Prof. Dr. İzver ÖZKAR ÖNGEN

Transkript

1 JEOLOJİK ZAMAN SÜRECİNDE YERKÜRE NİN EVRİMİ (TARİHSEL JEOLOJİ) Prof. Dr. İzver 19 Mart

2 JEOLOJİK ZAMAN SÜRECİNDE YERKÜRENİN EVRİMİ (TARİHSEL JEOLOJİ) Bu derste göreceğiniz konular aşağıdaki sorularınızı yanıtlayacaktır: - Gezegenler arasında Yerküreyi ayrıcalıklı yapan özellikler hangileridir? - Zaman içinde Yerkürenin atmosferi ve okyanuslar nasıl oluştu? - İlk karalar nasıl oluştu? - Süper kıta döngüsü nedir? - Yer geçmişinde en önemli olaylar hangileridir? - Kambriyen patlaması nedir? - Jeolojik geçmişte yaşam nasıl şekillendi? Yerküre uzun ve karmaşık bir geçmişe sahiptir. Kıtaların ayrılması ve çarpışması ile yeni okyanus havzaları ve dağ bölgeleri oluştu, zaman içinde yaşam şekillerinde yoğun ve keskin değişimler gelişti. Değişimlerin çoğu bir kaplumbağa hızı ile bizlerin fark edemeyeceği çok yavaş bir şekilde gelişti. İnsanın bu evrimin farkına varması çok güncel bir olaydır. Evrim sadece yaşam şekillerinin değişimine bağlı olmayıp, bir bütün halinde Yerkürenin tüm katmanlarını ilgilendirmektedir: atmosfer, hidrosfer, jeosfer ve biyosfer (Şekil 1). Şekil 1: Jeolojik zamanın sürecinde Yerküre katmanları beraberce evrilmişlerdir. 2

3 Bu değişimler, teneffüs ettiğimiz havada, okyanusların bileşimi ve dinamiğinde, litosfer levhalarının hantal hareketleri ve dağ oluşumlarında, yaşam şekillerinin geniş evrimsel dağılımında gözlenmektedir. Yerkürenin bir katmanındaki değişimler diğerlerini de etkilemektedir. Eşsiz Yerküre Bugüne dek Evrende yaşam koşullarının var olduğu bilinen tek gezegen, pekte büyük boyutlu olmayan Yerküre; orta boyutlu yıldız olan Güneş etrafındaki yörüngesinde dolaşmaktadır. Yaşam, Yerkürenin her bölgesine yayılmıştır: sıcak çamurlu su kaynaklarında olduğu gibi soğuk Antartik buzul örtüsünün altında da varlığını sürdürmekte, insanın da dâhil olduğu kısıtlı alanlara yayılmıştır. Okyanuslar yeryüzünün %71 ini kapsar, su seviyesinin altında yüksek seviyedeki basınç nedeniyle ciğerlerimiz buna dayanamaz. Buna ek bazı kıtasal alanlar çok derin veya çok yüksek irtifada olup, yaşam düzeni için güç koşullara neden olmaktadır (Şekil 2). Evrene ait bugünkü bulgularımıza göre ve de diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerde şimdilik yaşamın sürdürülebildiği tek gezegen Yer dir. Hangi rastlantısal oluşumlar Yerin bu dengi organik yaşama olanak verdiğini açıklayabilir? Yerküre, bugün gördüğümüz gibi değildi! İlk oluşum anında magma okyanuslarını barındırabilecek şekilde sıcak bir kütle halindeydi. Sonra birkaç yüz milyon yıl boyunca uzay kütlelerinin bombardımanı ile Ay yüzeyinden tanıdık olan krater-çukur görüntülerin aynisi Yeryüzünde de bulunmaktaydı. Jeolojik anlamda, atmosferdeki oksijen miktarının artışı ve karmaşık organizmaların ortaya çıkışlarının geç aşamalarda gelişmiş olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla yaşam koşulları açısından Yerküre uygun konumda, doğru zamanda bulunan doğru gezegendir. Şekil 2: Yeryüzünün en yüksek zirvesi Everest dağına çıkan dağcılar. Bu yükseklikte havadaki oksijen miktarı deniz seviyesindeki değerin 1/3 ü kadardır. 3

4 Doğru gezegen Diğer gezegenler arasında Yerküreyi sıra dışı yapan özellikler hangilerdir? Sırayla ele alalım: 1. Eğer Yerküre boyutsal olarak daha iri olsaydı (daha masif bir kütle) çekim gücü o denli artacaktı. Dev gezegenler gibi Yerküre kalın ve amonyak-metan, olasılı olarakta hidrojen ve helyum bileşimli kötü bir atmosfere sahip olacaktı. 2. Eğer Yerküre boyutsal olarak daha ufak olsaydı o zaman oksijen, su buharı ve diğer uçucu maddeler uzayda kaybolacaktı. Ay ve Merkür de atmosfer bulunmaz, dolayısıyla yaşam koşulları da olgunlaşmamıştır. 3. Eğer Yerküre plastik astenosfer katmanı üzerinde katı litosfer katmanını bulundurmasaydı, levha tektoniği oluşumları gerçekleşmeyecek, kıtalar hiçbir şekilde oluşmayacaktı! Bunun sonucunda tüm yeryüzü çok derin olmayan bir su örtüsü ile kaplanmış olacaktı! 4. En çarpıcı olarakta ergimiş kütle olan Yer çekirdeği olmasaydı; yaşamda var olmayacaktı. Çekirdekteki demirin akışı sağlanmadığı anda Yerin manyetik alanı da oluşamazdı. Bu manyetik alanın görevi Güneşten gelen ölümcül kozmik ışınlara (güneş rüzgârı) karşı Yeryüzünü bir kalkan gibi korumaktır. Uygun konum Gezegendeki canlı yaşamın var olmasının en önemli nedeni Güneş Sistemindeki konumudur. Yerin konumu bu açıdan mükemmeldir: 1. Eğer Yer Venüs gibi Güneşe biraz daha yakın olsaydı (% 10 kadar ) atmosfer sera etkisi nedeniyle CO 2 gazından oluşur, bunun sonucunda da organizmaların dayanamayacağı yüksek sıcaklıklar Yeryüzü ne egemen olurdu. 2. Eğer Yer, konumu ile Güneşe biraz uzakta olsaydı (uzaklığın % 10 kadar) olaylar tersine gelişirdi, yani Yeryüzü aşırı soğuk olurdu ve belki de tamamen buzullarla kaplı olurdu. 3. Yer orta boylu bir yıldız olan Güneş e bağlıdır ve bunun yaşı da yaklaşık 10 Gy kadardır. Tüm bu sürede ısı enerjisi sabit bir şekilde yayılmıştır. Bunun aksine dev yıldızlar nükleer yakıtlarını yüzlerce milyon yıl sürede tüketip sönerler. Bu aslında insan gibi yüksek yaşam şekillerinin evrimini için kısa bir süreçtir. 4

5 Doğru zaman Yer in oluşumunda tesadüf ve zamanlama iyi bir ölçüttür. Yer deki en ilkel yaşam formları 3.8 Gy öncesi ortaya çıkabilmiştir. Bu andan beri Yerküre geçmişindeki önemli fiziksel değişimler ortam koşullarına göre gelişmiştir. Bunlardan en önemli iki olay aşağıdakilerdir: 1. Modern atmosfer bileşiminin gelişmesi: Yerkürenin ilkel atmosferinde olasılıkla su buharı ve CO 2 yanında az miktarda diğer gazlar vardı, serbest oksijen bulunmuyordu. Neyse ki; mikroorganizmalar fotosentez yoluyla oksijen ürettiler. Yaklaşık 2.2 Gy önce atmosferde serbest oksijen yoğunlaştı. Sonuçta; günümüz canlılarının ataları ortaya çıktılar. 2. Yaklaşık 65 My önce Yerküre üzerine 10 km çapında bir meteor parçası çarptı. Dinozorlar da dâhil olmak üzere tüm bitki ve hayvanlardan çoğunluğu toplu bir katliamla kayboldu (Şekil 3). Tesadüf bir olay olmamakla birlikte dinozorların yok oluşu ile diğer memeli canlı türlerinde günümüze dek uzanan hızlı bir evrim başladı. Eğer bu olay gerçekleşmeseydi memeliler, sıçan büyüklüğünde toprak altında yaşayan canlılar halinde kalacaklardı. Şekil 3: Moğolistan ın Gobi çölünde bir paleontolog dinozor fosilini çıkarmaya çalışırken. Birçok gözlemler Yerküre oluşumunda yaşama elverişli doğru koşulların ortaya çıktığını anlatmaktadır. Araştırmacılara göre yıldız sistemimizde canlı yaşamını sağlayabilecek en iyi 5

6 koşullar Yerkürede bulunuyor. Bu bölümde hem Yerkürenin hem de buna paralel olarak yaşamın evrimini öğreneceğiz. Bu yolculuğa 4.5 Gy önceden hem Yerküre, hem de atmosferin oluşumu ile başlıyoruz. Sonra bugünkü fiziksel görünüşe kadar ve bu zaman aralığındaki Yer canlı varlıkları anlatılacaktır. Bu bağlamda jeolojik zaman çizelgesini bir kez daha izlemek gereklidir (Şekil 4). Şekil 4: Jeolojik zaman çizelgesi. Sayısal değerler günümüzden önce milyon yılı gösterir, çizelge göreceli yaşlandırma ile oluşturulmuştur. Prekambriyen üst zaman olarak tüm jeolojik geçmişin % 88 ini içerir. 6

7 Bir gezegenin doğuşu Büyük patlama (Big Bang) teorisine göre; gezegenimizin ilk oluşum anı 13.7 Gy dayanır, büyük bir patlama sonucunda evrene madde saçılmıştır (Şekil 5). Başlangıçta atomik parçalar (proton, nötron ve elektronlar), ardından da kalıntılar soğudukça en hafif olan hidrojen ve helyum elementleri oluştu. Birkaç 100 My sonra gazları içeren bulutlarda yoğuşmalar sonucu, oluşum yerlerinden kaçan galaktik sistemin parçaları olan yıldızlar meydana geldi. 7

8 Şekil 5: Yerkürenin ilk zamanlarındaki olaylar serisi. Gy = milyar yıl, My = milyon yılı göstermektedir. Gazların yoğunlaşması ilk yıldızları meydana getirdi, ısınma da nükleer füzyonu oluşturdu. Yıldızların merkezinde hidrojen atomları helyum atomlarına dönüşürken ışınlama ile enerji (ısı, ışık, kozmik ışınlar) açığa çıktı. Astronomlara göre, Güneşten daha yoğun yıldızlarda termonükleer reaksiyonlar sonucu atom sayısı 26 olan demire kadar tüm elementlerin meydana geldiği hesaplanmıştır. Daha büyük atom sayılı elementler ise Güneşten kat daha yoğun bir yıldızın çok yüksek sıcaklıklarda patlaması sonucu ortaya çıkmıştır. Bu şekildeki bir süpernova olayında patlayan bir yıldız tüm ağır elementlerin uzaya dağılmasını sağlamaktadır. Bu kalıntılardan Güneş ve Güneş sistemi oluşmuştur. Dolayısıyla Big Bang senaryosuna göre vücudumuzda bulunan elementler milyarlarca yıl önce yıldızların merkezinde gelişmiştir. Mücevher olarak kullandığınız altın ise trilyonlarca km uzakta bir süpernova patlaması ile oluşmuştur. Küçük parçalardan ilk gezegenlere Yerküre 4.5 Gy önce toz ve gazlardan olan ve dönmeye başlayan bulut güneş nebulasından diğer gezegenlerle birlikte oluşmuştur. Güneş nebulası daralmaya başlamasıyla maddeler merkezde bir araya gelip ilk güneşi ortaya çıkarmıştır. Diğer nebula kısmı ise yassılaşmış döner bir disk şeklini almıştır. Disk içinde maddelerin çarpışması ile gittikçe büyüyen asteroid boyutunda parçalar meydana gelir, bunlara küçük gezegenler (planetesimal) denir. Her planetesimalin yapısı sıcak Güneşe olan uzaklığına bağlıdır. Bu güne dek Merkür yörüngesinde nebuladan metallik parçalar toplanırken, buna karşın Yerküre yörüngesinde hem metalik hem silikatlı parçalar toplanmıştır. Daha uzakta Mars yörüngesinin ötesinde buz, karbon dioksit, metan ve amonyak bulunmaktaydı. Bu maddelerin yörüngelere çarpması ve eklenmesiyle sekiz gezegen ve ayları oluşmuştur (Şekil 5). Yerküre nin geçmişinde Mars boyutunda, iç kısmı henüz ergimiş malzeme ile dolu bir kütle aniden Yeryüzüne çarptı. Bu çarpışma ile uzaya fırlatılan irili ufaklı parçalar Yer etrafındaki bir yörüngede tutularak sonra da birleşerek Ay ortaya çıkmıştır. Yerkürenin eski evrimi Uzayda bulunan parçalar yüksek hızla Yeryüzüne çarpıp radyoaktif çözünme devam edince gezegenimizde sıcaklık sürekli artmıştır. Bu esnada çok sıcak olan iç kısım demir ve nikelin ergime sıcaklığına kadar ulaşmıştır. Ağır olan metal damlaları batarken, bildiğimiz ağır 8

9 Yerküre çekirdeğini oluşturmuşlardır. Ergimiş çekirdek ile beraber Yerkürenin başlangıçtaki homojen bir bileşiminin ardından ve maddelerin yoğunluğuna bağlı kalarak birkaç katman gelişmiştir (Şekil 5). İlk ısınma, yüzeyden birkaç yüz kilometre derinliğinde magma okyanusları şeklinde sonuçlanır. Magma okyanusunda ergimiş kısım yüzeye yaklaşırken ince bir kabuk oluşumu da sağlanmış olur. İlk kabuk olası bütünüyle bazalt bileşimindeydi. Bu süreçte levha tektoniğinin işlediği bilinmemektedir. Ancak üst mantoda kuvvetli sıcak akan ergimiş kısım devamlı kabuk bileşimini işliyordu. Sonuçta; kimyasal farklılaşma geliştikçe Yerkürenin üç ana katmanı ortaya çıkmaya başlar: Merkezde demir çekirdek, dış ince kabuk ve ikisinin arasında olan en kalın katman manto. Ayrıca buradan kaçan en hafif malzemeler (su buharı, karbon dioksit ve diğer gazlar) atmosferde ve sonra okyanuslarda toplanırlar (Şekil 6). Şekil 6: Yeryüzünün 4 Gy önceki temsili resmi. O zamanda volkanik faaliyet zirvedeydi ve ilkel atmosfer ve okyanuslar oluştu. İlk yaşamı ise tümsek benzeri yapılar olan stromatolitler (alg) oluşturdu. 9

10 Atmosfer ve okyanusların kökeni Atmosferimiz olmasaydı Yeryüzü yaklaşık 15 derece soğuk olacaktı. Mars yüzeyinde buzulların bulunmasına karşın Yeryüzü nde ise okyanuslardaki buharlaşan suyun yağmur şeklinde geri dönüşümü ile hidrolojik döngü çalışmaktadır. Atmosferde bazı gazlar sera etkisi de yaratmaktadır. Bugün teneffüs ettiğimiz havanın % 78 azot, % 21 oksijen, yaklaşık % 1 argon (inert gaz) ve çok küçük oranlarda karbondioksit, su buharından meydana gelmektedir. Ancak Yeryüzü atmosferi 4.5 Gy öncesi bugünkünden çok daha farklıydı! İlk atmosfer Yerküre oluştuğunda atmosfer bileşiminde nebula aşamasındaki gazlar egemen olmalıydı: hidrojen, helyum, metan, amonyak, karbondioksit ve su buharı. Bunlardan en hafifleri olan hidrojen ve helyum olasılıkla Yerçekiminin zayıflığından uzaya kaçmıştır. Diğer gazların büyük bir çoğunluğu ise genç yıldızdan kaynaklanan Güneş rüzgârı ile uzaklaştırılmıştır. Tüm yıldızlar gibi Güneşte - T-Tauri denilen aşamada - ilk anlarda çok şiddetli güneş rüzgârı yaymaktaydı. Yerkürenin ilk kalıcı atmosferi; Yerin içindeki malzemelerde kapanlanmış gazların serbestleşmesiyle oluşmuştu. Bugün bile gaz çıkışı çok sayıdaki volkanik püskürmelerle devam etmektedir (Şekil 7). Ancak ilk anlarda, ergimiş kütlelerin döngüsüyle artan şiddetli sıcaklıklar ile gaz çıkışı çok yaygındı. Bu gazların bileşimi bugünkü volkanik gaz bileşimlerine yakın olmalıdır. Magmanın kimyasal bileşimine bağlı olarak günümüz volkanik gaz bileşiminde % su buharı, % 5-30 karbondioksit, % 2-30 kükürtdioksit ve daha az oranda azot, klor, hidrojen ve argon bulunmaktadır. Bu bağlamda ilk atmosferin bileşimi öncelikle su buharı, karbondioksit, az oranda diğer gazlar ve azot içerirken, serbest oksijen ise henüz yoktu. Atmosferde ilk oksijen Yeryüzü soğudukça su buharı yoğunlaşarak bulutlar ortaya çıkmış, fırtına şeklinde yağmurlar başlamıştır. Su kütlesi hacmi artarak çukur yerleri doldurdu ve okyanuslar meydana geldi. Yaklaşık 3.5 Gy önce okyanuslardaki bakteriler fotosentez yoluyla oksijenin suda çözünmesini sağladı. Bu işleyişte organizmalar Güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve su ile organik maddeler üretebildi (şekerdeki enerji moleküllerinin hidrojen ve karbon 10

11 bulundurması gibi). Muhtemelen ilk bakteriler, hidrojen kaynağı olarak su yerine hidrojen sülfür (H 2 S) kullandı. Bununla birlikte ilk bakterilerden cyanobakteri (mavi algler) fotosentez yoluyla oksijen üretebildi. Şekil 7: Yeryüzünde ilk kalıcı atmosfer gaz serbestleşmesi ile bugün de süren volkanik faaliyetler sonucunda oluştu. Alaska da Agustin volkanı. Başlangıçta oksijen diğer atom ve moleküller arasındaki kimyasal reaksiyonlarla ve öncelikle demir tarafından tüketildi. Demir ise okyanus suyunda denizaltı volkanizması sonucunda kara duman bacaları yoluyla ortaya çıktı. Demirin oksijene olağanüstü bir yakınlığının sonucu demir oksit pas şeklinde ve denizin dibinde sediment şeklinde çökelir. Böylece eski zamanların demirli ve çörtlerden oluşan bir istifi ortaya çıkmıştır. Bu kaya birimine bantlı demir formasyonları denir (Şekil 8). Bantlı demir formasyonlarının çökelme yaşı 3.5 ile 2 Gy arasında bulunur, bu sahalar ise günümüzün büyük ekonomik demir yataklarıdır. 11

12 Şekil 8: Bantlı demir formasyonları Prekambriyen de oluştu. Bu kaya birimleri fotosentez ile ortaya çıkan oksijenin kimyasal reaksiyonlarla demire bağlanması ile oluşmuştur. Ortamda bulunan demir kullanıldığında ve organizmalar gittikçe yüksek değerlerde oksijen ürettiklerinde oksijen bu kez atmosferde birikmeye başlar. Kayalarda yapılan kimyasal analizlerden en erken 2.2 Gy önce atmosferde oksijen yoğunlaştığı anlaşılmaktadır. Giderek artan oksijen miktarı 1.5 Gy önce bugünkü seviyesine ulaşmıştır. Serbest oksijenin var olması ile yaşam koşulları da sağlanmış olmaktadır. Atmosferde oksijen bolluğunun bir başka yararı da oksijen (O 2 ) moleküllerinin mor ötesi ışınlamadan etkilenerek ve sonuçta ozon (O 3 ) oluşumuna yarar sağlamasıdır. Bugün ozon tabakası yüksek atmosferde, stratosferde bulunur ve mor ötesi ışınları absorbe eder. Canlı yaşamında ölümcül etki yapan Güneş ışınmasından korunmayı da gerçekleştirir. Deniz canlıları her zaman bu ışınlardan okyanus suyu ile korunmuş olup, kıtalarda ise bu andan itibaren canlı yaşamını sağlayacak koşullar gelişmiştir. Okyanusların evrimi Yaklaşık 4 Gy önce tüm okyanuslar % 90 kadar suyla dolmuş durumdaydı. İlkel atmosferde bol karbon dioksit, kükürt dioksit ve hidrojen sülfür bulunduğu için asit yağmurları sürekliydi. 12

13 Böylece, Yer in ilk kabuk kısımları hızlı bir ayrışma-bozunma aşamasından geçmişti. Serbestlenen sodyum, kalsiyum, potasyum ve silis gibi çeşitli atom ve moleküller yeni okyanus havzalarına taşındı. Çözünmüş moleküllerin bir kısmı havza tabanında birikerek sedimentleri oluşturdu. Diğerleri ise; okyanus suyunun tuzluluğunu sağladılar. Günümüz okyanus suyu % 3.5 çözünmüş tuz (genellikle NaCl) içermektedir. Sularda tuzluluk ani bir yükselişten sonra son 1 Gy da sabit bir değere ulaşmıştır. Okyanuslar ayni zamanda büyük miktarda karbon dioksiti depolarlar. Bu çok önemlidir, çünkü karbondioksit sera gazı etkisi nedeniyle atmosfer ısınabilir. Bir zamanlar Yerküre ye çok benzer olan Venüs atmosferinde bugün % 97 karbon dioksit bulunur. Dolayısıyla Venüs yüzeyinde 475 o C gibi yüksek sıcaklıklar (kurşunu eritebilen derece) egemendir. Aslında karbon dioksit suda çözünmüş halde bulunur, diğer moleküllerle birleşerek çeşitli kimyasal çökeltileri oluşturur. Bu şekilde oluşan en yaygın bileşik kalsiyum karbonattır (CaCO 3 ) ve en yaygın olarak kireçtaşı kayalarının ana malzemesidir. Daha sonraları denizel canlılar sudan kalsiyum karbonat moleküllerini alarak kavkı ve diğer sert iskeletlerini yapılandırırlar. Trilyonlarca mikro organizma, foraminifer gibi canlılar ölünce deniz dibinde birikir. Günümüzde kalın tebeşir katmanları bu şekilde oluşmuştur (Şekil 9). Karbon dioksit mokelüllerini barındırdıkları için mikro organizmalar atmosferde oluşabilecek sera etkisini de önemli ölçüde azaltırlar. Şekil 9:Önemli tebeşir katmanları yaygın olarak İngiltere nin Dover sahili ile karşısındaki Fransa nın Normandiya sahillerinde gözlenir. 13

14 Prekambriyen tarihi: Yerküre kıtalarının oluşumu Yer tarihinin ilk 4 Gy geçmişi Prekambriyen devri olarak bilinir. Yaklaşık % 90 zaman aralığını kapsayan bu devir iki üst zamana (Eon) ayrılır: Arkeen (eski zaman) ve devamında Proterozoyik (eski yaşam). Prekambriyen için şekil 4 te sağ tarafa baktığımızda, burada Prekambriyen ile Fanerozoyik üst zamanları arasındaki farkları görebiliriz. Eski zamana (Arkeen) ait bilgilerimiz oldukça az olup, bu zamana ait kaya birimleri sonradan oluşan levha tektoniği, erozyon ve çökelme oluşumları ile örtülmüştür. Ayrıca Prekambriyen kaya katmanlarında fosil bulma olanağı da oldukça kıt ve karşılaştırma olanakları ise kısıtlıdır. Üstelik metamorfizma ve deformasyon eski kayaların görünüşünü silmiştir. Dolayısıyla Prekambriyen bazı bölümleri eksik bir kitaba benzetilebilir. Bunlara rağmen ilk zamanlarda Yeryüzü ne yakın kısımlarda büyük magma denizleri olduğuna ait kanıtlar bulunmaktadır. Bu ilkel malzemeden Yer in ilkleri (atmosferi, okyanusları ve kıtaları) doğmuştur. İlk kıtalar Yeryüzünde insanların % 95 i kıtalarda yaşar. Burada volkanik adalara yerleşmiş olanlar hariçtir, çünkü bunlar kalınlaşmış okyanus kabuğu olan adalarda yaşamaktadır. Kıta kabuğunu okyanus kabuğundan ayıran özellikler hangileridir? Okyanus kabuğu öncelikle daha yoğundur (3.0 gr/cm3), homojen bileşimli bazaltik katmanlar üst manto bölümsel ergimelerinden dolayı ortaya çıkmıştır. Okyanus kabuğu daha incedir, ortalama 7 km kalınlıktadır. Olağan dışı kalın okyanus kabuğu okyanus platoları şeklinde manto sorguçları bölgelerinde yer almaktadır (sıcak nokta volkanizması). Diğer taraftan kıta kabuğu çok çeşitli kaya türlerinden, ortalama kalınlığı 40 km ve yoğunluğu genellikle 2.7 gr/cm3 olan silikat mineralli kayalardan, örneğin granitlerden, oluşmaktadır. Yukarıdaki değerler önemli farklardır: Okyanus kabuğu yoğun ve ince olduğu için çoğun derin deniz diplerinde yer alır (tektonik hareketlerle yüzeye ulaşmış olanlar hariç). Kıta kabuğu oldukça kalın ve daha az yoğun olduğundan deniz seviyesinin üzerinde yaygın olarak bulunur. Hatırlamak gerekirse okyanus kabuğu manto içine dalmaya geçebildiği gibi, kıta kabuğu bu duruma her zaman dayanmıştır. KITA KABUĞUNUN OLUŞUMU: Olasılıkla Yerkürenin ilk kıtası bugün okyanus tabanındaki bazaltların bir benzeriydi. Ancak o zamandaki bu kayalar bugün mostra vermediğinden yinede emin olamamaktayız. Arkeen zamanında manto içindeki sıcak magma 14

15 döngüsü bu katılaşmış malzemeleri tekrar manto içlerine çekmiştir. Lav göllerinin üzerinde yüzen kabuk alttan gelen taze lavlar tarafından defalarca özümlenmiştir (Şekil 10). Korunmuş en eski kıta parçaları (3.5 Gy dan biraz eski) küçük ve yüksek deformasyona uğramış sahalar olup, bazı genç kıta kabuğu arasında sıkışmış bir görünüştedir (Şekil 11). Bilinen en eski kayalar; 4 Gy yaşlı Kanada nın Slave bölgesindeki Acasta gnays kayalarıdır. Avustralya Jack Hills yöresinde bulunan ve zirkon yaşları ise 3.8 ila 4.4 Gy arasında olanlardır (bu örnek Jeoloji Müzemizde bulunmaktadır). Şekil 10: Lav gölü üzerinde rift deseni. Lav göllerini üzerleyen kabuk alttan gelen taze lavlar tarafından özümlenmiştir. Kıtasal kabuğun oluşumu aslında Yer malzemelerinin çekimsel toplanmasının bir sürecidir. Metalik çekirdek ve taş manto oluştuktan sonra düşük yoğunluklu silikat mineralleri mantodan yavaşça çekilerek kıta kabuğunu oluşturur. Bu sırada ultramafik manto kayaları (peridotit) bazalt kayalarını ve bunların çok az bir kısmının kristalizasyonu da kuvarslı kayaları oluşturdu. Ancak silisli kayaların Arkeen de oluştuğu hakkında çok az bulguya sahibiz. Bazı jeologlar, Yerküre nin eski tarihinde levha hareketlerini, ilaveten sıcak nokta volkanizmasının da etkin rolünü savunurlar. Ancak, Arkeen döneminde manto bugüne karşın daha ısınmış olduğundan bu iki oluşum en etkin biçimde gerçekleşmiştir (bugün sıcak nokta volkanizması ile çok geniş kalkan volkanlar ve okyanus platoları oluştuğu bilinmektedir). Ayni zamanda okyanus kabuğunun dalma batmasıyla volkanik ada yayları da oluşur. Oldukça 15

16 küçük ve ince kıtasal parçalar büyük duraylı kıtaların oluşumunda ilk aşama olarak değerlendirilir. Şekil 11: Grönland da bulunan Isua kayaları Yerkürenin en eski kayaları arasında olup 3.8 Gy yaşlıdır. KITASAL KABUKTAN KITALARA: Bir modele göre; büyük kıta kütlelerinin büyümesi çeşitli kara parçalarının çarpışması (kollüzyonu) ve birleşmesi ile ortaya çıkmıştır (Şekil 12). Bu çarpışma kıta parçaları arasında sıkışan sedimentlerin deformasyonunu ve metamorfizmasını gerçekleştirdi, kıta kabuğu inceldi ve/veya kalınlaştı. Çarpışma bölgelerinde en derin yerlerde kalınlaşan kabukta bölümsel ergimeler silisli ergiyikleri oluşturdu ve bunlar üst düzeylere sokuldular. Sonuçta; çok büyük kıta kütleleri kratonlar (kalkanlar) ortaya çıktı. Kratonların çarpıştığı yerlerde ise büyük dağ oluşum kuşakları gelişti (bugün Avrasya ve Hint kıtaları arasındaki Himalaya dağları gibi). Şekil 13 te Arkeen ve Proterozoyik zamanlarında oluşan kıta kütlelerinin dağılımı gösterilmektedir. Prekambriyen; Yerküre kıtalarının oluşturulduğu zaman aralığıdır. Ancak önemli kıta parçaları da yok olmuştur. Kıta parçaları iki yoldan kaybolmaktadır: bozunma-aşınma ve Yer mantosuna doğru dalma. Ancak bundan 3 Gy önce kıta kütleleri oldukça büyük boyutlara ulaştığından mantoya dalma konusunda direnir, dolayısıyla kıtasal yıkım olayında erozyon ön plana çıkmaktadır. Prekambriyen sonunda Yerküre de kıta kütlesinin % 88 i oluşmuştu. Özetle karalar (terranes=karalar birliği), kıta kütlelerinden oluşmuş ve karaların kollüzyonu da kıtasal büyümeyi sağlamıştır. 16

17 Şekil 12: Bir modele göre büyük kıta kütlelerinin büyümesi çeşitli kara parçalarının çarpışma (kollüzyon) ve birleşmesiyle ortaya çıkmıştır. Volkanik adalar ve okyanus platoları da bu olaya katılmıştır. Şekil 13: Arkeen ve Proterozoyik zamanlarında oluşan ve bu güne kadar varlığını sürdüren kıta kalkanlarının dağılımı. 17

18 Şekil 14: Kuzey Amerika karasının oluşumunda rol oynayan kıta kütleleri ve bunlarla ilgili yaşlar. Prekambriyen döneminin süper kıtaları Süper kıta var olan tüm kıtaları kapsayan ana kıtadır. Pangea en son bilinen süper kıta olmasına karşın olasılıkla daha önceleri diğer süper kıtalarda olmalıydı. Bundan daha eski Rodinia adlı bir süper kıta 1.1 Gy önce Proterozoyik te bulunuyordu. Henüz araştırma safhası tamamlanmamış olmasına karşın Rodinia nın Pangea dan daha değişik bir görünümde olduğu şüphesizdir (Şekil 15). Kesin bir bulgu ise Kuzey Amerika nın bu süper kıtanın merkezinde olduğudur! Günümüzden My öncesi Rodinia parçalanmaya başladı ve kıta parçaları dağıldı. Prekambriyen sonuna doğru birçok kıta parçası Güney yarımkürede toplanır ve Gondwana adlı süper kıtayı oluşturur. Günümüz kıtaları Güney Amerika, Afrika, Hindistan, Avustralya ve Antartika Gondwana ya aitti (Şekil 16). Diğer kıtalar ise Kuzey Amerika, Kuzey-Batı Avrupa ve Kuzey Asya olarak dağılmıştı. 18

19 Şekil 15: Rodinia süper kıtasını gösteren modellerden bir tanesi anlaşılması bakımından 1 Gy yerine kıtaların bugünkü sınırları gösterilmiştir). (kolay SÜPER KITA DÖNGÜSÜ: Kıta kırılması ve dağılmasından sonra tekrardan bu parçaların birleşerek tek bir kütle oluşturması arasında geçen sürece süper kıta döngüsü denir. Bunun kıtaların oluşumunda etkinliği kesin olup, bunun yanı sıra olağanüstü küresel iklim değişikliklerine ve deniz seviyesi dalgalanmalara neden olduğu da bilinmektedir. İKLİM VE SÜPER KITALAR: Kıtaların yayılması, okyanus akıntı yollarının ve rüzgâr yönlerinin değişmesine, sıcaklık ve yağmur dağılımına etken olmuştur. İklim değişimlerinin güncel bir örneği Antartika buzul örtüsüdür. Doğu Antartika 100 My dan fazla sürede Güney Kutbu konumunda kalmasına karşın ancak 25 My önce buzulla kaplanmaya uğramıştır. Bu zaman öncesinde Güney Amerika kıtası ile Antartika arasında kara bağlantısı bulunmaktaydı. Kıta parçalarının bu şekildeki konumu okyanus sıcak su akıntılarının Şekil 17A da gösterildiği gibi Antartika sahillerinde dolaştığını belirlemiştir. Benzer şekilde bugün Golfstream akıntısı İzlanda nın büyük bir kısmının buzulla örtülmesini önlemektedir. 19

20 Şekil 16: Prekambriyen devrinin sonuna doğru 600 My önce Yeryüzünde kıtaların dağılımı. A. Güneydeki kara parçaları tek bir süper kıta Gondwana adı altında birleşmiştir. B. Bu süper kıta dışında diğer kıtalar ise Kuzey Amerika, Kuzey-Batı Avrupa ve Kuzey Asya olarak görülür. Ancak Güney Amerika Antartika dan koptuğundan beri kuzeye doğru yayılmış ve okyanus akıntısının batıdan doğuya doğru Antartika sahilinden dolaşmasını sağlamıştır (Şekil 19 ve 17B). West Wind Drift adlı bu akıntı Antartik sahillerine güneye inecek sıcak su akıntılarının ulaşmasını engellemektedir. Bunun sonucunda kalın bir buzul örtüsü Antartika yı kaplamaktadır. 20

21 Şekil 17: Okyanuslarda egemen olan akıntıların 50 My önceki ve günümüzdeki dolaşımı. Güney Amerika ile Antartika birbirinden ayrıldığında West Wind Drift akıntısı oluşmuş ve Antartika sahillerinin sıcak su akıntılarının ulaşmasını engellenmiş ve buzul örtüsünün gelişimini sağlamıştır. Büyük kraton kütlelerinin çarpışması ve dağ oluşumu kuşakları yersel veya bölgesel iklim değişimlerini sağlamışlardır. Dağlar, yüksek irtifa nedeniyle oldukça düşük sıcaklıkların hüküm sürdüğü bölgeleridir. Yüksekliklerdeki soğuk hava nemi absorbe ederek, aşağılara kuru havanın akmasını sağlar. Yüksek vadilerde, Himalaya dağları gibi, buzullar akmaktadır. Erken Prekambriyen döneminde yaşam ilkel formlarla (bakteri) temsil edilmekteydi, ancak çok az sayıda fosil kayıtları bulunduğundan iklim hakkındaki bilgilerde oldukça kısıtlıdır. Ayrıca, kayalardaki bulgulardan Prekambriyen ve diğer zamanlarında birçok kez buzullaşma olaylarının gerçekleştiği anlaşılmaktadır. SÜPER KITALAR VE DENİZ SUYU SEVİYESİNDEKİ DALGALANMALAR: Jeolojik geçmişte kıtaların birleşmesi veya ayrılmasına bağlı olarak sayısız deniz seviyesi değişimleri kaydedilmiştir. Su seviyesi yükseldiğinde veya karaların ortalama yükseltisi erozyon-tektonik olaylarla azaldığında sığ su kütleleri kıtaları istila etmiştir. Sonuçta; yaygın ve kalın (birkaç 100m) denizel sedimentlerin çökelimi gerçekleşmiştir. Su seviyesi yükselimleri genellikle küresel boyutta ısınmanın ve buzul kütlelerinin eridiği zamanlarla çakışmaktadır. Doğal olarak küresel soğuma ile de buzul örtüsü bu kez yaygın hale gelmekte, deniz suyu seviyesi alçalmakta, sığ denizler kıta kenarlarından çekilerek kıta kenarlarının açığa çıkmalarına neden olmaktadır. 21

22 Süper kıta döngüsü ve su seviyesindeki dalgalanmaların okyanus tabanı yayılma hızı ile doğrudan ilişkisi vardır. Bugün doğu Pasifik te olduğu gibi yayılma hızı yüksekse sıcak okyanus kabuğu oluşumu da hızlıdır. Soğuk kabuğa göre sıcak okyanus kabuğu daha az yoğun ve daha büyük hacimleri bulunduruyorsa hızlı açılma zonları okyanus havzalarında daha büyük hacimlere ulaşıyordur. Sonuçta hızlı açılma ortamlarında su seviyesi yükselir ve sığ denizlerin alçak röliyefli kıta kenarlarını basmasıyla ilerler. Şekil 18: Trilobit fosili. En sık bulunan Paleozoyik yaşam örneklerinden birisidir. Fanerozoyik tarih: Yerkürenin modern kıtalarının oluşumu Prekambriyen devri bitiminden sonra geçen 542 My süreye Fanerozoyik üst zamanı denir ve üç kısma ayrılır: Paleozoyik, Mesozoyik, Senozoyik. Fanerozoyik döneminin ilk başlangıcında sert parçalar (kemik, kavkı, diş) içeren birçok yaşam örnekleri ortaya çıkmış ve dolayısıyla fosilleşmede büyük bir ilerleme kaydedilmiştir (Şekil 18). Fosillerin bulunuşu ile Fanerozoyik kıtasal evrimi daha anlaşılır hale gelmiştir. Jeolojik oluşumlara ait yaş tayinleri de o denli kolaylaşmıştır. Üstelik her organizmanın belli bir yaşamsal koşulları bulunduğundan, geliştirilmiş paleontolojik çalışmalar eski ortamlar hakkında faydalı bilgiler sunar. 22

23 Paleozoyik (I. Jeolojik Zaman) PANGEA SÜPER KITASI: Paleozoyik te en önemli jeolojik olaylardan biride bir seri kıtasal çarpışma (kollüzyon) sonucu Kuzey Amerika, Avrupa, Sibirya ve diğer küçük kıta parçalarının yan yana gelmesiyle başlar (Şekil 19). Şekil 19: Paleozoyik sonuna doğru levha hareketleri kıtaların birleşmesine ve süper kıta Pangea nın oluşumuna olanak sağladı (My=milyon yıl önce). Bu olaylar sonucunda kuzey karalar Avrasya adlı süper kıta altında birleşti. Bu süper kıta tropikal kuşak etrafında konumlandığı için sıcak nemli iklim ve kömürleşmeye müsait geniş bataklık sahaları yaygın hale getirdi. Kömür rezervleri 1800 lerden bugüne dek kullanılarak sanayileşme devriminin gerçekleşmesine neden oldu. 23

24 Erken Paleozoyik döneminde büyük Gondwana süper kıtası 5 büyük kıta parçasından meydana gelmekteydi: Güney Amerika, Afrika, Avustralya, Antarktika, Hindistan ve Çin i oluşturan küçük kıta. Yaygın bir buzullaşma bu süper kıtanın güney kutbu civarında yer aldığını kanıtlar. Geç Paleozoyik te bu süper kıta kuzeye doğru kayarak Avrasya ile birleşti ve Pangea yı oluşturdu. Pangea nın varoluş süreci 200 My zaman aralığında gerçekleşmiş ve birçok dağ oluşum bölgeleri de ortaya çıkmıştır. Bu zamanda Kuzey Avrupa (İskandinavya) Grönland kıta parçasına çarparak Kaledoniyen orojenezine neden olmuştur. Yaklaşık ayni zamanda en azından iki mikro-kıta çarpışması Kuzey Amerika doğu kesiminde sediment kayaların deformasyona uğramasını ve Appalaş dağlarının meydana gelmesine neden olmuştur. Paleozoyik sonunda Kuzey Asya (Sibirya) ile Avrupa nın çarpışması ile Ural dağları ortaya çıkmıştır. Yine bu zamanlarda Kuzey Çin Avrasya ya eklenirken, Güney Çin kesimi ancak Pangea nın parçalanması sürecinde birleşmiştir. Hindistan ise daha sonraları, 45 My önce, Avrasya kıtasına yaslanmıştır. Pangea yaklaşık 250 My önce Afrika nın Kuzey Amerika kıtası ile çarpışması sonucu en büyük boyutuna ulaşmıştır (Şekil 19D). Kuzey Amerika ve Fas daki dağ kuşakları bu zamanda ortaya çıkmıştır. Mesozoyik (II. Jeolojik Zaman) Yaklaşık 186 My süren Mesozoyik üç devire ayrılır: Triyas, Jura, Kretase. Mesozoyik te en önemli olay Pangea nın parçalanmasıdır. Bu parçalanma önemli jeolojik ve biyolojik olayları beraberinde getirmiştir. Canlı toplulukları birbirlerinden ayrılmaları veya başka topluluklarla beraber yaşama durumları oluşmuş, biyota düzeyinde evrimsel değişimler başlamıştır. Mesozoyik başlangıcı dünyadaki kara yüzeylerinin en geniş olduğu zamandır. Dolayısıyla Triyas devrine ait derin deniz sedimentleri bazı kısımlarda azalmıştır. Buna göre; Triyas ın çökelleri kırmızı kumtaşları ve fosil bulundurmayan çamur taşları karasal ortamların varlığını açıklamaktadır. Kumtaşlarındaki kırmızılık demirin oksitlenmesiyle ilişkilidir. Triyas sonuna doğru Pangea nın parçalanması birçok rift zonlarının oluşmasına öncelikle Amerika ile Afrika kıtalarının arasında Atlantik okyanusunun açılmasına neden olmuştur. Dolayısıyla Tetis denizinden Atlantik okyanusuna su bağlantısı varlığı gerçekleşmiştir. 24

25 Mesozoyik Paleocoğrafyası 25

26 Diğer taraftan Triyas-Jura geçişinde Antartika-Avustralya ile Güney Amerika-Afrika arasına su kolu yerleşmiştir. Ayni anda Hindistan Gondwana dan koparak kuzeye doğru yol almaya başlar. Jura döneminde Güney Amerika ve Afrika arasında çukur açılmasıyla dar havzada kalın evaporit çökellerinin oluşumunu gözlüyoruz. Ayni zamanda Avrasya nın saat yönünde Afrika nında kuzeye hareketi ile Tetis denizi doğu ucunda kapanma oluşmaktadır, iki kıta arasındaki dar suyolu Akdeniz in ilk belirtisidir. Kretase sonunda Avustralya ile Antartika ayrılmış, Hindistan Ekvator konumuna gelmiştir. Artık Güney Amerika ile Afrika nın arasında geniş bir okyanus bulunurken kuzeyde Grönland Avrupa ile Kuzey Amerika arasında sığ denizle çevrili bir ada halindeydi. Kretase döneminde küresel su seviyesinin yükselmesi karaların sularla basılmasına neden olmuştur. Transgresyon gelişiminde küresel boyutta yüksek ısı akışı ve okyanus ortası magmatik faaliyetler etkin olmuştur. Olasılıkla Ordovisiyen den sonra ilk kez Kretase ortalarında deniz seviyesi bu denli yükselmekteydi, karaların 1/3 kadarı sular altında kalmıştı. Senozoyik başında, Pangea parçalanmasının son aşamasında Avustralya kuzeye hareket ederken Avrupa ile Grönland tamamen ayrılmıştır. Senozoyik (III. Jeolojik Zaman) Anlamı: yeni yaşam zamanıdır. Yaklaşık 65.5 My süren bir Yerküre evrimini kapsar. Günümüz fiziksel kara ortamları, canlı türleri ve okyanusların biçimleri ortaya çıkmaya başlamıştır. Kısa olmasına rağmen jeolojik olayların en çok çözülebildiği dönemdir. Yeryüzünde bu döneme ait sedimenter kayalar geniş alanları kapsar ve kaynağı tanınabilecek şekilde oldukça korunmuşlardır. Senozoyik yaklaşık ayni zaman aralığını temsil eden iki Periyoda ayrılmıştır: Tersiyer ve Kuvaterner. Tersiyer dönemi 63 My süresinde beş adet epoka ayrılır. Kuvaterner periodu ise 2 epoktan oluşur ve sadece son 2 My kapsar. Tersiyer devri dağ oluşumu, izostatik ayarlama, volkanik faaliyet, yaygın erozyon ve sedimentasyon, günümüz kara görünüşünü yaratmıştır. Kuvaterner periodu en önemli olay olarak insan evrimini, buzullaşma dönemlerini ve akarsuların çevreyi şekillendirmesini oluşturmuştur. Pangea nın devam eden parçalanışı ile günümüzdeki kıtaların konumuna ulaşılmıştır. Hareketli levhalar doğrudan biyosferi etkileyerek kıtaların konumlarına göre atmosfer ve hidrosferde de büyük değişimler yaratmıştır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi her iki 26

27 Amerika kıtası Afrika ve Avrupa dan ayrılarak önce güneyde, sonrada kuzeyde Atlantik okyanusunun açılmasına olanak vermiştir. Atlantik ve Pasifik ortası sırt magmatizması etkinliğine başlamış sürekli taze okyanus kabuğu oluşumu günümüze kadar devam etmektedir. Ancak Pasifik te sırt geometrisi batıya kayan Kuzey ve Güney Amerika kıtalarının altına dalan okyanus kabuğu nedeniyle bozulmuştur. Neojen de kıta parçalanması ve rift vadileri oluşumu Doğu Afrika, Kızıl Deniz ve Aden körfezinde başlamıştır. Bu bağlamda Doğu Afrika rifti genç bir oluşum olup, henüz kabuk yeterli incelmediğinden okyanuslaşma aşaması yaşanmamaktadır. Buna karşın Kızıl Deniz de Geç Pliyosen de bazalt oluşumları okyanus kolunun bölgeye yerleştiğini göstermektedir. Arap kıtası kuzeye hareketi Akdeniz bölgesinde bazı deformasyonlara neden olmaktadır (bunun en güncel izi Kuzey Anadolu Faydır). Ayni anda Atlantik okyanusunda süregelen kabuk yenilenmesi ile Amerika kıtaları batıya hareket etmekte, kıtaların batı sahillerine paralel gidişli dalma-batma zonları gelişmektedir. Bugün Kuzey Amerika kıtası Doğu Pasifik sırtı üzerinde ilerlemekte ve bu kısım genel bir transform fay bölgesi haline gelmiştir. Senozoyik te orojenik faaliyet iki bölgede gözlenir: Alp-Himalaya kuşağı ve Pasifik çevresi kuşağı. Orojenez faaliyetleri bölgesel karakterli deformasyon, metamorfizma, plütonik kütlelerin yerleşmesi ve kıta kabuğu kalınlaşması ile anlatılır. Senozoyik orojenez kuşakları 27

28 Alp-Himalaya kuşağı batıda İspanya dan Akdeniz bölgesinden geçerek Hindistan ve Güney Doğu Asya ya kadar uzanır. Sürekli deformasyon, volkanizma ve sismik olaylar bu süreçin aktif olduğuna işarettir. Mesozoyik te Tetis okyanusunun Avrasya ile Gondwana kıtalarını ayırdığını görmüştük, Senozoyik te bu deniz Afrika nın kuzeye hareketi ile büyük bir kısmını kapanmıştır. Geç Miyosen de Akdeniz iç havza haline gelirken 2 km kalın evaporit çökelimi gerçekleşmiştir (Messiniyen krizi). Senozoyik paleocoğrafyası: a. Eosen, b. Miyosen, c. Günümüz. 28

29 Afrika Avrasya çarpışması çeşitli jeolojik olaylar ışığında günümüzde de devam etmektedir. Doğuda Avrasya-Hindistan çarpışması en yüksek dağ kuşağını Himalaya oluşturmaktadır. Hindistan Geç Kretase de Gondwana dan ayrılıp kuzeye hareketi ile arada bulunan okyanus kabuğu Güney Asya kenarında hızla derine itilmiş ve magmatizmanın bir zamanlar şiddetli olduğu yüksek Tibet Platosu oluşmuştur. Avrasya-Hindistan kıtalarının kollüzyonu deformasyon-bölgesel yükselme sonucunda Himalaya dağları meydana gelmiştir. Hindistan kıtası kollüzyonu My önce başlamış, olasılıkla cm/yıl hızla gerçekleşerek kıta Asya içinde 2000 km kadar ilerlemiş, Himalaya dağları altında kalın bir kıta kabuğu oluşmuştur. Pasifik çevresinde tektonizma tümüyle yaygındır, okyanus kabuğu dalma-batması ile Batı ve Doğu Pasifikte deformasyon magmatizma yaygınlaşmıştır; Alutian, Japonya ve Filipin ada yaylarında günümüzde aktif tektonizma süregelmektedir. Güney Amerika kıtasında And dağları 6000 m den yüksek 50 kadar zirvesiyle en aktif volkanizma ve sismik olayların yaşandığı bir bölgedir. Yeryüzünde ilk yaşamın belirtileri En eski fosil bulguları ender de olsa 3.5 Gy öncesine rastlamaktadır. Dünyanın çeşitli bölgelerinde günümüz cyanobakterilerine (mavi algler) benzer fosiller silisli çört kayalarında bulunmuştur. Güney Afrika da iki yerde 3.1 Gy yaşlı kayalarda ve Kuzey Amerika Superior gölü çevresinde Gunflint çört formasyonunda ortaya çıkmıştır. Ancak paleontologlar, kimyasal analizler ile organik malzeme izlerinin 3.8 Gy dolayına kadar ulaştığını da belirtmişlerdir! Yaşam nasıl başladı? Müsait bir ortam ve ilaveten yaşamın kritik moleküllerini oluşturacak DNA, RNA ve proteinler gibi temel olan kimyasal hammaddelerin bulundurulmasıdır. Bu maddelerin yapıcı temel taşlarının biri de aminoasitlerdir. İlk aminoasitlerin olasılıkla Yerkürenin en eski atmosferinde bulunan metan ve amonyaktan kaynaklandığı kabullenilmektedir. Sorun bu gazların ultraviyole ışınları altında birleşip, organik molekülleri oluşturabilmeleridir. Stanley Miller ve Harold Urey in deneylerinde gösterdikleri gibi teşvik yıldırımların etkisiyle mi gelmiş olabilecekleridir? Diğer araştırmacılara göre ise; asteroid ve kuyruklu yıldızların Yeryüzü ne çarpmalarından kaynaklanmış olabilir mi? Dünyaya çarpan bir takım meteoritler (asteroid kalıntıları ve kuyruklu yıldız) karbonlu meteoritlerdir, organik bileşiklerden aminoasitleri içerirler. Beklide yaşam Yerküre dışından kaynaklandı. 29

30 Diğer bir varsayıma göre; yaşam için gerekli organik malzeme derin deniz hidrotermal kara duman bacalarından çıkan metan ve hidrojen sülfit kaynaklıdır. Hidrotermal bacalar etrafında yer alan modern bakteri ve diğer hipertermofil (yüksek sıcaklıkta yaşayabilen) organizmalar yaşamın ağır koşullar altında, suyun kaynama noktasının çok üstünde başladığını göstermektedir. Olağan olarak yaşam okyanus tabanında hidrotermal bacaların etrafında veya sıcak su kaynaklarının çevresinde ortaya çıkmıştır. Yaşam kaynağını araştıranlara göre bu oluşum tamamen devre dışıdır, çünkü kaynama sıcaklıkları kendini yenileyen molekülleri tahrip etme sınırındadır. Prekambriyen zamanında eski sahil kesimlerinin gel-git ve dalgalarla çeşitli organik maddelere barınak teşkil ettiği ileri sürülmektedir. Yaşam kaynağını geride bıraktığımızda evrimin kaçınılmaz olduğunu görürüz (Şekil 22). İlk organizmalar prokaryot adı verilen çekirdeksiz tek hücreli bakteri grubudur. Yeryüzü nün ilkel atmosferi ile okyanuslarında oksijen içermemesi nedeniyle ilk organizmalar besinden enerjiyi anaerobik(oksijensiz) metabolizma ile sağlar. Besin etraflarındaki organik moleküllerin bulunması sınırlıydı. Sonraları güneş enerjisi ile organik malzemeyi (karbon hidrat) sentezleyen yeni tür bakteriler ortaya çıktı. Bu olay evrimde önemli bir dönüşüm noktasıdır, çünkü organizmalar kendileri için besin sağlarken başkaları için de besin malzemesi olurlar. Bir prokaryot türü olan cyanobakteriler fotosentez ile önceleri okyanuslarda ve ardından atmosferde sürekli olarak oksijen miktarına artış sağlamışlardır. Böylece bu ilk organizmalar gezegenimize kökten değişimleri getirebilmiştir. Bu mikroskobik bakterilerin fosil bulgularına ince kalsiyum karbonat katmanlarının arasında bulunan stromatolitlerde (Şekil 23A)de rastlanır. Stromatolitler aslında canlı fosili olmayıp, kireç tüketen bakteriler tarafından yapılaştırılmış katmanlı kalker yığınları şeklinde oluşuklardır. Eski dönemlere ait bu fosiller güncel yaşamlarını Avustralya da Shark bay körfezinde sürdürmektedir (Şekil 23B). En eski ileri yaşam örnekleri ökaryotlardır ve 2.1 Gy önce ortaya çıkmıştır. İlk ökaryotlar prokaryotlar gibi mikroskobik suda yaşayan organizmalardı. Hücre yapılarında çekirdek bulunur. Günümüz Yeryüzünde yaşayan tüm çok hücreli canlıların (ağaç, kuş, sürüngen ve hatta insan) kökeninde bu ilkel organizmalar bulunur. 30

31 Şekil 22: Jeolojik zaman sürecinde canlı evriminin gelişmesi. 31

32 Şekil 23: Stromatolitler Prekambriyen dönemine ait başlıca fosillerdir. A. Prekambriyen fosil stromatolit içeriğinde alg tarafından biriktirilmiş kalsiyum karbonat bulunur, B. Güncel stromatolitlere oldukça tuzlu sığ bir sahilde rastlanır. Prekambriyen sürecinin önemli bir kısmında, tek hücreli organizmalar, 1.5 Gy öncesi çok hücreli ökaryotların ortaya çıkmasına kadar yaşamlarını sürdürmüştür. İlk çok hücreli organizmalardan günümüz bitkilerinin atası olan yeşil algler, kloroplastı fotosentez için kullanır. İlk denizel hayvanlar kesin olmamakla beraber yaklaşık 600 My önce ortaya çıkmıştır (Şekil 24). Fosil kayıtlar evrimin Prekambriyen sonuna kadar çok yavaş bir hızla geliştiğini göstermektedir. Bu zamanda karalarda canlı bulunmuyordu, okyanuslarda ise gözle görünmeyen ufak organizmalar yaşamaktaydı. Yine Paleozoyik başında evrimin ilk adımları karmaşık yaşam şekillerinin oluşması için atılmıştı Şekil 24: Edicara fosili. Bu canlılar yaklaşık 600 My önce denizlerde yaşamıştır. Yumuşak kısımlarıyla bir metre boyuta ulaşabilen bu canlılar şimdiye kadar bulunmuş en eski canlı fosilidir. 32

33 Paleozoyik (I.Zaman) : Yaşam patlaması (Kambriyen patlaması) Yaklaşık 542 My önce Paleozoyik (I. Jeolojik zaman) Kambriyen ile başladı. Bu yeni zaman aralığında önceden var olmayan çeşitli canlı türleri ortaya çıktı. Omurgasız canlı (invertebrata) gruplarından sayılan denizanası, mercan, solucan, yumuşakçalar (mollusk) ve arthopoda (böcek, yengeç) başlıca örneklerdir. Biyo-çeşitliliğin bu derece gelişimine genellikle Kambriyen patlaması denir. Hakikaten bu böylemi gerçekleşti? Kanıtlara göre bu canlılar daha önceleri, Prekambriyen sonuna doğru yavaşça çeşitlilik kazanmışlar, ancak kayalardaki izler yüksek deformasyon ve erozyon sonucu kaybolmuşta olabilir? Her şeyden önce Kambriyen de ilk kez sert kısımları olan canlıları görmekteyiz. Bir başka düşünceye göre Kambriyen de canlı boyutları büyüdüğü için fosilleşme olanağı da artmıştır. Paleontologlara göre ise bu sorunun yanıtı halen açıktır. Ancak iyi bilinen canlı sert kısımlarının canlı için yeni yaşam biçimine uyum açısından çok fayda sağladığıdır. Örneğin mercanlarda iç içe ağ şeklinde büyümüş silis iğneleri (spiküller) nedeniyle büyümeleri sürer. Besin gereksinimleri için deniz tabanına bağımlılıktan kurtularak, daha üst su seviyelerinde yaşadıkları bilinmektedir. Mollusk ve gastropodlar kalsiyum karbonat salgılayarak korunma amaçlı bir kavkı geliştirmişlerdir. En mükemmel olarak bilinen trilobitler bir çeşit protein bileşimi olan kitini (tırnak yapısı benzeri) zırh yaparak yumuşak sedimanlar içine sokulur ve besin ararlar (Şekil 18). Erken Paleozoyik yaşamı Kambriyen, trilobitlerin altın çağı olarak bilinir. Çamur içine gömülen ve besin arayan bu canlıların 600 kadar türü tüm dünya denizlerine egemen olarak yaşamışlardır. Ordovisiyen de Cephalopoda (kafadan bacaklılar) geniş türleriyle ortaya çıkar, bunlar yüzücü ve zamanının en yırtıcı mollusklarıdır (Şekil 25). Bu canlıların günümüz okyanuslarında yaşayanları mürekkep balığı, ahtapod ve Nautilus adlı canlılardır. Cephalopoda Yeryüzü nün ilk büyük organizma grubu olup, bazı türleri yaklaşık 10 m boyuta ulaşmıştır. Hayvanlarda ilk seleksiyon yırtıcı türlerin ortaya çıkmasıyla başlar. İri Cephalopodlar genellikle çocuk eli büyüklüğündeki trilobitleri avlamıştır. Becerikli hareketlerin gelişimine duyu organları, karmaşık sinir sistemleri neden olmuştur. Bu canlılar duyu organları ile ışık, koku ve dokunmayı algılayabilmekteydi. 33

34 Şekil 25: Ordovisiyen döneminde ( My) bir iç denizin sığ sahillerinde bol denizel invertebrata (omurgasızlar) yaşamaktaydı. Bu temsili resimde düz kavkılı cephalopodlar, trilobitler, brachiopodlar, salyangoz ve mercanlar gösterilmektedir. Yaklaşık 400 My önce yeşil alglerin su kenarlarında yaşama alışması ilk çok hücreli kara bitkilerinin doğuşu sağlanmıştır. Bitkilerin yaşamını sürdürebilmesindeki en önemli problemler; bu bitkilerin suya bağımlılığı, çekim kuvveti ve rüzgârlara karşın dik büyümesidir. İlk bitkiler yapraksız, dik dal şeklinde ve parmak boyutundaydı (Şekil 26). Ancak Devoniyen dönemine doğru 40 My sonra fosil bulguları 10 m boyunda ağaçların bulunduğu ormanlık alanların varlığını göstermektedir. Okyanuslarda balıklar vücut sağlamlığı için kemik yapısını tamamlamış ve ilk dişli canlılar olarak ortaya çıkmıştır. Zırhlı balıklar Ordovisiyen de evrimlerini tamamlamıştır. Zırh çok ince pullar şeklinde olduğu için balıkların hareketliliğinde bir ağırlaşma olmamıştır. Devoniyen de gelişen diğer balıkların başında kıkırdak iskeletli köpek balığı ve günümüzün kemikli balıkların atası bulunmaktadır. İlk iri omurgalı canlı olan balıklar omurgasızlara göre daha hızlı yüzmekte, iyi duyu organları ve daha büyük beyinleri bulunmaktaydı. Böylece 34

35 denizlerin yırtıcı canlıların başında gelmektedir. Bundan dolayı Devoniyen dönemine çoğunlukla balıkların çağı denir. Şekil 26: Paleozoyik kara bitkileri. Siluriyen de ilk dik büyüyen damarlı bitkiler ortaya çıktı. Devoniyen döneminden sonra bitki fosillerinin bolluğu dikkat çekmektedir. Omurgalılar karaya çıkıyor Devoniyen sürecinde bazı lob yüzgeçli balıklar yaşam alanı olarak karasal ortamları benimsemiştir (Şekil 27). Modern akrabalarına benzer olarak bu balıklar solungaçlarında havayı teneffüs eden biriktiren torbaları vardı. İlk lob yüzgeçli balıklar olasılı tatlı su gel-git sahil ortamlarında veya sahildeki ufak gölcüklerde yaşadılar, kuruyan ufak su havzalarını terk etmek zorunda kalmışlardır. Bu olay bazı canlıların su dışında yaşam tecrübesi kazanmalarını ve karalarda hareket etmelerini sağlamıştır. Devoniyen sonuna doğru lob yüzgeçli balıkların evrimi hava soluyan amfibiyen (kurbağagiller) tarafına doğru kaymaya başlamıştır (Şekil 27). Kuvvetli ayaklara sahip olmalarına rağmen kafa ve kuyrukları halen balıkları andırmaktadır. 35

36 Şekil 27: Lob yüzgeçli ilk balıklar ile amfibiyenlerin anatomik karşılaştırılması. A. Lob yüzgeçli balıkların yüzgeçlerinde amfibiyenlerde olan bazı temel organlar bulunur (h= humerus (üst kol), r=radius ve u=ulna (aşağı kol). B. Bu amfibiyende beş parmaklı ayak gözlenmesine karşın ilk amfibiyenlerde bu sayı sekize kadar çıkmaktadır. Daha sonra evrimle parmak sayısı beşe inmiştir. Günümüz amfibiyenleri su kara kurbağaları (çift yaşamlılar), ve salamanderler sınırlı biyoortamlarda bulunur. Ancak Geç Paleozoyik te koşullar bunların karalara adapte olmaları için çok elverişliydi. Geniş, yaygın bataklık sahaları Kuzey Amerika, Avrupa ve Sibirya da bulunmakta ve ayni zamanda iri böcek ve kırkayakların gelişmesine de olanak vermekteydi (Şekil 28). Yırtıcı hayvanların bulunmamasından kaynaklanarak amfibiyenler hızla çeşitlilik kazandılar. Bazı türler günümüzde olduğu gibi (timsahlar) yaşam koşullarına uyumluluk elde ettiler. Ancak; tüm yaşam başarılarına rağmen amfibiyenler tamamen karada yaşamaya hiçbir zaman uyum gösteremediler, dolayısıyla amfibiyen kelimesinin anlamı çifte yaşamdır. Hem geldikleri su ortamına, hem de dolaştıkları kara ortamına gereksinimleri bulunmaktadır. Amfibiyenler suda doğduklarında tetarlar gibi hem kuyrukları hem de solungaçları sahiptir. Zamanla bu organlar kaybolur ve yerine yetişkinlerde hava soluyan ciğerler gelişir. 36

37 Şekil 28: Karbonifer e ait kömür oluşturan bir bataklık ortamının temsili resmi ( My öncesi). Burada göze çarpan ağaçların boyutları (solda), tohumlu bitkiler (sol altta), baştanbaşa kaplı sazlık alan ve iri bir yusufçuk böceğidir. Şekil 29: Omurgalı canlılar arasındaki ilişkiler ve lob yüzgeçli balıktan itibaren evrim. 37

38 Paleozoyik sonuna doğru Yerküre karalarının çoğunluğu birleşip, süper kıta Pangea nın oluşmasına neden oldu (Şekil 19). Böylece karaların dağılımı ve bazı kısımların topografik yükselti kazanması atmosferde geniş iklim değişimlerini getirdi. Kuzey karaların geniş sahaları yükselti kazandılar ve kuru iklim koşulları egemen olmaya başladı. Bu evrim amfibiyen türlerinin azalmasına ve yerine sürüngenlerin egemen olmasına neden oldu (Şekil 29). Büyük Permiyen toplu yok oluşu Permiyen döneminin sonuna doğru Yeryüzü nde oluşan bir toplu yok oluş, karalardaki omurgalı hayvanların % 70 ini ve muhtemelen deniz canlılarının % 90 ın ölmesine neden oldu. Permiyen sonu toplu yok oluşu beklide 500 My sürecindeki en azından beş toplu yok oluşun en kapsamlısıydı. Her olayda biyosferde inanılmaz hasarlar gelişti, birçok canlı silindi. Ancak her olay sonucu hayatta kalanlar yeni biyolojik topluluklar oluşturarak atalarına göre daha bir çeşitlilik kazandı. Böylece toplu yok oluşlar aslında Yeryüzü yaşamına taze kan getirerek dayanıklı yaşam formlarının oluşumuna katkı sağladı. Eski toplu yok oluşları açıklayıcı birçok varsayımlar vardır. Önceleri paleontologlar bu değişimleri yavaş ve dereceli gelişerek, iklimsel değişimlere ve yaşam sınamasına bağladılar. Sonra 1980 yıllarda bir araştırmacı grup 65 My önceki toplu yok oluşu yaklaşık 10 km çapındaki bir astereoidin Yeryüzü ne çarpmasına bağladılar. Dinozorların kaybolmasına neden olan bu olaya ileride değineceğiz. Acaba Permiyen toplu yok oluşu da böyle bir meteorit çarpmasına bağlanabilir mi, araştırıcılar uzun zaman böyle olabileceğini düşündüler. Ancak nadir bulgularla Yeryüzü nde böylesine büyük bir olayın kanıtlanması oldukça güç görünmektedir. Diğer bir olasılı açıklama; Permiyen toplu yok oluşunda 251 My önce başlayan büyük hacimli bazaltik volkanizma ile binlerce km 2 lik kara alanlarının kaplanması ve bunun Yeryüzü çapında bir olay olarak görünmesidir (Trap volkanizması). Volkan püskürmeleriyle açığa çıkan CO 2 atmosferde sera etkisi ile, küresel ısınmayı tetiklemiş, kükürt dioksit gaz çıkışı da bol asit yağmurlarına neden olmuştur. Yeni bir varsayıma göre ise; volkanizma-ısınma yanında doğal olarak atmosferde CO 2 birikmesi ile ve küresel ısınma kabul edilse de bu oluşumlar sıcaklığa dayanıklı ve CO 2 fotosentezi yapan bitkilerin yok oluşunu göstermeyeceğini öngörmektedir. İnsan dâhil Yeryüzü ndeki birçok canlı besin metabolizmasında oksijeni kullanır. Ancak bazı bakteri türleri oksijensiz ortamda (anaerobik) yaşar. Normal koşullarda atmosfer kaynaklı 38