły w atmosferze ziemskiej między $2,5$ a $2,3$ miliarda lat temu.

Wielkim Wydarzeniem Oksydacyjnym nazywa się zapis istotnych zmian zachodzących między $2,5$ a $2,3$ miliarda lat temu w ziemskiej atmosferze. W skrócie można powiedzieć, że jest to czas, gdy mikroby oceaniczne ewoluowały, wytwarzając tlen poprzez fotosyntezę. Wówczas $O_{2}$ po raz pierwszy zgromadził się w ziemskiej atmosferze i pozostał do tej pory.

Ćwiczenie 3

Zapisz, co wykorzystują mikroorganizmy do produkcji węglowodanów i tlenu w czasie przeprowadzania fotosyntezy.

ROBgwqBn19QgX

Wykorzystują światło słoneczne, wodę oraz tlenek węgla( $IV$ ).

Przeczytaj

Wirtualne laboratorium