ИЗУЧЕНИЕ РАННИХ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
План
1. Масштабы геологического времени.
2. Основные подразделения геологической истории Земли.
3 Резкий рост разнообразия ископаемой фауны
1. МАСШТАБЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ
Очень многие науки занимаются изучением эволюци-
онного развития организмов, исследуя различные аспекты
Ископаемые останки растений и животных, которые суще-
ствовали в давние геологические эпохи на Земле, изучают-
ся палеонтологией - пауком о вымерших растениях и жи-
вотных, о смене их во времени и пространстве, обо всех
доступных изучению проявлениях жизни в геологическом
прошлом. Для этого они изучают останки древних форм
жизни и сопоставляют их с современными организмами. Им
удается определить время существования вымерших форм,
чтобы па этой основе восстановить филогенез. Филогенез
представляет собой историческую преемственность расте-
ний и животных, а также всех остальных групп организмов,
их эволюционную историю. Но палеонтологии не достаточ-
но исключительно своих данных. Ей обязательно нужны
сведения и результаты исследований многих других наук,
которые близки ей по направленности. К ним можно отнес-
ти биологические, геологические и географические дисципли-
ны К тому же известно, что сама палеонтология находится
на «стыке» геологии и биологии. Палеонтологии также не-
обходима «помощь» таких наук, как историческая геология,
стратиграфия, палеография, палеоклиматология и др. Это
нужно, чтобы иметь возможность разобраться и правильно
определить время существования вымерших организмов,
понять условия их жизни и закономерности перехода их
останков п ископаемое состояние. Использование данных
сравнительной анатомии просто необходимо палеонтоло-
гам; чтобы, проанализировать строение, физиологию, образ
жизни п эволюцию вымерших форм. К тому же с помощью
сравнительной анатомии довольно просто установить гомо-
логию органов и структуру разных видов Что такое гомо-
логия!- Она представляет собой сходство, которое основы-
вается на родстве. Если в организмах присутствуют гомо-
логичные органы, :-зто является прямым доказательством
родственных связей этих организмов. Эти подтверждает,
что организмы имеют либо общих предков, либо являются
потомками вымерших организмов. Как пришло, нее гомо-
логичные органы имеют одинаковое строение, их развитие
происходит из аналогичных эмбриональных зачатков, а так-
же следует указать, что они занимают одш аковое положе-
ние в организме.
Большое значение для палеонтологии имеет и развитие
таких наук, как функциональная анатомия и сравнительная
физиология. Они помогают палеонтологам правильно понять,
как функционировали органы у вымерших с рганизмов. Для
анализа строения, жизнедеятельности и условий существо-
вания вымерших животных ученые используют принцип ак-
туализма, который был выдвинут геологом Д. Геттоном. Впо-
следствии он был детально разработан одним из крупнейших
геологов XIX и. Ч. ЛаЙелем. Согласно этом} принципу все
закономерности и взаимосвязи, которые можно наблюдать в
явлениях и объектах неорганического и органического мира
в нынешнее время, имели место в прошлом. Безусловно, никто
не может дать стопроцентной гарантии, но многие ученые
приходят к выводу, что в большинстве случаев зтот принцип,
верен. Как известно, палеонтологическая летопись, которая
представлена ископаемыми останками вымерших организ-
мов, иногда не дает полной картины из-за многочисленных
пробелов. Эти пробелы возникают из-за специфичности ус-
ловий захоронения останков организмов и очень маленькой
вероятности совпадения всех необходимых для этого фак-
торов. Чтобы воссоздать филогенез организмов полностью,
реконструировать недостающие звенья на релословном дре-
ве, недостаточно только палеонтологических данных и мето-
дов. Помочь в этом может метод тройного параллелизма, ко-
торый был введен в пауку немецким ученым 3. Геккелем. Он
Общая биология 377
основан на сравнении палеонтологических, сравнительно-ана-
томических и эмбриологических данных. Ученый опирался
на закон, который был сформулирован им самим. Это ос-
новной биогенетический закон. В его основе лежит понима-
ние того, что индивидуальное развитие организма (онтоге-
нез) - это сжатое повторение филогенеза. Это значит, что
детальное изучение и анализ ныне развивающихся организ-
моз даст возможность понять, как происходили эволюци-
онные изменения всех живых организмов, в том числе и тех,
которые давно вымерли. Гораздо позже ученый А, Н. Се-
верцов доказал, что Геккель немного ошибался. Северцо-
чым выведена теория филэмбриогенеза, в которой он дока-
зывает, что как раз благодаря эволюции онтогенеза воз-
можно проявление филогенеза. Существуют частные слу-
чаи, когда эволюционная перестройка какого-либо из орга-
нов протекает с помощью изменения поздних стадий его
индивидуального развития, т. е. новые признаки формиру-
ются в конце онтогенеза (это Северцов назвал анаболией).
Тогда действительно можно наблюдать описанное Геккелем
соотношение между онтогенезом И’филогенезом. Лишь в
подобных случаях возможно привлечение эмбриологичес-
ких данных для исследования филогенеза. Севсрцовым при-
водятся интересные примеры реконструкции гипотетичес-
ких недостающих звеньев в филогенетическом древе. Ис-
следование онтогеиезов современных организмов необхо-
димо еще и для того, чтобы иметь правильное представле-
ние о возможных изменениях онтогенеза, которые и дают
толчок к эволюции;
Чтобы понять сущность эволюционного процесса и сде-
лать причинный анализ хода филогенеза, необходимы выво-
ды зволюциоиистики. Эта наука является аналогом теории
.шолюции и называется иначе дарвинизмом от имени велико-
го создателя теории естественного отбора Ч. Дарвина. Пред-
ставители этой науки изучают сущности механизмов, общих
закономерностей и направлений эволюционного процесса.
Сама наука является теоретической базой всей современной
биологии. Эволюция организмов - это особая форма суще-
ствования живой материи во времени. К тому же все совре-
менные проявления жизни на любом уровне организации
живой материи можно понять, лишь учитывая эволюцион-
ную предысторию.
Вот далеко не полный перечень наук, участвующих в
изучении и анализе развития жизни на Земле в прошлые
ппохи. Палеонтологи привлекают данные систематики, био-
географии. Также ученых очень интересуют вопросы про-
исхождения человека и его эволюции, так как здесь есть
существенные отличия от всех остальных классов живот-
ных в связи с развитием трудовой деятельности и соци-
альными условиями.
Чтобы разобраться в эволюции организмов, надо знать,
как она проходила во времени, учитывать продолжительность
всех ее этапов. Осадочные породы помогают определить воз-
раст местности. Более древние породы лежат под более по-
здними пластами
Чтобы правильно определить относительный возраст пла-
стов осадочных пород разных регионов, необходимо сопоста-
вить сохранившиеся в них ископаемые организмы. Это воз-
можно сделать благодаря палеонтологическому методу, пред-
ложенному в работах английского геолога У. Смита в конце
XVIII - начале XIX в. Ученые выяснили, что среди ископае-
мых организмов, которыми характеризуется каждая эпоха,
можно выделить некоторое количество наиболее распростра-
ненных видов. Эти виды стали называться руководящими не
копаемыми.
Абсолютный возраст осадочных пород, т. е. тот проме-
жуток времени, который прошел с начала их образования, ус-
тановить достаточно трудно. Информацию об этом можно по-
лучить, исследуя вулканические породы, образовавшиеся из
остывающей магмы. В магме следует учитывать содержание
радиоактивных элементов и продуктов распада. Известно, что
радиоактивный распад в таких породах начинается со време-
ни их кристаллизации из расплавов магмы, причем продолжа-
ется он с неизменной скоростью до тех пор, пока не исчерпа-
ются все запасы радиоактивных элементов.
Благодаря этому определить возраст породы достаточно
легко. Для этого нужно только определить содержание в гор-
ной породе того или иного радиоактивного элемента и продук-
тов его распада, учитывая скорость распада, и можно достаточ-
но точно вычислить абсолютный возраст данной породы.
Для’осадочных пород приходится учитывать приблизи-
тельный возраст по отношению к абсолютному возрасту сло-
ев вулканических пород. Продолжительное и кропотливое ис-
следование относительного и абсолютного возраста горных
пород в разных регионах земного шара, которое проводилось
несколькими поколениями геологов и палеонтологов, позво-
лило обозначить основные вехи геологической истории Зем-
ли. Границы между этими подразделениями соответствуют
разного рода изменениям геологического и биологического
(палеонтологического) характера. Это могут быть изменения
режима осадконакопления в водоемах, которые приводят к
формированию иных типов осадочных пород, усиление вул-
канизма и горообразовательных процессов, вторжение моря
(морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных
участков континентальной коры или повышению уровня оке-
ана, существенные изменения фауны и флоры..Поскольку по-
добные события происходили в истории Земли нерегулярно,
длительность различных эпох, периодов и эр неодинакова.
Иногда создает трудности огромная длительность древней-
ших геологических эр (археозойской И протерозойской), ко*
торые к тому же не разделены на меньшие временные проме-
жутки (во всяком случае, нет еще общепринятого деления).
Это возникло в первую очередь из-за самого фактора време-
ни, т. е. древности отложений археозоя и протерозоя, которые
подвергались за.свою длительную историю значительному
метаморфизму и разрушению, в результате чего стирались су
Шествовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни. Отло-
жения архейской и протерозойской эр содержат чрезвычайно
мало ископаемых останков организмов; по этому признаку
археозой и протерозой объединяют под названием «крипто
зой» (этап скрытой жизни), противопоставляя объединению
трех последующих эр - фанерозой (этан явной, наблюдаемой
жизни). Возраст Земли определяется различными учеными
по-разному, .но можно указать приблизительную цифру - 5
млрд лет
2. ОСНОВНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ
ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
Археозойская и протерозойская эры, которые составля
ют криптоз’оЙ, длились примерно 3,4 млрд лет. Это говорит о
том, что криптозой составляет 7/8 всей геологической исто
рии. Стоит заметить, что в отложениях пород этого периода
сохранилось лишь небольшое количество ископаемых остаи-
373 Биология
ков вымерших организмов. Поэтому ученым трудно точно
определить, как же развивалась жизнь в течение этого доста-
точно продолжительного промежутка времени.
Самые древние остатки вымерших организмов ученые
нашли в осадочных толщах Родезии. Осадочные породы име-
ют здесь возраст 2,9-3,2 млрд лет. Были обнаружены следы
жизнедеятельности водорослей (по всей видимости, синезеле-
ных). Это убедительно доказывает, что приблизительно 3 млрд
лет назад на Земле уже существовали фотосинтеэирующие
организмы. Это водоросли. Предполагается, что появление
жизни на Земле должно было произойти намного раньше.
Называют цифру 3,5-4 млрд лет назад. Наиболее изучена про-
терозойская флора. Она представлена нитчатыми формами
длиной до нескольких сотен микрометров и толщиной 0,6-16
мкм. Все они имеют различное строение. Также найдены ос-
татки одноклеточных организмов диаметром 1 - 16 мкм. Ос-
татки этой среднепротерозойской флоры были найдены в Ка-
наде. Ученые исследовали кремнистые сланцы на северном
берегу озера Верхнего и наткнулись на остатки вымерших
г^икреюрганизмов. Возраст отложений составляет примерно
1,9 млрд лет.
Очень часто в осадочных породах, относящихся к про-
межутку времени 2-1 млрд лет назад, ученые находят стро-
матолиты - известковые или доломитовые караваеобразные
тела на дне морских и пресноводных водоемов, возникшие в
результате жизнедеятельности низших водорослей. Это толь-
ко подтверждает версию о широком распространении и актив-
ной фотосинтезирующеи и рифостроительнои деятельности
синезеленых водорослей.
Следующий важнейший этап в эволюции жизни подтверж-
дается рядом находок ископаемых остатков в отложениях, ко-
торые имеют возраст 0,9-3 млрд лет. Среди них найдены пре-
красно сохранившиеся останки одноклеточных организмов раз-
мером 2-8 мкм, в которых удалось различить внутриклеточ-
ную структуру, похожую на ядро; обнаружены также стадии
деления одного из видав этих одноклеточных организмов, на-
поминающие стадии митоза, - способа деления эукариотичес-
ких (т. с. имеющих ядро) клеток.
Если выводы, сделанные после тщательного изучения
найденных останков, верны, то это только подтверждает, что
около 1,6 млрд лет назад эволюция оргапизмон миновала важ-
нейший рубеж: был достигнут уровень организации эукариот.
О первых следах жизнедеятельности червеобразных много-
клеточных можно узнать из позднерифейских отложений. Уже
в вендские времена (примерно 650-570 млн лет назад) суще-
ствовали животные, которых можно было отнести к различ-
ным типам. Отпечатков мягкотелых вендских животных не
так уж много, однако они известны во всех уголках земного
шара. Целый ряд интересных находок ученые сделали на тер-
ритории бывшего СССР, обнаружив их в позднепротерозойо
ких отложениях.
В 1947 г. Р. Спригтом была обнаружена богатая поздне-
. протер озон екая фауна. Ученый нашел ее в Центральной Авст-
ралии. Позднее исследовавший ее М. Глесснер предполагает
что она состоит из трех десятков видов самых разнообразных
многоклеточных животных, которые можно, tii мести к разным
типам. Большую часть найденных форм можно отнести к ки-
шечнополостным. К ним относятся медузопс’/:обные организ-
мы, которые по предположениям находились 8 среднем слое
воды, и находящиеся близ дна полиплоидные формы, кото-
рые по виду напоминают современных альционарий или мор-
ские перья. Ученые подтвердили, что все они. как и подобные
животные адиакарской фауны, не имеют твердого скелета.
Помимо кишечнополостных в кварцитах Паунд, где и
находится эдиакарская фауна, обнаружены останки червеоб-
разных организмов, которых относят к плоек t м и кольчатым
червям. Некоторые из представленных оста t ков считаются
возможными предками членистоногих. К ТОМУ же там же най-
дены останки неизвестной таксономической принадлежности.
Это только лишний раз подтверждает, что в иендское время
существовало большое разнообразие многоклеточных мяг-
котелых животных. Из этого можно сделать вывод: учиты-
вая, что в вендское время существовало огромное разнообра-
зие видов, в том числе и достаточно высокоорганизованных
животных, то, по всей видимости, до вендского периода жизнь
существовала продолжительное время. Предполагается, что
многоклеточные животные появились гораздо раньше - при-
мерно 700-900 млн лет назад.
3. РЕЗКИЙ РОСТ РАЗНООБРАЗИЯ ИСКОПАЕМОЙ
ФАУНЫ
На рубеже протерозойской и палеозойскей эр оче?1ь силь-
но изменятся состав ископаемой фауны. Неожиданно поело
толщ верхнего протерозоя, в которых наблюдалось почти пол-
ное отсутствие жизни, в осадочных породах кембрия, начиная
с самых нижних его пластов, возникает огромное количество
и разнообразие останков ископаемых организмов. Есть среди
них и губки (плеченогие моллюски), а также представители
вымерших членистоногих. Зато уже к концу кембрия возни-
кают практически все известные ученым типы многоклеточ-
ных животных. До сих пор исследователи не могут объяснить
такой внезапный скачок в эволюции живых форм.
По всей видимости, обособление всех основных типов
животных совершилось а верхнем протерозое 600-800 млн
лет назад. Ученые предполагают, что примитивные представи-
тели всех групп многоклеточных животных являлись неболь-
шими организмами, лишенными скелета. Тем временем в.ат-
мосфере шло накопление кислорода и увеличивалась мощ-
ность озонового экрана, что и привело к увеличению разме-
ров тела животных и приобретению ими скелета. В результате
организмы получили возможность широкого расселения на
небольшие глубинах различных водоемов, а это стало причи-
ной того, что значительно выросло число разнообразных форм
жизни.

Учебник для 10-11 классов

Глава XIII. 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. В геологической летописи эти отрезки времени соответствуют разным слоям осадочных пород с включенными в них ископаемыми остатками. Чем глубже расположен слой осадочных пород (если, конечно, слои не перевернуты в результате тектонической деятельности), тем древнее находящиеся там ископаемые. Такое определение возраста находок является относительным. Кроме того, нужно помнить, что зарождение той или другой группы организмов происходит раньше, чем она появляется в геологической летописи. Группа должна стать достаточно многочисленной, чтобы через сотни миллионов лет мы могли обнаружить ее представителей при раскопках.

Рис. 71. История развития жизни на Земле и формирование современной атмосферы

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. 71). 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. Для того чтобы выяснить, какие реальные промежутки времени соответствуют эрам и периодам, определяют содержание изотопов различных химических элементов в горных породах и остатках организмов. Поскольку скорость распада изотопов строго постоянная и хорошо известная величина, можно определить абсолютный возраст найденных ископаемых. Чем дальше от нас отстоит тот или другой период времени, тем с меньшей точностью определяется его возраст.

§ 55. Развитие жизни в криптозое

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. Эти первые организмы были одноклеточными, не имели твердых оболочек, поэтому обнаружить следы их жизнедеятельности очень трудно. Неудивительно, что ученые долгое время считали, что Земля значительную часть времени своего существования была безжизненной пустыней. Хотя на криптозой приходится около 7/8 всей истории Земли, интенсивное изучение этого зона началось только в середине XX в. Применение современных методов исследования, таких, как электронная микроскопия, компьютерная томография, методов молекулярной биологии позволило установить, что жизнь на Земле намного древнее, чем представлялось ранее. В настоящее время науке неизвестны такие осадочные породы, в которых бы не было следов жизнедеятельности. В самых древних известных на Земле осадочных породах, возраст которых 3,8 млрд лет, обнаружены вещества, входившие, по-видимому, в состав живых организмов.

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 из анаэробных прокариот, существовала еще раньше. Важнейшим событием архея явилось возникновение фотосинтеза. Нам неизвестно, какие именно организмы явились первыми фотосинтетиками. Самым ранним свидетельством существования фотосинтеза являются содержащие углерод минералы с таким соотношением изотопов, которое характерно именно для углерода, прошедшего через процесс фотосинтеза. Эти минералы имеют возраст более 3 млрд лет. Возникновение фотосинтеза имело огромное значение для дальнейшего развития жизни на Земле. Биосфера получила неиссякаемый источник энергии, а в атмосфере начал накапливаться кислород (см. рис. 71). Содержание кислорода в атмосфере еще долго оставалось низким, однако появились предпосылки бурного развития аэробных организмов в дальнейшем.

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. Медленное, но постоянное увеличение содержания кислорода в атмосфере способствовало совершенствованию клеточного дыхания, возникновению окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование, будучи значительно более эффективным способом утилизации энергии углеводов, чем анаэробный гликолиз, в свою очередь, вело к процветанию аэробных организмов. Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в стратосфере, что сделало принципиально возможной жизнь на суше, защитив ее от смертоносного жесткого ультрафиолета. Прокариоты - бактерии и одноклеточные водоросли - жили, по-видимому, и на суше, в пленках воды между минеральными частицами в зонах частичного затопления вблизи водоемов. Результатом их жизнедеятельности стало образование почвы.

Рис. 72. Флора и фауна позднего протерозоя.
1 - многоклеточная водоросль; 2 - губка; 3 - медуза; 4 - ползающий кольчатый червь; 5 - сидячий кольчатый червь; 6 - восьмилучевой коралл; 7 - примитивные членистоногие неясного систематического положения

Не менее важным событием было и возникновение эукариот. Когда оно произошло, неизвестно, так как зафиксировать его очень трудно. Исследования на молекулярном уровне дали основание некоторым ученым предположить, что эукариоты могут быть столь же древними, как и прокариоты. В геологической же летописи признаки деятельности эукариот появились примерно 1,8-2 млрд лет назад. Первые эукариоты были одноклеточными организмами. По-видимо-му, уже у них сформировались такие фундаментальные признаки эукариот, как митоз и наличие мембранных органелл. Ко времени 1,5-2 млрд лет назад относят возникновение одного из самых важных ароморфозов - полового размножения.

Важнейшим этапом в развитии жизни явилось возникновение многоклеточности. Это событие дало мощный толчок увеличению разнообразия живых организмов, их эволюции. Многоклеточность делает возможными специализацию клеток в пределах одного организма, возникновение тканей и органов, в том числе органов чувств, активное добывание пищи, передвижение. Эти преимущества способствовали широкому расселению организмов, освоению всех возможных экологических ниш и в конечном итоге формированию современной биосферы, пришедшей на смену «прокариотической». Первые многоклеточные организмы появились в протерозое не менее 1,5 млрд лет назад. Однако некоторые ученые считают, что это произошло гораздо раньше - около 2 млрд лет назад. Это были, по-видимому, водоросли.

Вспышка разнообразия животных. Конец протерозоя, примерно 680 млн лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разнообразия многоклеточных организмов и появлением животных (рис. 72). 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 обнаружено множество ископаемых остатков представителей этой фауны). Венд продолжался примерно 110 млн лет. За это короткое по сравнению с предыдущими эпохами время возникло и достигло значительного разнообразия большое количество видов многоклеточных животных, относящихся к типам кишечнополостных, червей, членистоногих. Некоторые из этих животных имели до 1 м в длину, по-видимому, они были студенистыми, как медузы. Отличительная особенность животных вендо-эдиакарской фауны - отсутствие какого бы то ни было скелета. Вероятно, тогда еще не было хищников, от которых надо было защищаться.

С чем же связана такая вспышка разнообразия? Ученые предполагают, что в конце протерозоя наша планета претерпевала значительные потрясения. Была очень высокой гидротермальная активность, шло горообразование, оледенения сменялись потеплением климата. В атмосфере увеличилось содержание кислорода. Повышение содержания кислорода до 5-6% от современного уровня, по-видимому, было необходимым для успешного существования многоклеточных животных довольно крупных размеров. Эти изменения в среде обитания, очевидно, и привели к появлению новых типов и их бурному развитию. Кончался криптозой, эон «скрытой жизни», охватывающий более 85% всего времени существования жизни на Земле, начинался новый этап - фанерозой.

Как определяется относительный и абсолютный возраст палеонтологических находок?
Какие основные ароморфозы можно выделить в эволюции одноклеточных организмов?
Как жизнедеятельность живых организмов повлияла на изменение геологических оболочек Земли?
4. Чем можно объяснить возникновение большого разнообразия многоклеточных животных в конце протерозоя?

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

По неполным подсчетам ученых, на Земле существует около 1,5 млн. видов животных и не менее 500 тыс. видов растений.

Откуда взялись эти растения и животные? Всегда ли они были такими? Всегда ли Земля была такой, как теперь? Эти вопросы издавна волновали и интересовали людей. Религиозные вымыслы, которые проповедуют церковники, будто Земля и все существующее на ней создано в течение недели сверхъестественным существом - богом, не могут нас удовлетворить. Только наука, опираясь на факты, смогла выяснить подлинную историю Земли и ее обитателей.

Много сделали для изучения развития жизни гениальный английский ученый Чарльз Дарвин - основоположник научной биологии (дарвинизма), француз Кювье - основатель палеонтологии, великие русские ученые - А.О. Ковалевский, И.И. Мечников, В.О. Ковалевский, К.А. Тимирязев, И.П. Павлов и многие другие.

Историю человеческого общества, народов, государств можно изучать, исследуя исторические документы и предметы материальной культуры (остатки одежды, орудий, жилищ и т. п.). Где отсутствуют исторические данные, там нет науки. Исследователь истории жизни на Земле, очевидно, тоже нуждается в документах, но они значительно отличаются от тех, с которыми имеет дело историк. Земные недра - это тот архив, в котором сохранились «документы» прошлого Земли и жизни на ней. В земных пластах находятся остатки древней жизни, которые показывают, какой она была тысячи и миллионы лет назад. В недрах Земли можно найти следы капель дождя и волн, работы ветров и льда; по отложениям горных пород можно восстановить контуры моря, реки, болота, озера и пустыни далекого прошлого. Геологи и палеонтологи, изучающие историю Земли, работают над этими «документами».

Пласты земной коры - это огромный музей истории природы. Он окружает нас всюду: на крутых обрывистых берегах рек и морей, в каменоломнях и шахтах. Лучше всего он открывает перед нами свои сокровища, когда мы ведем специальные раскопки.

Фото: Michael LaMartin

Как дошли до нас остатки организмов прошлого?

Попав в реку, озеро или береговую полосу моря, остатки организмов могут иногда довольно быстро покрываться илом, песком, глиной, пропитываться солями и таким образом навеки «окаменевать». В дельтах рек, прибрежных зонах морей, озерах иногда бывают крупные скопления ископаемых организмов, которые образуют громадные «кладбища». Ископаемые не всегда бывают окаменелыми.

Встречаются остатки растений и животных (особенно недавно живших), которые незначительно изменились. Например, трупы мамонтов, живших несколько тысяч лет назад, находят иногда полностью сохранившимися в вечной мерзлоте. Обычно животные и растения редко сохраняются целиком. Чаще всего остаются их скелеты, отдельные кости, зубы, раковины, стволы деревьев, листья или отпечатки их на камнях.

Российский палеонтолог профессор И.А. Ефремов в последние годы детально разработал учение о захоронении древних организмов. По остаткам организмов можно сказать, какие это были существа, где и как они жили и почему изменились. В окрестностях Москвы можно увидеть известняк с многочисленными остатками кораллов. Какие выводы следуют из этого факта? Можно утверждать, что на территории Подмосковья шумело море, а климат был теплее, чем теперь. Это море было мелководным: ведь кораллы не живут на большой глубине. Море было соленым: в опресненных морях кораллов мало, а здесь их изобилие. Можно сделать и другие заключения, хорошо исследовав строение кораллов. Ученые могут по скелету и другим сохранившимся частям животного (кожа, мускулы, некоторые внутренние органы) восстановить не только его облик, но и образ жизни. Даже по части скелета (челюсти, черепу, костям ног) позвоночного можно сделать научно обоснованное заключение о строении животного, образе его жизни и ближайших родственниках как среди ископаемых, так и среди современных животных. Непрерывность развития организмов на Земле - основной закон биологии, открытый Ч. Дарвином. Чем древнее животные и растения, населявшие Землю, тем они проще устроены. Чем ближе к нашему времени, тем организмы становятся сложнее и все более похожими на современных.

По данным палеонтологии и геологии, история Земли и жизни на ней разделена на пять эр, каждая из них характеризуется определенными организмами, преобладавшими в течение этой эры. Каждая эра разделяется на несколько периодов, а период в свою очередь - на эпохи и века. Ученые установили, какие геологические события и какие изменения в развитии живой природы происходили на протяжении той или иной эры, периода, эпохи. Науке известно несколько способов определения возраста древних пластов, а следовательно, и времени существования тех или иных ископаемых организмов Ученые установили, например, что возраст самых древних пород на Земле, архейской эры (от греческого слова «архайос» - древний), около 3,5 млрд. лет. Разными способами была вычислена длительность теологических эр и периодов. Эра, в которой мы живем, - самая молодая. Называется она кайнозойской эрой новой жизни. Ей предшествовала мезозойская - эра средней жизни. Следующая по старшинству - палеозойская- эра древней жизни. Еще раньше были эры протерозойская и архейская. Вычисление возраста далекого прошлого очень важно для понимания истории нашей планеты, развития жизни на ней, истории человеческого общества, а также для решения практических задач, в том числе научно обоснованных поисков полезных ископаемых. Нужны секунды, чтобы увидеть, как передвинулась минутная стрелка; два-три дня, чтобы убедиться, насколько выросла трава; три-четыре года, чтобы заметить, как юноша становится взрослым. Требуются тысячелетия, чтобы подметить некоторые изменения в очертаниях материков и океанов. Время человеческой жизни - это неощутимое мгновение на грандиозных часах истории Земли, поэтому людям издавна казалось, что очертания океанов и суши постоянны, а животные и растения, окружающие человека, не изменяются. Знание истории и законов развития жизни на Земле необходимо каждому, оно служит фундаментом научного миропонимания и открывает пути покорения сил природы.

Моря и океаны – место зарождения жизни на земле

От начала архейской эры нас отделяет 3,5 млрд. лет. В слоях осадочных горных пород, накопившихся на протяжении этой эры, не обнаружено остатков организмов. Но бесспорно, что живые существа тогда уже были: в отложениях архейской эры найдены скопления известняка и минерала, похожего на антрацит, которые могли образоваться только в результате деятельности живых существ. Кроме того, в слоях следующей, протерозойской эры найдены остатки водорослей и различных морских беспозвоночных животных. Несомненно, что эти растения и животные произошли от более простых представителей живой природы, обитавших на Земле уже в архейскую эру. Какими же могли быть эти древнейшие обитатели Земли, остатки которых не сохранились до наших дней?

Академик А.И. Опарин и другие ученые считают, что первые живые существа на Земле представляли собой капли, комочки живого вещества, не имевшие клеточного строения. Они возникли из неживой природы в результате длительного и сложного процесса развития. Первые организмы не были ни растениями, ни животными. Тела они имели мягкие, непрочные, быстро разрушавшиеся после смерти. Породы, в которых первые существа могли бы окаменеть, подвергаясь огромному давлению и нагреванию, сильно изменялись. По этой причине ни следов, ни остатков древних организмов не могло сохраниться до наших дней. Проходили миллионы лет. Строение первых доклеточных существ все более усложнялось, совершенствовалось. Организмы приспосабливались к постоянно изменяющимся условиям существования. На одной из ступеней развития живые существа приобрели клеточное строение. Подобные примитивные мельчайшие организмы - микробы - и теперь широко распространены на Земле. В процессе развития у некоторых древних одноклеточных выработалась способность поглощать световую энергию, за счет которой они разлагали углекислоту и использовали освобождающийся углерод для построения своего тела.

Так возникли простейшие растения - сине-зеленые водоросли, остатки которых обнаружены в древнейших осадочных отложениях. В теплых водах лагун обитали бесчисленные одноклеточные организмы - жгутиковые. Они совмещали растительные и животные способы питания. Их представитель - зеленая эвглена, - вероятно, вам известен. От жгутиковых возникли различные типы настоящих растительных организмов: многоклеточные водоросли - красные, бурые и зеленые, а также грибы. Другие первобытные существа с течением времени приобрели способность питаться органическими веществами, созданными растениями, и дали начало животному миру. Родоначальниками всех животных считают одноклеточных, похожих на амеб. От них возникли фораминиферы, радиолярии с кремневыми ажурными скелетами микроскопических размеров и инфузории. Происхождение многоклеточных организмов до сих пор остается загадкой. Они могли произойти из колоний одноклеточных животных, благодаря тому что их клетки стали выполнять различные функции: питания, движения, размножения, защитные (покров), выделительные и др. Но переходных стадий не найдено. Появление многоклеточных организмов - это исключительный по значению этап в истории развития живых существ. Только благодаря ему стал возможен дальнейший прогресс: возникновение крупных и сложных организмов. Изменение и развитие древних многоклеточных организмов происходили по-разному в зависимости от условий среды: одни стали малоподвижными, осели на дно и прикрепились к нему, другие сохранили и совершенствовали способность двигаться и вели подвижный образ жизни. Первыми наиболее просто устроенными многоклеточными организмами были губки, археоциаты (похожие на губок, но более сложные организмы), кишечнополостные. Среди групп кишечнополостных животных - гребневиков, похожих на вытянутых медуз, находились будущие родоначальники обширной группы червей. Какая-то часть гребневиков постепенно перешла от плавания к ползанию по дну. Эта перемена образа жизни отразилась на их строении: тело сплющилось, появились различия между спинной и брюшной сторонами, начал обосабливаться головной отдел, развился двигательный аппарат в виде кожно-мускульного мешка, образовались органы дыхания, сформировались двигательная, выделительная и кровеносная системы. Интересно, что у большинства животных и даже у человека кровь имеет соленость, близкую по составу к солености морской воды. Ведь моря и океаны были родиной древних животных.

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.

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.

Как изучают историю развития жизни на земле. Возникновение жизни на земле

Глава XIII. Развитие жизни на Земле

§ 55. Развитие жизни в криптозое