Историю развития жизни изучают по данным геологии и палеонтологии , поскольку в структуре земной коры сохранилось много иско­паемых останков, произведенных живыми организмами. На месте бывших морей образовались осадочные породы, содержащие огромные пласты мела, пес­чаников и других минералов, представляющих донные осадки известко­вых раковин и крем­­ниевых скелетов древних организмов. Имеются и надежные методы опре­де­ления возраста земных пород, содержащих органику. Обычно используется радиоизотопный метод, основанный на измерении содер­жа­ния радиоактивных изотопов в сос­таве урана, углерода и др., которое закономерно изменяется во времени.

Сразу отметим, что развитие форм жизни на Земле шло параллельно с геологической перестройкой структуры и рельефа земной коры, с изменением границ материков и мирового океана, соста­ва атмосферы, температуры земной поверхности и других геологических факторов. Эти изменения и обусловливали в решающей степени направление и динамику биологической эволюции.

Первые следы жизни на Земле дати­руются возрастом примерно 3,6–3,8 млрд лет. Таким образом, жизнь возникла вскоре после образования земной коры. В соответствии с наиболее значительными событиями геобиоло­ги­чес­­кой эволюции в истории Земли выделяют крупные интервалы вре­ме­ни – эры, внутри них – периоды, в пределах периодов – эпохи и т.д. Для большей наглядности изобразим кален­дарь жизни в виде условного годового цикла, в котором один месяц соответствует 300 млн лет реального времени (рис. 6.2). Тогда весь период развития жизни на Земле как раз и составит один условный год нашего календаря – от “1 января” (3600 млн лет тому назад), когда обра­зо­вались первые протоклетки, до “31 декабря” (ноль лет), когда живем мы с вами. Как видим, отсчет геологического времени принято вести в обратном порядке.

(1) Архей

Архейская эра (эра древнейшей жизни) –от 3600 до 2600 млн лет назад, протяженность 1 млрд лет – примерно четверть всей истории жизни (на нашем условном календаре это “январь”, “февраль”, “март” и несколько дней “апреля”).

Первобытная жизнь существовала в водах мирового океана в форме примитивных протоклеток. В атмос­фере Земли еще не было кислорода, но в воде были свободные органические вещества, поэтому первые бактериоподобные организмы питались гетеротрофно: поглощали готовую органику и за счет брожения получали энергию. В горячих источниках, богатых выделениями сероводорода и других газов, при температурах до 120°С могли жить аутотрофные хемосинтезирующие бакте­рии или их новые формы – археи. По мере истощения первичных запасов органического ве­щес­тва возникали аутотрофные фотосинтезирующие клетки. В прибрежных зонах происходил выход бактерий на сушу, и нача­лось образование почвы.

С появлением в воде и атмосфере свободного кислорода (от фотосинтезирующих бактерий) и накоп­лением углекислого газа создаются возможности для развития более продуктивных бактерий, а за ними и первых эукариотных клеток с настоящим ядром и органоидами. От них впоследствии развивались разнообразные протисты (одноклеточные простейшие организмы) и далее растения, грибы, жи­вот­ные.

Таким образом, в архейскую эру в мировом океане возникли про- и эукариотные клетки с разным типом питания и энергетического обеспечения. Сложились предпосылки для перехода к многоклеточным организмам .

(2) Протерозой

Протерозойская эра (эра ранней жизни), от 2600 до 570 млн лет назад, – самая протяженная эра, охватывающая около 2 млрд лет, то есть более половины всей истории жизни.

Рис. 6.2. Эры и периоды развития жизни на Земле

Интенсивные процессы горо­образования изменили соотношение океана и суши. Существует предположение, что в начале протерозоя Земля претерпела первое оледенение, вызванное изменением состава атмосферы и ее прозрачности для солнечного тепла. Многие пионерные группы организмов, сделав свое дело, вымирали, на их смену приходили новые. Но в целом биологические преобразования совершались очень медленно и постепенно.

Первая половина протерозоя проходила при полном расцвете и доминировании прокариот – бактерий и архей. В это время железобактерии мирового океана, осаж­даясь поколение за поколением на дно, формируют огромные залежи осадочных железных руд. Крупнейшие из них известны под Курском и Кривым Рогом. Эукариоты были представ­лены в основном водорослями. Многоклеточные организмы были малочисленны и весьма примитивны.

Около 1000 млн лет назад в результате фотосинтетической деятельности водорослей темп накопления кислорода быстро возрастает. Этому способствует также завершение окисления железа земной коры, которое до сих пор поглощало основную массу кислорода. В результате начинается бурное разви­тие простейших и многоклеточных живот­ных. Последняя четверть протерозоя известна как “век медуз”, так как эти и им подобные кишечнополостные животные составляют доминирующую и наиболее прогрессивную на то время форму жизни.

Около 700 млн лет тому назад наша планета и ее обитатели переживают второй ледниковый период, после которого прогрессивное развитие жизни приобретает все более динамичный характер. В так называемый вендский период закладывается несколько новых групп многоклеточных животных, но жизнь все еще сконцентрирована в морях.

В конце протерозоя происходит накопление в атмосфере трехатомного кислорода О 3 . Это озон, поглощающий ультрафиолетовые лучи солнеч­ного света. Озоновый экран снизил уро­вень мутагенности солнеч­ного излучения. Дальнейшие новообразования были многочисленны и разнообразны, но они носили все менее радикальный характер – в пределах уже сформированных биологических царств (бактерий, архей, протистов, рас­те­ний, грибов, животных) и основных типов.

Итак, в течение протерозойской эры господство прокариот сме­ни­лось господством эукариот, произошел радикальный переход от одноклеточности к многоклеточности, сформировались основные типы жи­вотного царства. Но эти сложные формы жизни существовали исклю­чи­тельно в морях.

Земная суша в это время представляла один большой континент; геологи дали ему название Палеопангея. В дальнейшем глобальная тектоника плит земной коры и соответствующий дрейф материков будут играть большую роль в эволюции наземных форм жизни. Пока же, в протерозое, каменистая поверхность береговых областей медленно покрывалась почвой, в сырых низинах селились бактерии, низшие водоросли, простейшие однокле­точные животные, которые по-прежнему прекрасно существовали в своих экологических нишах. Суша еще ждала своих завоевателей. А на нашем историческом календаре уже было начало “ноября”. До “Нового года”, до наших с вами дней, оставалось меньше “двух месяцев”, всего 570 млн лет.

(3) Палеозой

Палеозойская эра (эра древней жизни) – от 570 до 230 млн лет назад, общая про­тя­женность 340 млн лет.

Очередной период интенсивного горообра­зования при­вел к изменению рельефа земной поверхности. Палеопангея разделилась на гигантский материк Южного полушария Гондвану и несколько небольших материков Северного полушария. Бывшие участки суши оказались под водой. Некоторые группы вымерли, но другие приспосабливались и осваивали новые среды обитания.

Общий ход эволюции, начиная с палеозоя, отражен на рис. 6.3. Обратите внимание на то, что большинство направлений эволюции организмов, зародившихся в конце протерозоя, продолжают сосуществовать с вновь появляющимися молодыми группами, хотя мно­гие сокращают свой объем.Природа расстается с теми, кто не соответствует меняющимся условиям, но максимально сохраняет удачные варианты, отбирает и развивает из них наиболее приспособленные и, кроме того, создает новые формы, среди них и хордовые животные. Появляются высшие растения – завоеватели суши. Их тело разделено на корень и стебель, что позволяет хорошо закреп­ляться на почве и доставать из нее влагу и минеральные вещества.

Рис. 6.3. Эволюционное развитие живого мира от конца протерозоя до нашего времени

Площадь морей то увеличивается, то уменьшается. В конце ордовика в результате понижения уровня мирового океана и общего похолодания произошло быстрое и массовое вымирание многих групп организмов, как в морях, так и на суше. В силуре материки Северного полушария соединяются в суперконтинент Лавразию, который разделен с Южным континентом Гондваной. Климат становится более сухим, мягким и теплым. В морях появляются панцирные “рыбы”, на сушу выхо­дят первые членистые животные. С новым поднятием суши и сокра­щением морей в девоне климат становится более контрастным. На земле появляются мхи, папоротники, грибы, формируются первые леса, состоящие из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Среди животных возникают первые земноводные, или амфибии. В карбоне широко распространены болотистые леса из громадных (до 40 м) древовидных папоротников. Именно эти леса оставили нам залежи каменного угля (“ка­мен­ноугольные леса”). В конце карбона идет поднятие суши и похолодание, появляются первые пресмыкающиеся животные, окончательно осво­бодившиеся от водной зависимости. В пермском периоде очередное поднятие суши привело к объединению Гондваны с Лавразией. Снова образовался единый материк Пангея. В результате очередного похолодания полярные области Земли подвергаются оледенению. Вымирают древовидные хвощи, плауны, папоротники, многие древние группы беспозвоночных и позвоночных животных. Всего к концу пермского периода вымерло до 95% морских видов и около 70% наземных. Зато быстро прогрессируют пресмыкающиеся (рептилии) и новые насекомые: их яйца защищены от высыхания плотными оболочками, кожа покрыта чешуей или хитином.

Общий итог палеозоя – заселение суши растениями, грибами и животными . При этом и те, и другие, и третьи в процессе своей эволюции усложняются анатомически, приобретают новые структурные и функциональные приспособления для размножения, дыхания, питания, спо­собствующие освоению новой среды обитания.

Завершается палеозой, когда на нашем календаре “7 декабря”. Природа “торопится”, темп эволюции в группах высок, сжимаются сроки преобразований, но на сцену только выходят первые пресмыкающиеся, а время птиц и млекопитающих еще далеко впереди.

(4) Мезозой

Мезозойская эра (эра средней жизни) – от 230 до 67 млн лет назад, общая протяженность 163 млн лет.

Поднятие суши, начавшееся в предыдущем периоде, продолжается. Вначале существует единый материк Пангея. Его общая площадь значительно больше, чем площадь суши в настоящее вре­мя. Центральная часть континента покрыта пустынями и горами, уже сформированы Урал, Алтай и дру­гие горные массивы. Климат становится все более засушливым. Лишь долины рек и приморские низменности заселены однообразной растительностью из примитивных папоротников, цикадовых и голосеменных.

В триасе Пангея постепенно распадается на северный и южный континенты. Среди животных на суше начинают свое “триумфальное шествие” травоядные и хищные пресмыкающиеся, в том числе динозавры. Среди них есть уже и современные виды: черепахи и крокодилы. В морях по-прежнему живут земноводные, разнообразные головоногие мол­люс­­ки, появляются костистые рыбы вполне современного вида. Это оби­­лие пищи привлекает в море хищных пресмыкающихся, отделяется их специализированная ветвь – ихтиозавры. От каких-то ранних пресмыкающихся обособились небольшие группы, давшие начало птицам и млекопитающим животным. Они уже имеют важную особенность – теплокровность, которая даст большие преимущества в дальнейшей борьбе за существование. Но их время еще впереди, а пока зем­ные пространства продолжают осваивать динозавры.

В юрском периоде появились первые цветковые растения, а среди животных господствуют гигантские пресмыкающиеся, освоившие все среды обитания. В теплых морях кроме морских прес­мыкающихся процветают костистые рыбы и разнообразные головоногие моллюски, похожие на совре­мен­ных кальмаров и осьминогов. Продолжается раскол и дрейф материков с генеральным направлением к их современному состоянию. Это создает условия для изоляций и относительно независимого раз­вития фауны и флоры на разных материках и островных системах.

В меловом периоде кроме яйцекладущих и сумчатых млекопитающих появляются плацентарные, длительно вынашивающие дете­ны­шей в материнской утробе в контакте с кровью через плаценту. Насекомые начинают использовать цветы как источник питания, одновременно способствуя их опылению. Такая кооперация принесла выгоду и насекомым, и цвет­ковым растениям. Конец мелового периода был ознаменован понижением уровня океана, новым общим похолоданием и массовым вымиранием многих групп животных, в том числе динозавров. Полагают, что на суше осталось 10–15% прежнего видового разнообразия.

Есть разные версии этих драматических событий конца мезозоя. Наиболее популярен сценарий глобальной катастрофы, вызванной падением на Землю гигантского метеорита или астероида и приведшей к быстрому разрушению биосферного равновесия (ударная волна, запыление атмосферы, мощные волны цунами и пр.). Однако все могло быть и гораздо прозаичнее. Постепенная перестройка материков и изменение климата могли привести к разрушению сложившихся пище­вых цепей, построенных на ограниченном круге продуцентов. Сначала в похолодевших морях вымерли некоторые беспозвоночные животные, в том числе крупные головоногие моллюски. Естественно, это привело к вымиранию морских ящеров, для которых головоногие были основной пищей. На суше происходило сокращение зоны произрастания и биомассы мягкой сочной растительности, что привело к вымиранию гигантских растительноядных, а за ними и хищных динозавров. Сократилась кор­мо­вая база и для крупных насекомых, а за ними стали исчезать летаю­щие ящеры. В итоге за несколько миллионов лет основные группы динозавров вымерли. Надо иметь в виду и то обстоятельство, что пресмыкающиеся были холодно­кровными животными и оказались не приспособленными к существованию в новом, значительно более суровом климате. В этих условиях выжили и получили дальнейшее развитие мелкие пресмыкающиеся – ящерицы, змеи; а относительно крупные, такие как крокодилы, черепахи, гаттерия, сохранились лишь в тропиках, где оставались необходимая кормовая база и мягкий климат.

Таким образом, мезозойская эра полноправно называется эрой пресмыкающихся. За 160 млн лет они пережили свой расцвет, широчайшую дивергенцию по всем средам обитания и вымерли в борьбе с неиз­бежной стихией. На фоне этих событий огромные преимущества получили теплокровные организмы – млекопитающие и птицы, перешедшие к освоению освобожденных экологических ниш. Но это уже была новая эра. До “Нового года” оставалось “7 дней”.

(5) Кайнозой

Кайнозойская эра (эра новой жизни) – от 67 млн лет назад до настоящего времени. Это эра цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. В эту эру появился и человек .

В начале кайнозоя расположение материков уже близко к современному, однако имеются широкие мосты между Азией и Северной Америкой, последняя связана через Гренландию с Европой, а Европа отделена от Азии проливом. На несколько десятков миллионов лет оказалась в изоляции Южная Америка. Индия тоже изолирована, хотя и продвигается постепенно на север, навстречу Азиатскому континенту. Австралия, которая еще в начале кайнозоя была связана с Антарктидой и Южной Америкой, около 55 млн лет назад полностью обособляется и постепенно продвигается на север. На изолированных материках создаются осо­­бые направ­ления и темпы эволюции флоры и фауны. Например, в Австралии отсутствие хищников позво­лило сохраниться древним сумчатым и яйцекладущим млекопитающим, давно вымершим на других континентах. Геологические перестройки способствовали появлению все большего биоразнообразия, так как создавали большие вариации условий жизни растений и животных.

Около 50 млн лет назад на территории Северной Америки и Европы в классе млекопитающих появляется отряд приматов, давший впоследствии обезьян и человека. Первые люди появились около 3 млн лет тому назад (за “7 часов” до “Нового года”), по-видимому, в восточном средиземноморье. При этом климат становился все более прохладным, наступал очередной (четвертый, считая с раннего протерозоя) ледниковый период. В северном полушарии за последний миллион лет происходит четыре периодических оледенения (как фазы ледникового периода, чередующиеся с временными потеплениями). За это время вымерли мамонты, многие крупные звери, копытные животные. Большую роль в этом сыграли люди, которые активно занимались охотой и земледелием. Человек современного вида сформировался всего лишь около 100 тысяч лет назад (после “23 часов 45 минут 31 декабря” на­шего условного года жизни; мы существуем в этом году всего-то его последние четверть часа!).

В заключение еще раз подчеркнем, что движущие силы биологической эволюции надо видеть в двух взаимосвязанных плоскостях – геологической и собственно биологической . Каждая очередная крупномасштабная перестройка земной поверхности влекла за собой неизбежные преобразования в живом мире. Каждое новое похолодание приво­дило к массовому вымиранию плохо приспособленных видов. Дрейф материков определил раз­личие темпов и направлений эволюции в крупных изолятах. С дру­гой стороны, прогрессивное развитие и размножение бактерий, растений, грибов и животных сказывалось и на самой геологической эволюции. В результате разрушения минеральной осно­вы Земли и ее обогащения продуктами обмена ве­ществ микроорга­низмов возникала и постоянно перестраивалась поч­ва. Накопление кислорода в конце протерозоя привело к образованию озонового экрана. Многие продук­ты жизнедеятельности оставались навсегда в земных нед­рах, преоб­разуя их необратимо. Это и органогенные железные ру­ды, и залежи серы, мела, каменного угля, и многое другое. Живое, по­рожденное из неживой материи, эволюционирует вместе с ней, в едином биогеохими­ческом потоке вещества и энергии. Что же ка­сается внутренней сущности и непосредственных факторов биоло­гичес­кой эволюции, мы рассмотрим их в специальном разделе (см. 6.5).

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.

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

Каждого из нас порой волнуют такие вопросы, на которые сложно найти ответы. К ним относится понимание смысла своего существования, устройство мира и многое другое. Полагаем, что каждый однажды задумывался по поводу развития жизни на Земле. Эры, которые нам известны, очень сильно отличаются между собой. В этой статье мы подробно разберем, и как именно проходила ее эволюция.

Катархей

Катархей - когда земля была безжизненной. Повсюду были вулканические извержения, ультрафиолетовые излучения и отсутствовал кислород. Эволюция жизни на Земле начала свой отсчет именно с этого периода. За счет взаимодействия химических веществ, которые окутали землю, начинают образовываться свойства, характерные для жизни на Земле. Однако существует и другое мнение. Некоторые историки считают, что Земля никогда не пустовала. По их мнению, планета существует столько же времени, сколько и жизнь на ней.

Эра катархея продолжалась от 5-ти до 3-х миллиардов лет назад. Исследования показали, что в этот период планета не имела ядра и земной коры. Интересен тот факт, что в то время сутки длились всего лишь 6 часов.

Архей

Следующей эрой после катархея, является архей (3,5-2,6 миллиардов лет до н.э.). Он делится на четыре периода:

• неоархей;
• мезоархей;
• палеоархей;
• эоархей.

Именно во время архея зародились первые простейшие микроорганизмы. Мало кому известно, но залежи серы и железа, которые мы добываем сегодня, появились именно в этот период. Археологи нашли остатки нитчатых водорослей, возраст которых позволяет отнести их к периоду архея. В это время эволюция жизни на Земле продолжалась. Появляются гетеротрофные организмы. Образуется грунт.

Протерозой

Протерозой - это один из наиболее длительных периодов развития Земли. Он разделяется на следующие этапы:

• мезопротерозой;
• неопротерозой.

Данный период характеризуется появлением озонового слоя. Также именно в это время, как утверждают историки, полностью сформировался объем мирового океана. Палеопротерозойская эра включала в себя сидерийский период. Именно в нем произошло формирование анаэробных водорослей.

Ученые отмечают, что именно в протерозое произошло глобальное оледенение. Оно длилось на протяжении 300 миллионов лет. Подобной ситуацией характеризуется и ледниковый период, который был гораздо позднее. Во время протерозоя появились Среди них губки и грибы. Именно в этот период сформировались залежи руды и золота. Неопротерозойская эра характеризуется формированием новых континентов. Ученые отмечают, что вся флора и фауна, которая существовала в этот период, не является предком современных животных и растений.

Палеозой

Ученые изучают геологические эры Земли и развитие органического мира достаточно долго. По их мнению, палеозой является одним из наиболее значимых для нашей современной жизни периодом. Он длился около 200 миллионов лет и делится на 6 временных отрезков. Именно в эту эру развития Земли начали формироваться наземные растения. Стоит отметить, что в период палеозоя животные вышли на сушу.

Эру палеозоя исследовали многие известные ученые. Среди них А. Седжвик и Э. Д. Филлипс. Именно они разделили эру на определенные периоды.

Климат палеозоя

Многие ученые проводили исследования, чтобы выяснить Эры, как мы говорили ранее, могли длиться достаточно долго. Именно по этой причине на протяжении одного летоисчисления на определенном участке Земли в разное время может быть абсолютно противоположный климат. Так было и в палеозое. В начале эры климат был более мягкий и теплый. Зональности как таковой не было. Процент кислорода постоянно возрастал. Температура воды составляла от 20 градусов по Цельсию. Со временем начала появляться зональность. Климат стал более жарким и влажным.

К концу палеозоя, как следствие образования растительности, начался активный фотосинтез. Появилась более выраженная зональность. Образовались климатические пояса. Данный этап стал одним из наиболее важных для развития жизни на Земле. Эры палеозоя дали толчок для обогащения планеты флорой и фауной.

Растительный и животный мир эры палеозоя

В начале палеозийского периода жизнь была сосредоточена в водоемах. В середине эры, когда количество кислорода достигло высокого уровня, началось освоение суши. Ее самыми первыми жителями были растения, которые сначала совершали свою жизнедеятельность на мелководье, а потом перебрались и на берег. Первые представители флоры, которые освоили сушу, - псилофиты. Стоит отметить, что они не имели корней. К эре палеозоя также относят процесс формирования голосеменных. Появились также древовидные растения. В связи с появлением на земле флоры, постепенно начали появляться и животные. Ученые предполагают, что первыми возникли растительноядные формы. Достаточно длительное время длился процесс развития жизни на Земле. Эры и живые организмы постоянно видоизменялись. Первые представители фауны - беспозвоночные и пауки. Со временем появились насекомые с крыльями, клещи, моллюски, динозавры, рептилии. В позднем периоде палеозоя произошли значительные климатические изменения. Это привело к вымиранию некоторых видов животных. По предварительным подсчетам погибло около 96% обитателей воды и 70% суши.

Полезные ископаемые эры палеозоя

Именно с палеозойским периодом связано образование многих полезных ископаемых. Начали формироваться залежи каменной соли. Стоит также подчеркнуть, что некоторые нефтяные бассейны берут свое начало именно с Начали формироваться угольные толщи, которые составляют 30% от общего количества. Также именно с палеозойским периодом связано образование ртути.

Мезозой

Следующим после палеозоя, был мезозой. Он длился около 186 миллионов лет. Геологическая история Земли взяла свое начало гораздо раньше. Однако именно мезозой стал эрой активности как климатической, так и эволюционной. Сформировались основные границы материков. Началось горообразование. Произошло деление Евразии и Америки. Считается, что именно в климат был наиболее теплым. Однако в конце эры начался ледниковый период, который существенно изменил флору и фауну земли. Произошел естественный отбор.

Флора и фауна в эру мезозоя

Эра мезозоя характеризуется вымиранием папоротников. Преобладают голосеменные и хвойные. Формируются покрытосеменные растения. Именно в мезозойском периоде наступает расцвет фауны. Наиболее развитыми становятся рептилии. В данном периоде существовало большое количество их подвидов. Появляются летающие рептилии. Их рост продолжается. К концу некоторые представители весят около 50 килограмм.

В мезозое постепенно начинается развитие цветоносных растений. К концу периода наступает похолодание. Снижается количество подвидов околоводных растений. Постепенно вымирают и беспозвоночные. Именно по этой причине появляются птицы и млекопитающие.

По мнению ученых, птицы взяли свое начало от динозавров. Возникновение млекопитающих они связывают с одним из подклассов пресмыкающихся.

Кайнозой

Кайнозой - это именно та эра, в которой мы сегодня живем. Она началась около 66 миллионов лет назад. В начале эры по-прежнему происходило деление континентов. На каждом из них преобладала своя флора, фауна и климат.

Кайнозой отличается большим количеством насекомых, летающих и морских животных. Преобладают млекопитающие и покрытосеменные. Именно в это время все живые организмы сильно эволюционируют и отличаются большим количеством подвидов. Появляются злаковые. Самое главное преобразование - это появление человека разумного.

Эволюция человека. Начальные этапы развития

Точный возраст планеты определить невозможно. Ученые спорят касаемо этой темы на протяжении длительного времени. Одни считают, что возраст Земли составляет 6000 тысяч лет, другие, что более 6 миллионов. Полагаю, что мы никогда не узнаем правды. Самым главным достижением кайнозойской эры является появление человека разумного. Давайте более подробно разберем, как именно это происходило.

Существует большое количество мнений, относительно формирования человечества. Ученые неоднократно сравнивали самые разнообразные наборы ДНК. Они пришли к выводу, что наиболее схожий организм с человеком имеют обезьяны. Доказать данную теорию до конца невозможно. Некоторые ученые утверждают, что организм человека и свиньи также достаточно схож.

Эволюция человека просматривается невооруженным глазом. Сначала для населения были важны биологические факторы, а сегодня - социальные. Неандерталец, кроманьонец, австралопитек и другие - все это через которые прошли наши предки.

Парапитек - это первая ступень развития современного человека. На данном этапе существовали наши предки - обезьяны, а именно шимпанзе, гориллы и орангутанги.

Следующим этапом развития были австралопитеки. Первые найденные остатки находились на территории Африки. По предварительным данным, их возраст составляет около 3 миллионов лет. Ученые исследовали находку и пришли к выводу, что австралопитеки достаточно схожи с современным человеком. Рост представителей был достаточно небольшим, примерно 130 сантиметров. Масса австралопитеков составляла 25-40 килограмм. Орудиями, скорее всего, они не пользовались, поскольку они так и не найдены.

Человек умелый был схож с австралопитеком, но, в отличие от них, пользовался примитивным орудием. Его кисти рук и фаланги пальцев были более развитыми. Считается, что именно человек умелый - прямой наш предок.

Питекантроп

Следующим этапом эволюции был питекантроп - человек прямоходящий. Первые его останки были найдены на острове Ява. По мнению ученых, питекантропы проживали на территории Земли около миллиона лет назад. Позже останки человека прямоходящего были найдены во всех уголках планеты. Исходя из этого, можно сделать вывод, что питекантропы населяли все континенты. Тело прямоходящего человека мало чем отличалось от современного. Однако были незначительные отличия. Питекантроп имел низкий лоб и четко выраженные надбровные дуги. Ученые выяснили, что прямоходящий человек вел активный образ жизни. Питекантропы занимались охотой и изготовляли простые орудия труда. Они жили группами. Так питекантропам было легче охотиться и защищаться от врага. Находки в Китае позволяют сделать вывод, что они также умели пользоваться огнем. У питекантропов появилось абстрактное мышление и речь.

Неандерталец

Жили неандертальцы около 350 тысяч лет назад. Найдено около 100 остатков их жизнедеятельности. Череп неандертальцев был куполообразным. Их рост составлял около 170 сантиметров. Они имели достаточно крупное телосложение, развитую мускулатуру и хорошую физическую силу. Им пришлось жить в ледниковый период. Именно благодаря этому неандертальцы научились шить одежду из кожи и постоянно поддерживать огонь. Существует мнение, что неандертальцы жили только на территории Евразии. Стоит также отметить, что они достаточно тщательно обрабатывали камень для будущего орудия. Неандертальцы часто использовали дерево. С него они создавали орудие труда и элементы для жилищ. Однако стоит отметить, что они были достаточно примитивные.

Кроманьонец

Кроманьонцы имели высокий рост, который составлял около 180 сантиметров. Они имели все признаки современного человека. За последние 40 тысяч лет их вид абсолютно не изменился. Проанализировав останки человека, ученые сделали вывод, что средний возраст кроманьонцев составлял около 30-50 лет. Стоит отметить, что они создавали более сложные виды оружий. Среди них ножи и гарпуны. Кроманьонцы ловили рыбу и поэтому, помимо стандартного набора оружия, они создавали и новое для комфортной рыбалки. Среди них иглы и многое другое. Из этого можно сделать вывод, что кроманьонцы обладали хорошо развитым мозгом и логикой.

Свое жилище человек разумный строил из камня или вырывал его в земле. Кочующие население для большего удобства создавало временные шалаши. Стоит также отметить, что кроманьонцы приручили волка, превратив его со временем в сторожевого пса.

Кроманьонцы и искусство

Мало кому известно, что именно кроманьонцы сформировали концепцию, которая сейчас нам известна, как понятие творчества. На стенах большого количества пещер были найдены наскальные рисунки, сделанные кроманьонцами. Стоит подчеркнуть, что кроманьонцы всегда оставляли свои рисунки в труднодоступных местах. Возможно, они выполняли какую-то магическую роль.

Техника нанесения рисунков у кроманьонцев была разнообразная. Одни четко прорисовывали изображения, а другие выцарапывали их. Кроманьонцы использовали цветные краски. Преимущественно красный, желтый, коричневый и черный. Со временем они даже начали вытачивать фигурки людей. Все найденные экспонаты вы можете с легкостью найти практически в любом археологическом музее. Ученые отмечают, что кроманьонцы были достаточно развитыми и образованными. Они любили носить украшения из костей убитых ими животных.

Существует достаточно интересное мнение. Раньше считалось, что кроманьонцы вытеснили неандертальцев в неравной борьбе. Сегодня ученые предполагают иначе. Они считают, что на протяжении определенного количества времени неандертальцы и кроманьонцы жили бок о бок, но более слабые погибли от резкого похолодания.

Подведем итоги

Геологическая история Земли взяло свое начало много миллионов лет назад. Каждая эра внесла свою лепту в нашу современную жизнь. Мы часто не задумываемся о том, как развивалась наша планета. Изучая информацию о том, как формировалась наша Земля, остановиться невозможно. История эволюции планеты способна заворожить каждого. Настоятельно рекомендуем беречь нашу Землю, хотя бы для того, чтобы спустя еще миллионы лет историю нашего существования было кому изучать.

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.

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.