Как происходило развитие жизни на земле. История развития жизни на Земле. Архейская и протерозойская эра. Следы прошлой жизни

История развития Жизни на Земле

Палеонтология - наука, изучающая историю живых организмов на Земле, по сохранившимся остаткам, отпечаткам и другим следам их жизнедеятельности.

Планета Земля образовалась около 4,5 млр. лет назад. Жизнь на Земле появилась около 3,5-3,8 млр. лет назад.

ТАБЛИЦА: «РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ»

АРХЕЙ

(древнейший)

около

3500 млн.

(длит. около 900 млн)

Активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислородосодержащей атмосферы

Возникновение жизни на Земле. Эра прокариот: бактерий и цианобактерий.Появление первых клеток (прокариоты)- цианобактери. Возникновение процесса фотосинтеза, появление эукариотических клеток

Ароморфозы: появление оформленного ядра, фотосинтеза

ПРОТЕРОЗОЙ

(первичная жизнь)

около 2600 млн. (длит. около2000 млн)

самая длинная в истории Земли

Поверхность планеты- голая пустыня, Климат холодный. Активное образование осадочных пород. В конце эры содержание кислорода в атмосфере около 1%. Суша - единый суперконтинент

( Панге я ) Процесс почвообразования.

Появление многоклеточности, процесса дыхания. Возникли все типы беспозвоночных животных. Широко распространены простейшие, кишечнополостные, губки, черви. Из растений преимущественно распространены одноклеточные водоросли

ПАЛЕОЗОЙ

(древняя жизнь)

Длительность ок. 340 млн

Кембрий

ок. 570 млн

дл. 80 млн

Вначале умеренный влажный, затем теплый сухой климат. Суша раскололась на материки

Расцвет морских беспозвоночных, большинство которых - трилобиты (древние членистоногие) около 60% всех видов морской фауны. Появление организмов с минерализованным скелетом. Возникновение многоклеточных водорослей

Ордовик

ок. 490 млн

дл. 55 млн

Умеренный влажный климат с постепенным повышением сред. Температуры. Интенсивное горообразование, освобождение от воды значительных территорий

Появление первых позвоночных (хордовых)- бесчелюстных. Разнообразие головоногих и брюхоногих моллюсков, разнообразие водорослей: зеленые, бурые, красные. Появление коралловых полипов

Силур

ок. 435 млн

дл. 35 млн

Интенсивное горообразование, возникновение коралловых рифов

Пышное развитие кораллов и трилобитов, появляются ракоскорпионы, широкое распространение панцирных бесчелюстных (первые настоящие позвоночные), появление иглокожих, первые наземные животные - паукообразные . Выход на суши растений, первые наземные растения ( псилофиты )

Девон

ок. 400 млн

дл. 55млн

Климат: смена сухих и дождливых сезонов. Оледенение на территории современных Южной Америки и Южной Африки

Век рыб: Появление рыб всех систематических групп,(в наши дни можно встретить: латимерия(кистеперые рыбы), протоптер (двоякодышащая)) вымирание значительного кол-ва беспозвоночных и большинства бесчелюстных, появление аммонитов-головоногих моллюсков со спирально закрученными раковинами Освоение животными суши: пауки, клещи. Появление наземных позвоночных – стегоцефалы (панцирноголовые )(первые земноводные; произошли от кистеперых рыб) Развитие и вымирание псилофитов. Возникновение споровых растений: плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных. Возникновение грибов

Карбон

(каменноугольный период)

ок. 345

млн.

дл. 65 млн

Всемирное распространение болот. Теплый влажный климат сменяется холодным и сухим.

Расцвет земноводных, появление первых рептилий- котилозавры , летающих насекомых, сокращение численности трилобитов. На суше – леса споровых растений, появление первых хвойных

Пермь

280 млн.

Дл. 50 млн

Зональность климата. Завершение горообразования, отступление морей, формирование полузамкнутых водоемов. Рифообразование

Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. Вымирание трилобитов. Исчезновения лесов, за счет вымирания древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Пермское вымирание (96 % всех морских видов, 70 % наземных позвоночных)

В палеозое происходит важное эволюционное событие: заселение суши растениями и животными.

Ароморфозы у растений: появление тканей и органов (псилофиты); корневой системы и листьев (папоротники, хвощи, плауны); семени (семенные папоротники)

Ароморфозы у животных: формирование костных челюстей (челюстноротых панцирных рыб); пятипалой конечности и легочного дыхания (земноводные); внутреннего оплодотворения и накопления питательных веществ (желток) в яйцеклетке (пресмыкающиеся)

МЕЗОЗОЙ

(средняя жизнь) эра пресмыкающихся

Триас

230 млн.

Дл.40 млн

Раскол суперконинента

(Лавразия,Гондвана) движение материков

Расцвет рептилий «век динозавров», появляются черепахи, крокодилы, гаттерии. Возникновение первых примитивных млекопитающих (предки-древние зверозубые пресмыкающиеся), настоящих костистых рыб. Семенные папоротники вымирают, распространены папоротниковидные, хвощевидные, плауновидные, широкое распространение голосеменных

Юра

190 млн.

Дл.60 млн

Климат влажный, потом сменяется засушливым в области экватора, движение континентов

Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе,(летающие пресмыкающиеся- птеродактили) появление первых птиц - археоптерикс. Широко распространены папоротники и голосеменные

Мел

136 млн.

Дл. 70 млн.

Похолодание климата, отступление морей, сменяется увеличением s океана

Появление настоящих птиц, сумчатых и плацентарных млекопитающих, расцвет насекомых, появляются покрытосеменные растения, сокращение численности папоротников и голосеменных вымирание крупных рептилий

Ароморфозы животных: появление 4-камерного сердца и теплокровности, перьев, более развитой нервной системы, увеличение запаса питательных веществ в желтке (птицы)

Вынашивание детенышей в теле матери, питание эмбриона через плаценту (млекопитающие)

Ароморфозы растений: возникновение цветка, защита семени оболочками (покрытосеменные)

КАЙНОЗОЙ

Палеоген

66 млн.

дл. 41 млн.

Устанавливается теплый равномерный климат

Широко распространены рыбы, вымирают многие головоногие моллюски, на суше: амфибии, крокодилы, ящерицы, появляются многие отряды млекопитающих, в том числе и приматы. Расцвет насекомых. Господство покрытосеменных, появляется тундра и тайга, у животных и растений появляются многочисленные идиоадаптации(н-р: самоопыляющиеся, перекрестноопыляемые растения, многообразие плодов и семян)

Неоген

25 млн.

дл.23 млн.

Движение материков

Господство млекопитающих, распространены: приматы, предки лошадей, жирафов, слонов; саблезубые тигры, мамонты

Антропоген

1,5 млн.

Характерны неоднократные смены климата. Крупные оледенения Северного полушария

Появление и развитие человека, животный и растительный мир приобретают современные черты

Вопросы для рассмотрения:
1. Теории происхождения жихни на Земле.
2. Доказательста древней жизни.
3. Геохронологическая таблица. Разнообразие жизни в каждый период

1. Теории происхождения жизни.

Существует несколько гипотез происхождения жизни на Земле.

1. Жизнь создал Бог.

2. Жизнь принесена из космоса.

3. Жизнь возникла сама собой в результате химических реакций.

По мнению ученых, жизнь возникла 4 млрд. лет назад. Она зародилась в результате спонтанных химических реакций, приведших к образованию ор­ганических кислот.

В первой половине 20 века американский химик Стэнли Миллер провел эксперимент, в котором пытался воссоздать условия жизни на Земле, царив­шие около 4 млрд. лет назад. Через водный раствор, содержащий химические элементы пропускался электрический ток, т.к. в ту эпоху атмосфера Земли изобиловала молниями. В результате этого эксперимента появились неслож­ные углеродные соединения. Позднее в метеоритах были обнаружены тоже сложные углеродные соединения. Поэтому существует предположение, что зарождению жизни способствовали химические вещества, занесенные из космоса. Однако, большинство ученых придерживается третьей гипотезы - жизнь возникла независимо и развивалась постепенно по мере того, как угле­родные соединения становились все более разнообразными и сложными.

По мнению ученых, зарождение жизни произошло именно в море, т.к. на суше существовала разрушающая радиация и сильные перепады температу­ры. В воде же хорошо растворяются минеральные вещества и без труда про­текают химические реакции

Наконец, в истории Земли произошло грандиозное событие - возникла достаточно устойчивая сложная молекула, способная к самовоспроизведе­нию. За миллионы лет появился так называемый «первичный бульон» - жид­кая среда, изобилующая микроорганизмами. Подобные рассуждения - небес­почвенные догадки ученых. Но существуют убедительные доказательства то­го, что самые первые примитивные формы жизни быстро расселились по всем морям планеты. О чем свидетельствуют окаменевшие строматолиты возрастом 3,5 млрд. лет.

Неисключен занос жизни из космоса. Ведь находять бактерий на обшивках космических кораблей. Обнаружены остатки бактерий в метеоритах.

2. Доказательства древней жизни.

Наука, изучающая разнообразные данные о жизни прошлых лет, называ­ется палеонтология.

Доказательствами существования древних живых организмов являются:

1. Следы ног или ползания, сохранившиеся на мягком иле, застывающей магме, которые впоследствии затвердевают. Следы могут говорить о разме­рах животного, способах передвижения.

По костям можно составить представление о положении тела, размерах, способе питания и передвижения. По рубцам на костях, показывающим ме­сто прикрепления мышц, делают заключение о расположении и размерах мышц, следовательно, и создают форму тела животного. Окраска, дина шер­сти и величина чешуи - эти признаки являются предположительные.

3. Отпечатки листьев, животных.

4. Замороженные в почве или во льду организмы. В Сибири были найде­ны мамонты, сохранившиеся на протяжении 25 тыс. лет.

5. Содержащиеся в янтаре растения, насекомые, пауки. Янтарь - иско­паемая смола хвойных деревьев.

Ископаемые организмы находят погребенные в пепле, в болоте, зыбучем песке, смоляной яме (Лос-Анжелес), в замороженных участках почвы и льда.

3. Геохронологическая таблица. Разнообразие жизни в каждый период.

Возраст ископаемых остатков определяется по радиоуглероду, с помо­щью которого можно определить возраст любого органического вещества по периоду его распада.

Для упорядочения долгой истории Земли ученые разделяют ее на различ­ные отрезки времени. Самые продолжительные - эры. Эры делят на периоды, а периоды на эпохи.

1. АРХЕЙСКАЯ ЭРА

Началась около 3,8 млрд. лет назад, длилась 1,3 млрд. лет. В начале Архея на планете возникла жизнь: ее химические следы обнаружены в горных поро­дах возрастом 3,7 млрд. лет. Оставившие их микроорганизмы были однокле­точными. Эти примитивные существа были похожи на современных бактерий и питались растворенными в воде органическими соединениями.

2. ПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ЭРА

Превендский период 2500- 650 млн. лет назад

В переводе с греч. «протерозой» - «ранняя жизнь».

На Земле появились крошечные цианобактерии - сине-зеленые водоросли, использовавшие для роста энергию солнца. У них наблюдается фотосинтез. Их потомки существуют и сейчас.

Цианобактерии жили в мелководных морях. Некоторые образовывали огромные известковые глыбы — строматолиты, окаменелости которых нахо­дят в древних породах. Современные водоросли и сейчас их образуют.

Вендский период 650-540 млн. лет назад

1 млрд. лет назад появились первые животные. Их тела состояли из множества клеток. В конце эры на дне моря жили харнии, похожие на пучки перьев.

3. ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА

В переводе с греч. «палеозой» - «древняя жизнь».

Кембийский период 540-510 (505) млн. лет назад

В этот период сформировались различные многоклеточные животные: трилобиты, брюхоногие, плеченогие и двустворчатые моллюски, ракообраз­ные, паукообразные, губки, кораллы, иглокожие. Многие обзавелись панци­рями и раковинами. Многие виды дали начало современным хордовым.

Плеченогие - сидячие животные, имеющие двустворчатую раковину и питающиеся планктоном.

Трилобиты — примитивные членистоногие (предок раков, пауков и насе­комых) с удлиненным плоским телом, покрытым твердым панцирем в виде пластинок. Каждый сегмент тела, кроме последнего, нес конечности. Размеры от 1 до 5- 7 см в длину. Были виды до 60- 75 см .

Среди растений преобладали одноклеточные и многоклеточные водорос­ли, которые интенсивно выделяли кислород.

Ордовикский период 505-438 млн. лет

Характеризуется появлением наутилоидных моллюсков - родственников осьминогов и кальмаров. Из членистоногих были трилобиты, мечехвосты. Жили разноl6;бразные моллюски, кораллы. Появились первые рыбы. У них еще не было плавников и челюстей, зато на голове имелся костяной панцирь, видимо, служивший защитой от хищников. Эти первые рыбы, известные под названием щитковые, были плохими пловцами, а отсутствие челюстей за­ставляло их питаться следующим образом: они всасывали ил, а затем проце­живали его через своеобразные щели, и таким образом во рту оставались мел­кие беспозвоночные, которые и служили им кормом. В наше время подобные существа наверняка показались бы примитивными и неуклюжими, но тогда это были самые развитые животные на Земле. Во-первых, у них имелся по­звоночник, который в сочетании с другими костями образовывал прочный скелет. Во-вторых, они достигали куда больших размероk4;, чем другие живот­ные. А в-третьих, у них уже были глаза, рот и даже небольшое количество мозга.

Силурийский период 438-408 млн. лет назад

В этот период материки поднялись выше и климат стал прохладным. Фотосинтез сыграл огромную роль в дальнейшей эволюции жизни на Зем­ле. В процессе фотосинтеза выделяется кислород, который в верхних слоях превращается в озон, способный поглощать смертоносные ультрафиолетовые лучи. Слой озона со временем утолщался и наконец, перекрыл доступ лиш­ним ультрафиолетовым лучам. Это дало возможность живым организмам подняться со дна океана на поверхность, а затем и выйти на сушу.

Первыми на суше появились растения. Это стало возможным примерно четыреста десять миллионов лет назад, когда слой озона стал достаточно толст, чтобы окончательно перекрыть доступ смертоносным ультрафиолето­вым лучам. Растения осваивали сушу медленно - вплоть до следующего пе­риода они приспосабливались.

Дело в том, что в воде они были способны поглощать воду и пищу через всю свою поверхность, а на суше делать это могли лишь их широко разветв­ленные и глубоко пущенные в землю корни. Чтобы жить на суше, растениям нужно было иметь систему транспортировки воды, проходящую от корней до самой верхушки, твердую кожицу, сокращающую потери влаги, а также прочное основание для того, чтобы поддерживать стебель или ствол в верти­кальном положении.

Первым растением, отвечавшим всем этим, требованиям, была куксония, которая росла в Уэльсе почти четыреста миллионов лет назад. Вслед за ней появились и другие виды наземных растений — мхи, плауны, папоротники, разновидности хвойных деревьев. Во время каменноугольного периода, на­чавшегося 345 миллионов лет назад, они пышно разрослись, образовав гро­мадные болотистые леса. Некоторые мхи в этих лесах были с десятиэтажный дом, папоротники достигали в высоту сорок пять метров, а уж какими огром­ными были деревья, трудно даже представить.

Вслед за растениями к жизни на суше стали приспосабливаться и про­стейшие животные. Приспособившись дышать воздухом.

Вероятно, первыми из них были древнейшие членистоногие, которые в процессе эволюции смогли приобрести себе простейший аппарат для вдыха­ния воздуха. От этих древних членистоногих в дальнейшем произошли кле­щи, многоножки, скорпионы и другие насекомые. Все они питались расте­ниями и на протяжении многих миллионов лет были единственными обитате­лями суши. Самой любопытной из древних насекомых была гигантская стре­коза, размах крыльев которой превышал семьдесят сантиметров.

В морях продолжали господствовать водоросли, рыбы. Появились ги­гантские ракоскорпионы до 3 м в длину. У некоторых рыб появились челю­сти. Это позволило их обладателям употреблять в пищу не только простей­шие организмы, но и более крупных животных. Настигнув добычу, они с по­мощью челюстей разрывали ее на части, а затем проглатывали.

Самыми первыми челюстными рыбами были акантодианы. Потом их вы­теснили пласодермы, которые вырастали до очень больших размеров. Самый крупный из них — данклеостеус был длиною десять метров. Вместо зубов на его челюстях были костяные шипы, но это не мешало ему убивать и п;ожирать все, что попадалось на глаза.

Девонский период 408-360 (362) млн. лет назад

Период расцвета рыб. Панцерные рыбы развивались и появились три ти­па: двоякодышащие, кистеперые и лучеперые (предки современных рыб).

Появились самые крупные морские животные - да(у)нклеостеусы 4 м длины, разрезающий свою жертву пополам. Позднее появились акулы, пере­селившиеся в океан.

Появились первые амфибии, произошедшие от рыб, вышедших на сушу. Причиной выхода рыб было пересыхание небольших водоемов.

Чтобы не погибнуть, рыбы вынуждены были переползать по суше в другой водоем. Поначалу они делали это неуклюже, и цели, вероятно, достигали очень немногие. Но со временем на плавниках этих рыб образовались наросты, на которые можно было опирать­ся, а кроме жабр появились крошечные легкие, позволяющие поглощать кислород из воз­духа. В процессе эволюции плавники окончательно превратились в конечности, а легкие расширились настолько, что позволяли дышать воздухом постоянно. Это произошло при­мерно 350 миллионов лет назад.

Одной из первых амфибий была ихтиостега. У нее уже
имелись хорошо оформленные легкие и конечности, напоминающие лапы современных земно­водных и пресмыкающихся.

Способность передвигаться и по суше, и по воде дала возможность ам­фибиям маневрировать в случае опасности и питаться как подводными орга­низмами, так и теми, которые жили на суше. В дальнейшем от амфибий про­изошли пресмыкающиеся, а от них, в свою очередь, птицы и млекопитающие.

Среди земноводных был стегоцефал, имеющий настоящие конечности.

Каменноугольный период 360-286 млн. лет назад

Материки покрыты низменными болотами и папоротниковыми лесами. Гигантские леса теплого и влажного карбона изобиловали гигантскими насе­комыми, большими амфибиями. Размах крыльев насекомых достигал 75 см в длину.

В этот период появляются первые рептилии - диметродон, эдафозавр. Вдоль их спин тянется «парус», позволяющий регулировать температуру тела.

Пермь 286-245(250) млн. лет назад

Холодает климат, становится более засушливый. Поднимеются матери­ки, пересыхают озера и моря. Уменьшается число папоротников, хвощей и плаунов. Происходит горообразование. Наступает оледенение южного полу­шария.

В конце пермского периода появляются животные, похожие на рептилий, давшие начало млекопитающим. В этот период на земле происходит массовое вымирание видов в связи с изменением климата.

4. МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА

«Мезозой» - «средняя жизнь». Называют эрой рептилий.

Триасовый период 245-208 млн. лет

После исчезновения видов на Пангее (один континент) установился те­плый и более влажный климат. Леса из древовидных папоротников покрыли пространства.

Появляются динозавры. Появляются первые летающие рептилии. Нали­чие древнейших яйцекладущих млекопитающих (как утконос и ехидна)

Юрский период 208-144 млн. лет

Динозавры достигают гигантских размеров. Появляется множество ле­тающих рептилий (кецалькоатль - 12 м размах крыльев) и промежуточная ступень к птицам - археоптерикс. Появление плацентарных млекопитающих.

Меловой период 144-66 млн. лет

Наиболее существенная черта гипотезы А. И. Опарина - постепенное усложнение химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам.

Большое количество данных говорит о том, что средой возникновения жизни могли быть прибрежные районы морей и океанов. Здесь, на стыке моря, суши и воздуха, создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений.

Например, растворы некоторых органических веществ (сахаров, спиртов) обладают большой устойчивостью и могут существовать неограниченно долгое время. В концентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки, подобные сгусткам желатина в водных растворах. Такие сгустки называют коацерватными каплями или коацерватами (рис. 66). Коацерваты способны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, происходящих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду.

Коацерваты - это еще не живые существа. Они проявляют лишь внешнее сходство с такими признаками живых организмов, как рост и обмен веществ с окружающей средой.

Поэтому возникновение коацерватов рассматривают как стадию развития преджизни.

Развитие жизни на Земле.

Историю живых организмов на Земле изучают по сохранившимся в осадочных горных породах остаткам, отпечаткам и другим следам их жизнедеятельности. Этим занимается наука палеонтология. Для удобства изучения и описания вся история Земли разделена на отрезки времени, имеющие различную длительность и отличающиеся друг от друга климатом, интенсивностью геологических процессов, появлением одних и исчезновением других групп организмов и т. д.

Названия этих отрезков времени греческого происхождения. Самые крупные такие подразделения - зоны, их два - криптозой (скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Зоны делятся на эры (рис. 67). В криптозое две эры - архей (древнейший) и протерозой (первичная жизнь). Фанерозой включает в себя три эры - палеозой (древняя жизнь), мезозой (средняя жизнь) и кайнозой (новая жизнь). В свою очередь, эры разделены на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части.

Криптозой. По мнению ученых, планета Земля формировалась 4,5- 7 млрд. лет назад. Около 4 млрд. лет назад стала остывать и затвердела земная кора, на Земле возникли условия, позволившие развиваться живым организмам. Архей. Архей - самая древняя эра, начался более 3,5 млрд. лет назад и продолжался около 1 млрд. лет. В это время на Земле были уже довольно многочисленны цианобактерии, окаменевшие продукты жизнедеятельности которых - строматолиты - найдены в значительных количествах.

Австралийскими и американскими исследователями были найдены и сами окаменевшие цианобактерии. Таким образом, в архее уже существовала своеобразная «прокариотическая биосфера». Цианобактериям обычно для жизнедеятельности нужен кислород. Кислорода в атмосфере еще не было, однако им, по-видимому, хватало кислорода, который выделялся при химических реакциях, протекавших в земной коре.

Очевидно, биосфера, состоящая ил анаэробных прокариот, существовала еще раньше.

Важнейшим событием архея явилось возникновение фотосинтеза. Нам неизвестно, какие именно организмы явились первыми фотосинтетиками.

Протерозой.

Протерозойская эра - самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд. лет.

Примерно через 600 млн. лет после начала протерозоя, около 2 млрд. лет назад, содержание кислорода достигло так называемой «точки Пастера» - около 1% от его содержания в атмосфере, современной нам.

Ученые считают, что такая концентрация кислорода достаточна для того, чтобы обеспечить устойчивую жизнедеятельность одноклеточных аэробных организмов.

Вспышка разнообразия животных. Конец протерозоя, примерно 680 млн. лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разнообразия многоклеточных организмов и появлением животных (рис. 68). До этого периода находки многоклеточных редки и представлены растениями и, возможно, грибами.

Возникшая в конце протерозоя фауна получила название эдиакарской по местности в Южной Австралии, где в середине XX в. в слоях возрастом 650-700 млн. лет были обнаружены первые отпечатки животных.

Впоследствии похожие находки были сделаны и на других материках. Эти находки послужили причиной выделения в протерозое особого периода, получившего название венд (по названию одного из славянских племен, живших на берегу Белого моря, где обнаружены богатые местонахождения представителей этой фауны). Палеозой.

Палеозойская эра значительно короче предыдущих, она продолжалась около 340 млн лет. Суша, представлявшая в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные около экватора. Это привело к созданию большого числа мелких прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов. К началу палеозоя у некоторых животных образовался внешний органический или минеральный скелет.

Климат кембрия был умеренным, материки - низменными. В кембрии животные и растения населяли в основном моря. На суше по-прежнему жили бактерии и сине-зелёные.

Кембрийский период ознаменовался быстрым распространением представителей новых типов беспозвоночных животных, многие из которых имели известковый или фосфатный скелет.

Ученые связывают это с появлением хищничества. Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы - представители простейших, имевших известковую или склеенную из песчинок раковину.

Ордовик. В ордовике значительно увеличивается площадь морей. В морях ордовика весьма разнообразны зеленые, бурые и красные водоросли. Идет интенсивный процесс образования рифов кораллами.

Значительное разнообразие наблюдается среди головоногих и брюхоногих моллюсков. В ордовике впервые появляются хордовые. Силур. В конце силура наблюдается развитие своеобразных членистоногих - ракоскорпионов. К ордовику и силуру относится расцвет в морях головоногих моллюсков.

Появляются новые представители беспозвоночных - иглокожие. В силурийских морях начинается массовое распространение первых настоящих позвоночных - панцирных бесчелюстных. В конце силура - начале девона начинается интенсивное развитие наземных растений.

Выходят на сушу и животные.

Одними из первых перешли из водной среды представители типа членистоногих - пауки, от иссушающего действия атмосферы их защищал хитиновый панцирь. Девон. В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более континентальный, нежели в силуре. В девоне появились пустынные и полупустынные области. В морях обитали настоящие рыбы, вытеснившие панцирных бесчелюстных. Среди них были хрящевые рыбы (современные представители - акулы), появились и рыбы с костным скелетом. В девоне на суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Новые группы животных начинают завоевывать сушу.

Представители членистоногих, вышедшие на сушу, дают начало многоножкам и первым насекомым. В конце девона потомки рыб выходят на сушу, образуя первый класс наземных позвоночных - земноводных (амфибий). Карбон. В каменноугольном периоде, или карбоне, происходит заметное потепление и увлажнение климата. В жарких, тропического типа болотистых лесах произрастают громадные (высотой до 40 м) папоротники, хвощи и плауны.

Помимо этих растений, размножающихся спорами, в карбоне начинают распространяться голосеменные растения, возникшие еще в конце девона. Их семя было покрыто оболочкой, предохранявшей от высыхания. Во влажных и теплых болотистых лесах исключительного расцвета и разнообразия достигли древнейшие земноводные - стегоцефалы.

Появляются первые отряды крылатых насекомых - тараканы, длина тела которых достигает 10 см, и стрекозы, некоторые виды которых имели размах крыльев до 75 см. Пермь.

Дальнейшее поднятие суши привело в перми к развитию засушливого климата и похолоданию.

Влажные и пышные леса остаются только в районе экватора; постепенно вымирают папоротникообразные. Им на смену приходят голосеменные растения.

Сухость климата способствовала исчезновению земноводных - стегоцефалов. Зато значительного разнообразия достигают древнейшие пресмыкающиеся, возникшие еще в конце карбона.

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру. Триас. В триасе сильно сокращаются площади внутриконтинентальных водоемов, развиваются пустынные ландшафты. В условиях засушливого климата вымирает множество сухопутных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой.

Вымирает большинство земноводных, почти полностью исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны.

Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой. Среди растений в триасе сильного развития достигают голосеменные, среди животных - пресмыкающиеся. Уже в триасе возникают первые представители теплокровных - мелкие примитивные млекопитающие и птицы. Юра. В юре происходит некоторое расширение площадей тепловодных морей. В морях весьма многочисленны головоногие моллюски - аммониты и белемниты.

Весьма разнообразны морские пресмыкающиеся.

Помимо ихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры - животные с широким туловищем, длинными ластами и змеевидной шеей.

Морские пресмыкающиеся как бы поделили между собой пищевые ресурсы: плезиозавры охотились на мелководьях прибрежной зоны, а ихтиозавры - в открытом море. В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду.

Разнообразие летающих насекомых создавало условия для развития насекомоядных летающих ящеров.

Мелкими летающими ящерами стали питаться крупные ящеры.

Летающие ящеры просуществовали до конца мела. Мел.

Меловой период (или мел) назван в связи с образованием мела в морских отложениях того времени. Он возник из остатков раковинок простейших животных - фораминифер. В этом периоде возникают и чрезвычайно быстро распространяются покрытосеменные растения, вытесняются голосеменные.

Широкое распространение насекомых и появление первых покрытосеменных растений привело со временем к связи между ними. У покрытосеменных возник цветок - орган размножения, привлекающий насекомых окраской, запахом и запасами нектара.

Насекомые, питаясь нектаром, стали переносчиками пыльцы.

Перенос пыльцы насекомыми по сравнению с ветроопылением приводит к меньшей растрате гамет. В конце мела климат изменяется в сторону резкой конти-нентальности и общего похолодания. В морях вымирают аммониты и белемниты, а вслед за ними и питавшиеся ими морские ящеры - плезиозавры и ихтиозавры. На суше стала сокращаться влаголюбивая растительность, служившая пищей растительноядным динозаврам, что привело к их исчезновению; вымерли и хищные динозавры. Из пресмыкающихся лишь в экваториальных областях сохранились крупные формы - крокодилы, черепахи и гаттерии.

Большинство выживших пресмыкающихся (ящерицы, змеи) были небольших размеров. В условиях резко континентального климата и общего похолодания исключительные преимущества получили теплокровные - птицы и млекопитающие, чей расцвет относится к следующей эре - кайнозою.

Кайнозой.

Кайнозойская эра - это расцвет цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Она началась около 66 млн. лет назад и продолжается до настоящего времени.

Палеоген.

Первый период кайнозоя млекопитающие заменили пресмыкающихся, заняв их экологические ниши на земле, птицы стали господствовать в воздухе. В течение этого периода формируется большинство современных групп млекопитающих - насекомоядные, хищные, ластоногие, китообразные, копытные.

Появились первые примитивные приматы лемуры а затем и настоящие обезьяны.

Неоген. В неогене климат стал более холодным и сухим.

Тропические и саванновые леса, росшие некогда в умеренной зоне от современной Венгрии до Монголии, сменяются степями. Это привело к широкому распространению злаковых растении, которые стали источником пищи для травоядных млекопитающих. Б этом периоде сформировались все современные отряды млекопитающих, появились первые человекообразные обезьяны.

Антропоген.

Последний период кайнозоя - антропоген - это тот геологический период, в котором живем и мы. Его название обусловлено тем, что именно в этом периоде появился человек. В антропогене выделяют два века (не столетия, а века в геологическом смысле) - плейстоцен и голоцен. В течение плейстоцена наблюдались очень сильные изменения климата - произошли четыре гигантских оледенения, сменявшихся отступлением ледников.

Отрицательные температуры в зоне оледенения приводили к тому, что пары воды конденсировались в виде снега, а таяние льдов и снегов ежегодно давало меньше воды, чем выпадало снега.

Накопление гигантских запасов льда на суше привело к существенному понижению уровня Мирового океана (на 60-90 м). В Старом Свете (за исключением Мадагаскара) человек расселился, как минимум, 500 тыс. лет назад, а возможно, значительно раньше. Перед последним оледенением (около 35-40 тыс. лет назад) через сухопутный мост в районе современного Берингова пролива древние охотники из Азии перешли в Северную Америку, которую заселили до Огненной Земли. К началу голоцена, когда началось глобальное потепление и таяние ледников, вымерли многие крупные млекопитающие - мамонты, шерстистые носороги, пещерный медведь. По-видимому, это вымирание было обусловлено не только изменениями климата, но и активной деятельностью человека. Около 10 тыс. лет назад в умеренно теплых областях Земли (Средиземноморье, Ближний Восток, Индия, Китай, Мексика, Перу и др.) наступила «неолитическая революция», связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству.

Началось одомашнивание животных и введение растений в культуру.

Бурная деятельность человека: распашка земель, раскорчевка и выжигание лесов, стравливание пастбищ и вытаптывание травостоев домашними животными - привела к вымиранию или сокращению ареалов многих степных животных (тур, тарпан и др.), к расширению площадей пустынь (Сахара, Каракумы, Такла-Макан), появлению подвижных песков. Все это определило тот видовой состав органического мира, который существует в настоящее время, повлияло на современное географическое распространение организмов, создало их современные сообщества.

На Земле

Вспомните!

Что изучает наука палеонтология?

Какие эры и периоды в истории Земли вам известны?

Около 3,5 млрд лет назад на Земле наступила эпоха биологической эволюции, которая продолжается и сейчас. Менялся облик Земли: разрывая единые массивы суши, дрейфовали континенты, вырастали горные цепи, из морских глубин поднимались острова, длинными языками ползли с севера и с юга ледники. Возникали и исчезали многие виды. Чья-то история была скоротечна, а кто-то сохранялся практически в неизменном виде на протяжении миллионов лет. По самым скромным оценкам, сейчас на нашей планете обитает несколько миллионов видов живых организмов, а за всю долгую историю Земля видела примерно в 100 раз больше видов живых существ.

В конце XVIII в. возникла палеонтология – наука, изучающая историю живых организмов по их ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Чем глубже расположен слой осадочных пород с окаменелостями, следами или отпечатками, пыльцой или спорами, тем древнее эти ископаемые организмы. Сравнение окаменелостей различных пластов горных пород позволило выделить в истории Земли несколько временных периодов, которые отличаются друг от друга особенностями геологических процессов, климатом, появлением и исчезновением определенных групп живых организмов.

Самые крупные промежутки времени, на которые подразделяют биологическую историю Земли, – это зоны: криптозой, или докембрий, и фанерозой. Эоны делят на эры. В криптозое выделяют две эры: архей и протерозой, в фанерозое – три эры: палеозой, мезозой и кайнозой. В свою очередь эры делят на периоды, а в периодах выделяют эпохи, или отделы. Современная палеонтология, используя новейшие методы исследования, воссоздала хронологию основных эволюционных событий, достаточно точно датируя появление и исчезновение тех или иных видов живых существ. Рассмотрим поэтапно становление органического мира на нашей планете.

Криптозой (докембрий). Это самая древняя эпоха, которая длилась около 3 млрд лет (85 % времени биологической эволюции). В начале этого периода жизнь была представлена простейшими прокариотическими организмами. В самых древних известных на Земле осадочных отложениях архейской эры, обнаружены органические вещества, которые, по-видимому, входили в состав древнейших живых организмов. В породах, чей возраст изотопным методом оценивается в 3,5 млрд лет, найдены окаменевшие цианобактерии.

Жизнь в этот период развивалась в водной среде, потому что только вода могла защитить организмы от солнечного и космического излучения. Первыми живыми организмами на нашей планете были анаэробные гетеротрофы, которые усваивали органические вещества из «первичного бульона». Истощение запасов органики способствовало усложнению строения первичных бактерий и появлению альтернативных способов питания – около 3 млрд лет назад возникли автотрофные организмы. Важнейшим событием архейской эры стало появление кислородного фотосинтеза. В атмосфере начал накапливаться кислород.

Протерозойская эра началась около 2,5 млрд лет назад и длилась 2 млрд лет. В этот период, около 2 млрд лет назад, количество кислорода достигло так называемой «точки Пастера» – 1 % от его содержания в современной атмосфере. Ученые считают, что такой концентрации было достаточно для появления аэробных одноклеточных организмов, возник новый тип энергетических процессов – дыхание. В результате сложного симбиоза разных групп прокариот появились и начали активно развиваться эукариоты. Образование ядра повлекло за собой возникновение митоза , а в дальнейшем и мейоза. Примерно 1,5–2 млрд лет назад возникло половое размножение. Важнейшим этапом эволюции живой природы стало появление многоклеточности (около 1,3–1,4 млрд лет назад). Первыми многоклеточными организмами были водоросли. Многоклеточность способствовала резкому увеличению многообразия организмов. Появилась возможность специализации клеток, образования тканей и органов, распределения функций между частями тела, что привело в дальнейшем к усложнению поведения.

В протерозое сформировались все царства живого мира: бактерии, растения, животные и грибы. В последние 100 млн лет протерозойской эры произошел мощный всплеск разнообразия организмов: возникли и достигли высокой степени сложности разные группы беспозвоночных (губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, членистоногие, моллюски). Увеличение количества кислорода в атмосфере привело к формированию озонового слоя, защитившего Землю от излучения, поэтому жизнь могла выходить на сушу. Около 600 млн лет назад, в конце протерозоя, на сушу вышли грибы и водоросли, образовав древнейшие лишайники. На рубеже протерозоя и следующей эры появились первые хордовые организмы.

Фанерозой. Эон, состоящий из трех эр, охватывает около 15 % всего времени существования жизни на нашей планете.

Палеозойская эра началась 570 млн лет назад и продолжалась около 340 млн лет. В это время на планете пели интенсивные горообразовательные процессы, сопровождавшиеся высокой вулканической активностью, сменяли друг друга оледенения, периодически на сушу наступали и отступали моря. В эре древней жизни (греч. palaios – древний) выделяют 6 периодов: кембрийский (кембрий), ордовикский (ордовик), силурийский (силур), девонский (девон), каменноугольный (карбон) и пермский (пермь).

В кембрии и ордовике увеличивается разнообразие животного мира океана, это время расцвета медуз и кораллов. Появляются и достигают огромного разнообразия древние членистоногие – трилобиты. Развиваются хордовые организмы (рис. 139).

В силуре климат становится более сухим, увеличивается площадь суши – единого континента Пангеи. В морях начинается массовое распространение первых настоящих позвоночных – бесчелюстных, от которых в дальнейшем произошли рыбы. Важнейшим событием силура становится выход на сушу споровых растений – псилофитов (рис. 140). Вслед за растениями на сушу выходят древние паукообразные, защищенные от сухого воздуха хитиновым панцирем.

Развитие жизни на Земле" class="img-responsive img-thumbnail">

Рис. 139. Животный мир палеозойской эры

В девоне увеличивается разнообразие древних рыб, господствуют хрящевые (акулы, скаты), но появляются и первые костные рыбы. В мелких пересыхающих водоемах с недостаточным количеством кислорода появляются двоякодышащие рыбы, имеющие помимо жабр органы воздушного дыхания – мешковидные легкие, и кистеперые рыбы, имеющие мускулистые плавники со скелетом, напоминающим скелет пятипалой конечности. От этих групп произошли первые наземные позвоночные – стегоцефалы (земноводные).

В карбоне на суше распространяются леса из древовидных хвощей, плаунов и папоротников, достигавших в высоту 30–40 м (рис. 141). Именно эти растения, падая в тропические болота, не сгнивали во влажном тропическом климате, а постепенно превращались в каменный уголь, который мы используем сейчас в качестве топлива. В этих лесах появились первые крылатые насекомые, напоминающие громадных стрекоз.

Рис. 140. Первые растения суши

Рис. 141. Леса каменноугольного периода

В последний период палеозойской эры – пермский – климат стал более холодным и сухим, поэтому те группы организмов, жизнедеятельность и размножение которых полностью зависели от воды, начали приходить в упадок. Сокращается разнообразие амфибий, чья кожа постоянно требовала увлажнения и личинки которых имели жаберный тип дыхания и развивались в воде. Основными хозяевами суши становятся пресмыкающиеся. Они оказались более приспособленными к новым условиям: переход на легочное дыхание позволил им защитить кожу от высыхания с помощью роговых покровов, а яйца, покрытые плотной оболочкой, могли развиваться на суше и защищали зародыш от воздействия окружающей среды. Образуются и широко распространяются новые виды голосеменных растений, причем некоторые из них дожили до настоящего времени (гинкго, араукарии).

Мезозойская эра началась около 230 млн лет назад, длилась примерно 165 млн лет и включала три периода: триасовый, юрский и меловой. В эту эру продолжалось усложнение организмов и темпы эволюции возрастали. В течение почти всей эры на суше господствовали голосеменные растения и пресмыкающиеся (рис. 142).

Триасовый период – начало расцвета динозавров; появляются крокодилы и черепахи. Важнейшим достижением эволюции является возникновение теплокровности, появляются первые млекопитающие. Резко сокращается видовое разнообразие амфибий и почти полностью вымирают семенные папоротники.

Рис. 142. Животный мир мезозойской эры

Меловой период характеризуется образованием высших млекопитающих и настоящих птиц. Появляются и быстро распространяются покрытосеменные растения, постепенно вытесняющие голосеменные и папоротникообразные. Некоторые покрытосеменные растения, возникшие в меловом периоде, сохранились до наших дней (дубы, ивы, эвкалипты, пальмы). В конце периода происходит массовое вымирание динозавров.

Кайнозойская эра, начавшаяся около 67 млн лет назад, продолжается и в настоящее время. Она подразделяется на три периода: палеогеновый (нижнетретичный) и неогеновый (верхнетретичный), общей продолжительностью 65 млн лет, и антропогеновый, который начался 2 млн лет назад.

Рис. 143. Животный мир кайнозойской эры

Уже в палеогене господствующее положение заняли млекопитающие и птицы. В течение этого периода формируется большинство современных отрядов млекопитающих, появляются первые примитивные приматы. На суше господствуют покрытосеменные растения (тропические леса), параллельно с их эволюцией идет развитие и увеличение многообразия насекомых.

В неогене климат становится более сухой, образуются степи, широко распространяются однодольные травянистые растения. Отступление лесов способствует появлению первых человекообразных обезьян. Формируются виды растений и животных, близкие к современным.

Последний антропогеновый период характеризуется похолоданием климата. Четыре гигантских оледенения привели к появлению млекопитающих, приспособленных к суровому климату (мамонты, шерстистые носороги, овцебыки) (рис. 143). Возникли сухопутные «мосты» между Азией и Северной Америкой, Европой и Британскими островами, что способствовало широкому расселению видов, в том числе и человека. Примерно 35–40 тыс. лет назад, перед последним оледенением, по перешейку на месте нынешнего Берингова пролива люди достигли Северной Америки. В конце периода началось глобальное потепление, вымерли многие виды растений и крупных млекопитающих, сформировались современные флора и фауна. Крупнейшим событием антропогена стало появление человека, чья деятельность стала ведущим фактором дальнейших изменений в животном и растительном мире Земли.

Вопросы для повторения и задания

1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?

2. Когда возникли первые живые организмы?

3. Какими организмами был представлен живой мир в криптозое (докембрии)?

4. Почему в пермский период палеозойской эры вымерло большое количество видов амфибий?

5. В каком направлении шла эволюция растений на суше?

6. Охарактеризуйте эволюцию животных в палеозойскую эру.

7. Расскажите об особенностях эволюции в мезозойскую эру.

8. Какое влияние оказывали обширные оледенения на развитие растений и животных в кайнозойскую эру?

9. Как вы можете объяснить сходство фауны и флоры Евразии и Северной Америки?

<<< Назад

Вперед >>>