Geowissenschaften: Atmosphäre, Plattentektonik, Ursprung des Lebens

Die sich verändernde Atmosphäre

Die Erde ist ein besonderer Planet, denn ihre Atmosphäre enthält Gase wie Methan und Sauerstoff, die miteinander reagieren. Die Atmosphäre ist dynamisch: Wenn die Luft Wärme von der Erdoberfläche absorbiert, dehnt sie sich aus.

Warum gibt es flüssiges Wasser auf der Erde?

• Die Erde ist näher an der Sonne als die Jupitermonde.
• Ein Großteil der Landmasse sorgt für mehr Gewicht und ermöglicht einen höheren atmosphärischen Druck.
• Treibhausgase in der Atmosphäre verhindern das Gefrieren der Hydrosphäre.

Die Bewegung des Wassers erodiert die Feststoffe im Hochland der Kontinente und lagert sie im Tiefland ab (Sedimentation).

Alfred Wegeners Theorie der Kontinentalverschiebung

Alfred Wegener stellte die Theorie auf, dass die heutigen Kontinente vor etwa 200 Millionen Jahren einen Superkontinent namens Pangäa bildeten. Seine Beweise waren:

• Geografisch: Die Küstenlinien der Kontinente passen zusammen.
• Paläontologisch: Fossilienfunde deuten auf eine Verbindung der Kontinente hin.
• Geologisch und tektonisch: Gesteinsarten, Chronologie der Gebirgsketten und Kontinuität stimmen überein.
• Paläoklimatisch: Die Klimazonen der Erde passen zusammen.

Die fragmentierte Lithosphäre

Die Energie der Erde zeigt sich nicht nur thermisch, sondern auch in Erdbeben. Seismische Quellen und Vulkane sind meist an bestimmten Stellen konzentriert. Dies deutet darauf hin, dass die Lithosphäre in große Platten zerbrochen ist, an deren Rändern vulkanische und seismische Aktivität herrscht.

Die Theorie der Plattentektonik

Diese Theorie erklärt die geologische Geschichte und die Prozesse der Erde. Sie besagt, dass die Wärme im Erdkern den Erdmantel so stark erhitzt, dass es zu Konvektion kommt: heißes Material steigt auf, kaltes sinkt ab. Diese thermische Bewegung bewegt die Lithosphärenplatten und zerbricht sie. Die Platten kollidieren und bilden Gebirgszüge. In diesen Gebieten wird die ozeanische Lithosphäre durch Subduktion in den Erdmantel zurückgeführt und zerstört.

Die Zerstörung der Erdkruste wird durch Erosion verursacht.

Woraus besteht lebende Materie?

Lebende Materie besteht aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff.

Energie für das Leben

Das Leben gewinnt seine Energie aus chemischen Reaktionen, an denen organische Stoffe beteiligt sind. Diese werden hauptsächlich durch die Photosynthese von Pflanzen, Algen und einigen Bakterien erzeugt. Um die für das Leben notwendige Energie zu erzeugen, wird die Zellatmung genutzt. Organismen lassen sich in zwei Typen einteilen:

• Autotrophe (z. B. Pflanzen)
• Heterotrophe

Ein historisches Experiment zur Entstehung des Lebens

Stanley Miller, ein Student der Biochemie, synthetisierte 1953 Aminosäuren aus Ammoniak, Wasserdampf und Methan, den vermuteten Gasen der Uratmosphäre.

Panspermie

Diese Hypothese besagt, dass die frühen Lebensformen aus dem Weltraum gekommen sein könnten.

Punkte dafür:

• In Nebeln wurden viele Moleküle entdeckt, die Teil von Lebewesen sind.
• Objekte aus dem Weltraum, die auf die Erde stürzen, könnten diese Moleküle enthalten.
• Gemeinsame Merkmale von Lebewesen deuten auf einen einzigen Ursprung des Lebens hin.

Punkte dagegen:

• Es gibt keine Beweise für Leben außerhalb der Erde.
• Panspermie löst nicht das Problem der Entstehung des Lebens, sondern verlagert es nur.

Die Evolution

Alle Arten auf dem Planeten stammen von gemeinsamen Vorfahren ab, deren Überreste als Fossilien in Gesteinen eingeschlossen sind. Es gibt drei Beweise, die die Evolution stützen:

• Biologische: basierend auf heutigen Organismen
• Paläontologische: basierend auf Fossilien
• Molekulare Genetik

Eine Art ist definiert als eine Gruppe von Organismen, die sich miteinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen hervorbringen können.

Darwins natürliche Selektion

Der britische Naturforscher Charles Darwin schlug einen Mechanismus zur Erklärung der Evolution vor: die natürliche Selektion, das Überleben der am besten angepassten Individuen.

Darwinismus und Genetik

Heute nennen wir die Determinanten der Vererbung Gene. Die Genetik in Verbindung mit dem ursprünglichen Darwinismus wird als Neo-Darwinismus oder synthetische Evolutionstheorie bezeichnet.

Künstliche Selektion

Der Mensch hat bei der Auswahl von Pflanzen und Tieren mit positiven Eigenschaften über Generationen hinweg nur die Fortpflanzung von Individuen mit den gewünschten Merkmalen zugelassen.