Основные этапы развития жизни на земле. Основные этапы развития жизни на Земле Крайние этапы развития жизни на земле

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).

Скелеты динозавров находили на протяжении всей истории человечества, но наши предки принимали их за кости драконов, грифонов и других мифических существ. Когда ученые впервые столкнулись с останками динозавров в 1677 году, директор одного из британских музеев, Роберт Плот, определил кусочки костей как фрагмент бедренной кости человека-гиганта. Мифы о допотопных великанах развивались еще несколько сотен лет, пока ученые не научились точно восстанавливать ископаемые останки и определять их возраст. Наука об ископаемых животных совершенствуется и сегодня, применяя новейшие методы исследований. Благодаря ним ученые могут точно восстановить облик удивительных существ, ходивших по земле миллионы лет назад.

Исключительно богатый материал для развития эволюционных представлений дала наука палеонтология, изучающая историю жизни по останкам организмов, которые сохранились в горных породах и отложениях (см. Рис. 1). Палеонтология воссоздала основную хронологию событий, произошедших, главным образом, за последние 700 млн лет, когда эволюция жизни на нашей планете шла особенно интенсивно.

Эту часть истории развитии Земли обычно делят на большие промежутки, которые называются эры. Эры в свою очередь делятся на более мелкие промежутки - периоды. Периоды - на эпохи и века. Названия эр имеют греческое происхождение. Например, мезозой - «средняя жизнь», кайнозой - «новая жизнь». Для каждой эры, а иногда даже для периода, характерны свои особенности в развитии животного и растительного мира ().

Первые 1,5 млрд лет после образования нашей планеты живых организмов на ней не существовало. Этот период носит название катархей (греч. «ниже древнейшего»). В катархее происходило образование земной поверхности, шли активные вулканические и горообразовательные процессы. Жизнь возникла на границе катархея и архейской эры. Об этом свидетельствуют находки следов жизнедеятельности микроорганизмов в горных породах возрастом 3,5-3,8 млрд лет.

Архейская эра длилась 900 млн лет и почти не оставила следов органической жизни. Наличие пород органического происхождения: известняка, мрамора, углекислых веществ указывает на существование в архейскую эру бактерий и цианобактерий, то есть прокариотических организмов (см. Рис. 2). Они обитали в морях, но, возможно, выходили и на сушу. В архей вода насыщается кислородом, а на суше происходят почвообразовательные процессы.

Рис. 1

Рис. 2

Именно в архейскую эру произошло три крупных изменения в развитии живых организмов: возникновение полового процесса, возникновение фотосинтеза и появление многоклеточности ().

Половой процесс возник в результате слияния двух одинаковых клеток у жгутиковых, которые считаются наиболее древними одноклеточными. С появлением фотосинтеза единый ствол жизни разделился на два - растения и животные. А могоклеточность привела к дальнейшему осложнению жизни: дифференциации тканей, возникновении органов и систем органов (см. Рис. 3).

Рис. 3

В протерозойскую эру длительностью 2 млрд лет развиваются водоросли - зеленые, бурые, красные (см. Рис. 4), а также возникают грибы.

Рис. 4

Предками многоклеточных организмов, возможно, были колониальные организмы наподобие современных колониальных жгутиковых (см. Рис. 5). А первые многоклеточные организмы походили на современных губок и кораллов (см. Рис. 6).

Рис. 5

Рис. 6

Животный мир того периода был представлен всеми типами беспозвоночных животных (см. Рис. 7).

Рис. 7

Полагают, что в конце протерозойской эры появились первичные хордовые, подтип бесчерепных, единственным представителем которых в современной фауне является ланцетник (см. Рис. 8).

Рис. 8

Появляются двусторонние симметричные животные, развиваются органы чувств, нервные узлы, усложняется поведение животных (см. Рис. 9).

Рис. 9

Палеозойская эра началась 570 млн лет назад и характеризовалась важнейшими эволюционными событиями в истории развития органической жизни на Земле (). В начале этой эры произошло формирование значительной части суши Земли, закончилось образование озонового экрана, что дало возможность около 400 млн лет назад выйти на землю первым растениям - риниофитам (см. Рис. 10, 11). Они, в отличие от водорослей, обладали уже проводящими, покровными и механическими тканями; позволяющими существовать в условиях наземно-воздушной среды. От риниофитов затем произошли основные группы высших споровых растений: плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные, из которых формировались первичные леса () (см. Рис. 12).

В каменноугольный период произошел крупный эволюционный подъем в развитии наземной растительности.

Рис. 10

Рис. 11

Рис. 12

Этот период отличался теплым, влажным климатом. На Земле образовывались огромные наземные леса, состоящие из гигантских папоротников, древовидных хвощей и плаунов высотой от 15 до 20 м.

Они имели хорошую проводящую систему, корни, листья, но их размножение было еще связано с водой. В этот период произрастали семенные папоротники, у которых вместо спор развивались семена (см. Рис. 13). Появление семенных растений было крупнейшим ароморфозом в истории развития Земли, поскольку размножение семенных растений уже не зависело от воды. Зародыш находится в семени и обеспечен запасом питательных веществ.

Рис. 13

С конца каменноугольного периода в связи с активным горообразовательным процессом влажный климат повсеместно становится сухим. Древовидные папоротники вымирают, остаются только их мелкие формы во влажных местах. Вымирают также и семенные папоротники. Леса каменноугольного периода привели к образованию залежей каменного угля.

Рис. 14

В развитии животного мира в палеозой (см. Рис. 14) тоже происходили важнейшие эволюционные события. В начале эры появились первые позвоночные животные - панцирные рыбы. Они обладали внутренним скелетом, давшим им преимущество в движении по сравнению с беспозвоночными животными. От панцирных рыб затем произошли хрящевые и костные рыбы (см. Рис. 15). Среди костных рыб выделились кистеперые, от которых около 300 млн. лет назад произошли первые наземные позвоночные животные.

Рис. 15

Самыми примитивными наземными позвоночными считаются древние земноводные - стегоцефалы, которые обитали в болотистых местах (см. Рис. 16, 17). Стегоцефалы соединили в себе признаки рыб и земноводных ().

Рис. 16

Рис. 17

Животные этого периода, как и растения, обитали во влажных местах, поэтому не могли распространяться вглубь суши и занимать места, удаленные от водоемов. При наступлении засушливых условий в конце каменноугольного периода крупные земноводные исчезают, сохраняются лишь мелкие формы в сырых местах.

На смену земноводным пришли пресмыкающиеся (см. Рис. 18). Более защищенные и приспособленные к существованиям в условиях сухого климата на суше, все пресмыкающиеся, в отличие от земноводных, имеют кожу, защищенную от высыхания с роговыми чешуями. Их размножение теперь не связано с водой, а яйца защищены плотными оболочками.

Рис. 18

Мезозойская эра началась около 230 млн лет назад. Климатические условия были благоприятны для дальнейшего развития жизни на нашей Земле. На суше в этот момент господствовали голосеменные растения, но около 140 млн лет назад уже возникли первые покрытосеменные, или цветковые растения ().

В морях преобладали головоногие моллюски и костные рыбы (см. Рис. 19). На суше обитали гигантские ящеры - динозавры, а также живородящие ихтиозавры, крокодилы, летающие ящеры (см. Рис. 20, 21).

Рис. 19

Рис. 20

Рис. 21

Но гигантские пресмыкающиеся относительно быстро вымерли. В начале мезозоя около 200 млн. лет назад от группы птицетазовых пресмыкающихся произошли первые птицы (см. Рис. 22), а от группы звероподобных рептилий - первые млекопитающие (см. Рис. 23).

Рис. 22

Рис. 23

Высокий уровень обмена веществ, теплокровность, развитый головной мозг позволили птицам и млекопитающим занять господствующее положение на нашей планете.

Кайнозойская эра началась 67 млн лет назад и продолжается до наших дней. После плеогена и неогена начался третий период эры - антропоген, в котором сейчас и живем мы с вами.

В течение этой эры моря и континенты сформировались в их современном виде. В плеогене покрытосеменные растения распространились по всей суше и в пресноводных водоемах, произошли активные горообразовательные процессы, в результате чего климат стал более холодным. Это привело к смене вечнозеленых лесов лиственными лесами. В антропогене окончательно сформировалась современная флора и фауна, возник человек ().

Палеонтология

Палеонтология - это наука изучающая историю развития жизни на Земле по сохранившимся в осадочных породах останкам, отпечаткам и следам жизнедеятельности древних живых организмов. Научная палеонтология возникла в конце XVIII века. Ее основоположником считают Жоржа Леопольда Кювье (Рис. 24).

Рис. 24

Более чем за 200 лет своего существования палеонтология накопила огромный материал о древних растениях и животных, многие из которых совершенно не похожи на современные формы жизни.

Палеонтологи исследуют не только останки древних растений и животных, но и окаменелости, то есть тела или фрагменты тел древних живых организмов, в которых органические вещества с течением времени заменились минеральными солями. В палеонтологии также используют методы палеоэкологии и палеоклиматологии для того, чтобы воссоздать условия жизни, в которых существовали древние организмы. В последнее время палеонтология получила новое развитие благодаря тому, что ей стали доступны методы компьютерной томографии, цифровой микроскопии, молекулярной биологии. С помощью этих открытий удалось доказать, что жизнь на нашей планете намного древнее, чем это казалось ранее.

Геохронология

Для удобства изучения и описания вся история Земли разделена на определенные промежутки времени. Эти промежутки различаются длительностью, горообразовательными процессами, климатом, флорой и фауной. В геохронологической летописи эти периоды характеризуются различными слоями осадочных пород с сохранившимися в них ископаемыми останками. Чем глубже залегает осадочный слой, тем древнее ископаемое в нем. Самые крупные подразделения геологической летописи - это эоны. Выделяют два эона: криптозой, что в переводе с греческого означает «тайная жизнь», и фанерозой - «явная жизнь». Эоны делятся на эры. В криптозое выделяют две эры: архей и протерозой. А в фанерозое - три эры: палеозой, мезозой и кайнозой. Эры в свою очередь делятся на периоды, которые могут иметь более мелкие подразделения.

Значение фотосинтеза в развитии жизни на Земле

Появление автотрофных организмов на Земле привело к гигантским изменениям в её развитии. Во-первых, появление и жизнедеятельность растений привели к образованию в атмосфере нашей Земли свободного кислорода. Наличие свободного кислорода изменило биохимические процессы, что привело к гибели многих живых организмов, для которых свободный кислород был губительно токсичным. Но, с другой стороны, наличие свободного кислорода в атмосфере позволило живым организмам освоить процесс дыхания, в результате которого в виде молекулы АТФ аккумулируется намного больше энергии. Такой энергетически более выгодный способ дыхания позволил живым организмам впоследствии освоить сушу. Кроме того, под действием ультрафиолета кислород превращался в озон. Благодаря этому процессу образовался защитный озоновый экран, не пропускающий жесткий ультрафиолет на Землю. Это стало еще одной причиной, по которой живые организмы смогли выйти на сушу. Кроме того, сами автотрофы стали более высокоэнергетической пищей для гетеротрофов. Взаимодействие автотрофов и гетеротрофов, их рождение и гибель привели к важнейшему процессу возникновению биологического круговорота веществ. Благодаря этому некогда безжизненная оболочка превратилась в населенную живыми организмами биосферу.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - М.: Дрофа, 2009.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 кл. 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.
3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 кл. общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005.

Домашнее задание

1. Перечислите последовательность эр развития Земли.
2. В какую эру мы живем?
3. Мог ли наш вид не занять доминирующее положение на Земле?
4. Что произошло с животными и растениями, возникшими в мезозое?

Архей - древнейшая жизнь. Продолжалась около 900 млн. лет, от 3500 до 2600 млн. лет. Остатков органической жизни немного. Горные породы архея содержат много графита͵ считается, что графит образовался из остатков живых организмов. Обнаружены строматолиты - конусообразные известковые образования биогенного происхождения. Бактериальное происхождение имеют многие запасы серы, желœеза, меди, никеля, кобальта. Живые организмы архея были представлены сначала анаэробными прокариотами, позже появляются синœезелœеные. Фотосинтез синœезелœеных - важнейший ароморфоз архейской эры. Благодаря их жизнедеятельности атмосфера обогащается кислородом.

Протерозой - эра первичной жизни. Продолжительность от 2600 млн. лет до 570 млн. лет, то есть около 2 млрд. лет. Поверхность планеты представляла собой голую пустыню, жизнь развивалась, в основном, в морях. Для этой самой продолжительной эры характерно образование крупнейших залежей желœезных руд, образованных за счёт деятельности бактерий. В протерозойскую эру произошли основополагающие ароморфозы:

© около 1500 млн. лет назад появляются первые эукариоты, господство прокариот сменяется расцветом эукариотических организмов;

© появились многоклеточные организмы - созданы предпосылки для специализации клеток, увеличения размеров и усложнения организмов;

© возникло половое размножение (комбинативная изменчивость), при котором слияние генетического материала разных особей поставляло материал для естественного отбора;

© важнейшим ароморфозом стало образование двусторонней симметрии у активно передвигающихся организмов.

В эту эру образуются всœе отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Для животных того времени характерно отсутствие скелœетных образований, конец протерозоя иногда называют "веком медуз" . Появляются кольчатые черви, от них произошли моллюски и членистоногие. Количество кислорода в атмосфере достигло 1% от современного уровня.

Палеозой - эра древней жизни, продолжительность которой от 570 до 230 млн. лет. В эту эру в растительном и животном мире происходят значительные ароморфозы, связанные как с жизнью в воде, так и с освоением суши. Подразделяется на шесть периодов: кембрий , ордовик , силурий , девон , карбон , пермь .

Растения кембрия и ордовика населяют моря, представлены всœеми отделами водорослей. В силурийском периоде (440 млн. лет назад) в зоне приливов и отливов от зелœеных растений появляются первые наземные высшие растения - псилофиты (голые растения) (рис. 361). Появление покровных, механических, проводящих тканей были теми ароморфозами, которые помогли выйти растениям в воздушную среду. У псилофитов еще отсутствуют корни, воду и минœеральные соли они поглощают с помощью ризоидов. Чешуйки на стебле псилофитов увеличивали поверхность фотосинтеза.

В карбоне устанавливается теплый и влажный тропический климат. Папоротникообразные достигают гигантских размеров - до 40 м в высоту. Каменноугольные леса впоследствии привели к образованию огромных залежей каменного угля. Вместе с тем в карбоне происходят два важнейших ароморфоза, в результате которых появились высшие семенные растения: во-первых, появляется опыление с

помощью ветра, когда пыльца с мужскими половыми клетками по воздуху попадает на органы растений, содержащие женские половые клетки, вода для оплодотворения больше не нужна; во-вторых, после оплодотворения образуются семена. Такими растениями были семенные папоротники .

Семенные папоротники дали начало развитию голосœеменных растений. В пермском периоде климат стал засушливым и более холодным. Тропические леса остаются у экватора, на остальной территории распространяются голосœеменные.

Для животных кембрийского периода характерно разнообразие трилобитов - древнейших членистоногих, в данный период появлеются животные с минœерализованным скелœетом.

В ордовикском периоде появляются первые хордовые животные, имеющие внутренний скелœет, отдаленными потомками которых являются ланцетники и круглоротые - миноги и миксины.

В силурийских морях появляются иглокожие и бесчелюстные панцирные "рыбы", которые только внешне напоминали настоящих рыб и не имели челюстей. Захват и удержание крупной добычи с помощью такого рта был невозможен. На сушу выходят первые членистоногие - скорпионы и пауки.

В девоне на суше появились насекомые, в морях уже плавали настоящие рыбы - хрящевые (акулы) и рыбы с костным скелœетом. В результате мутаций и отбора третья пара жаберных дуг у них превратилась в челюсти, с помощью которых можно было питаться крупной добычей.

В карбоне на суше появляются крылатые насекомые, некоторые стрекозы в размахе крыльев имели до 70 см. Обилие членистоногих на суше вызвало появление большого количества различных форм древних земноводных (до 6 м в длину).

Дальнейшее освоение суши привело к появлению пресмыкающихся и сопровождалось рядом ароморфозов: увеличивалась поверхность легких, сухая чешуйчатая кожа защищала от испарения, внутреннее оплодотворение и откладывание крупных яиц позволило эмбрионам развиваться на суше.

В пермском периоде изменение климата сопровождалось исчезновением стегоцефалов и расселœением пресмыкающихся.

Мезозой - эра средней жизни, началась 230, закончилась 67 млн. лет назад. Делится на три периода: триас, юра и мел. Растительность первых двух периодов мезозойской эры была представлена голосœеменными и папоротникообразными, причем продолжалось вымирание древовидных папоротникообразных. В начале мелового периода (130 млн. лет назад) появляются первые покрытосœеменные. Появление цветка и плода - крупные ароморфозы, которые привели к появлению покрытосœеменных. С помощью цветка облегчался процесс опыления, лучше сохранялись семязачатки, расположенные внутри завязи пестика. Стенки околоплодника защищали семена и способствовали их распространению.

В юрском периоде некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают гигантских размеров, появляются и очень крупные хищные динозавры - тиранозавры, длина тела которых достигала 12 метров. Некоторые пресмыкающиеся осваивают воздушное пространство - появляются летающие ящеры (птерозавры). В этом же периоде появляются и первоптицы, археоптерикс (размером с голубя) сохраняет многие признаки пресмыкающихся - его челюсти имеют зубы, из крыла выступают три пальца, хвост состоит из большого числа позвонков (рис. 364).

В начале мелового периода сохраняется господство пресмыкающихся на суше, в воде и в воздухе, некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают массы 50 т. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие, продолжается параллельная эволюция цветковых растений и насекомых опылителœей. В конце мелового периода климат становится холодным, засушливым. Сокращается площадь, занятая растительностью, вымирают гигантские растительноядные, затем и хищные динозавры. В конце мезозойской эры некоторые млекопитающие из отряда насекомоядных стали вести древесный образ жизни, от них в начале кайнозойской эры появились предковые формы приматов.

Кайнозой - эра новой жизни. Продолжается 67 млн. лет и делится на два неравных по времени периода - третичный (палеоген и неоген) и четвертичный (антропоген). В первой половинœе третичного периода (в палеогене) на большей части Земли вновь установился теплый тропический климат, во второй половинœе (неогене) тропические леса заменяются степями, распространяются однодольные растения. В четвертичном периоде, который продолжается около 1,5 млн. лет в ледниковый период Евразия и Северная Америка четыре раза подвергались оледенениям.

В результате остепнения, происходившего во второй половинœе третичного периода, часть приматов вынуждена была спуститься на землю и приспосабливаться к жизни на открытых пространствах. Это были предковые формы людей - гоминиды , прямоходящие приматы. Другая часть осталась жить в тропических лесах и стала предками человекообразных обезьян - понгид . В конце третичного периода от гоминид появляются обезьянолюди, питекантропы .

В четвертичном периоде холодный климат привел к уменьшению уровня мирового океана на 60 - 90 м, образовывались и спускались к югу ледники, толщина льда которых достигала десятков метров, вода испарялась, а таять не успевала. Образовались сухопутные мосты между Азией и Северной Америкой, между Европой и Британскими островами. По этим сухопутным мостам происходили миграции животных с континœента на континœент. Около 40 тыс. лет назад по Берингийскому мосту древние люди ушли из Азии в Северную Америку. В результате похолодания и появления человека, охотившегося на животных, исчезают многие крупные звери: саблезубые тигры, мамонты, шерстистые носороги. Рядом со стоянками древних людей обнаруживаются останки многих десятков мамонтов и других крупных животных. В связи с истреблением крупных животных 10 - 12 тыс. лет назад человек вынужден был от собирательства и охоты перейти к земледелию и скотоводству.

Развитие жизни на Земле - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Развитие жизни на Земле" 2017, 2018.

Архейский эон

Земля - единственная планета Солнечной системы, на которой сформировались условия, благоприятные для возникновения и развития жизни. Жизнь на Земле зародилась на дне теплых мелких морей катархея, где образовались сложные полимеры, способные синтезировать белки, обеспечивающие им достаточно длительное самосохранение. Эволюция этих первичных микроорганизмов породила в них способность синтезирования органических молекул из неорганических. Наиболее эффективным способом оказался фотосинтез - продуцирование органического вещества из углекислоты и воды.

Первыми фотосинтезирующими растениями были, по-видимому, микроскопические синезеленые водоросли и бактерии. Эти организмы отличались отсутствием ядра и получили название прокариоты (Procaryota - доядерные) и особым положением ДНК, которая располагается в клетках свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядер-ной мембраной. Все остальные организмы имеют ядро, окруженное мембраной и резкоограниченное от цитоплазмы. Такие организмы называются эукариотами (Eycaryota - ядерные).

Наиболее древние достоверные следы жизнедеятельности организмов, называемых строматолитами, обнаружены в Австралии, их возраст 3,5 млрд лет, а также найдены в кремнистых сланцах серии Фигового дерева системы Свазиленд (Барбетон) в Трансваале, возраст которых 3,1-3,4 млрд лет. Почти столь же древними (более 2,9 млрд лет) являются обызвествленные продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей - неприкрепленные округлые образования - онколиты (строматолиты - прикреплены ко дну). Архейский эон - это время прокариотов - бактерий и синезеленых водорослей, единственных следов жизни далекого прошлого. Он начался 4,5 млрд лет и закончился 2,6 млрд лет назад.

Протерозойский эон

Протерозойский эон разделяют рубежом в 1650 млн лет на ранний протерозой и поздний протерозой, который называют рифеем. В раннем протерозое были развиты в основном прокариоты - синезеленые водоросли, следы жизнедеятельности которых в виде строматолитов и онколитов известны уже во многих районах мира. На рубеже в 2 млрд лет, в середине раннего протерозоя, уровень кислорода в атмосфере, по-видимому, приблизился к современному, о чем свидетельствует формирование самых крупных в геологической истории месторождений железа, для образования которого, как известно, понадобился свободный кислород, переводящий закисные формы железа в окисные, что понижало подвижность железа и приводило к массовому выпадению в осадок взвеси гидратов окиси железа в комплекс SiO2 * nН2О, преобразовавшегося затем в железистые кварциты-джеспилиты. Это крупнейшие месторождения железа Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии в России, Верхнего озера в Северной Америке и в Индии.

По данным Р.Э. Фолинсби, заметные качества свободного кислорода появились около 2,2 млрд лет назад. В рифее продуцирование свободного кислорода водорослями все возрастало: обилие водорослевых построек позволяет выделить в нем несколько подразделений.

Эволюция сделала следующий шаг - появились организмы, потребляющие кислород. В породах верхнего и среднего рифея найдены следы роющих животных и трубочки червей. В вендском периоде, верхах верхнего рифея обилие и уровень развития организмов приближает их уже к фанерозою. В отложениях венда обнаружены многочисленные отпечатки разнообразных бесскелетных животных: губки, медузы, кольчатые черви, членистоногие. Их остатки представлены отпечатками мягких тканей.

Фанерозойский эон

Палеозойская эра, охватывающая более половины фанерозоя, длилась более 340 млн лет и подразделяется на два крупных этапа: раннепалеозойский, начавшийся еще в позднем рифее и венде, состоящий из кембрийского ордовикского и силурийского периодов, и позднепалеозойский, включающий девонский, каменноугольный и пермский периоды.

Кембрийский период продолжался 90 млн лет и делится на три эпохи. Его нижняя граница проходит на рубеже 570 млн лет, а верхняя - 480 млн лет (по новым данным). Органический мир кембрия отличается значительным разнообразием: наиболее широко были развиты археоциаты, брахиоподы, трилобиты, граптолиты, губки, конодонты. Особенно быстро эволюционировали трехчленистые формы трилобитов, которые уже обладали известковым панцирем и научились сворачиваться, защищая мягкое брюшко. Возникло большое количество их руководящих форм, что позволило детально расчленять кембрийские отложения. Кембрийские брахиоподы, имевшие хитино-фосфатные раковины, были примитивными, беззамковыми. Важной группой для расчленения и корреляции отложений являются граптолиты. В настоящее время для кембрия известно более 100 видов животных и водорослей.

Ордовикский период продолжался 4 млн лет и делится на три эпохи. В это время морские бассейны занимали наибольшую площадь в фанерозое, поэтому продолжался бурный расцвет морской фауны и флоры. Максимального развития достигают трилобиты и граптолиты. Возникают четырехлучевые кораллы, пелециподы и первые головоногие - эндоцератиты. Среди брахиопод появляются замковые разновидности и количество их родов достигает 200. В это же время появляются стебельчатые иглокожие: морские лилии, бластоидеи, цистоидеи, криноидеи. Важную роль для стратиграфии приобретают конодонты. В ордовике (а возможно, еще в кембрии) появляются так называемые панцирные рыбы - небольшие рыбообразные донные животные без челюстей и плавников, покрытые панцирем из толстых пластинок на голове и чешуй на туловище. В конце ордовика местами на Земле наблюдалось достаточно обширное оледенение.

Силурийский период длился 30 млн лет и разделяется на две эпохи. Моря вновь расширяют свои площади, что возможно связано с окончанием оледенения и таянием ледников. Возникшие ранее группы организмов продолжают развиваться за исключением эндоцератит, вымирающих к началу периода, и цистоидей, исчезающих в его середине. Появились уже настоящие хрящевые рыбы - сначала панцирные, а затем беспанцирные акулы, проживающие и в настоящее время. От огромных хищных жабродышащих (класса ракообразных) гигантостраков произошли первые сухопутные животные, похожие на современных скорпионов, у которых сформировались легкие. В позднем силуре появились первые наземные высшие растения - псилофиты. Таким образом, самым знаменательным событием раннего палеозоя является появление скелетной фауны и «выхода» представителей растительного и животного мира на сушу.

Девонский период длился 55 млн лет и делится на три эпохи. Главное событие этого периода - «выход» на сушу многих представителей животного и растительного мира. В раннем девоне резко сокращается видовое разнообразие трилобитов, исчезают граптолиты, некоторые классы иглокожих. Появляется много руководящих форм замковых брахиопод. С раннего девона широко распространяются аммоноидеи, четырехлучевые кораллы, крупные фораминиферы, прикрепленные иглокожие (морские лилии). Широкое развитие получили уже настоящие костистые рыбы, давшие три различные ветви: лучеперые, двоякодышащие и кистеперые.

С девона начинается рассвет органического мира на суше: появляются крупные скорпионы и первые земноводные животные (амфибии). Их называют стегоцефалами, т. е. панцирноголовыми, так как их голова была покрыта защитными костными пластинками. В среднем девоне возникают многие группы высших растений: членистостебельные, плауновидные, папоротники и голосеменные.

Каменноугольный период длился 65 млн лет и делится на три эпохи. Этот период отличается теплым влажным климатом, обусловившим пышный рассвет растительности, приуроченной к заболоченным участкам суши, в пределах которых образовались огромные массы торфа, постепенно превратившиеся в процессе углефикации в бурые, а затем и в каменные угли. Обширные леса состояли из фомадных деревьев высотой до 50 м - древовидных хвощей, плауновых, папоротников, лепидоденронов, сигиллярий, каламитов. В середине карбона появляются кордаиты, гингковые и хвойные.

В верхнем карбоне возникают первые рептилии - сеймурии и котилозавры, сохранившие сплошную крышку черепа, как и земноводные. Исчезают древние строматопоры, фаптолиты, трилобиты, бесчелюстные рыбообразные, панцирные рыбы, а из растений - псилофиты. В конце позднего карбона начинается оледенение.

Пермский период длился 55 млн лет и делится на две эпохи. Регрессия моря, начавшаяся в карбоне, все более увеличивается, что приводит к господству суши. Оледенение позднего карбона расширяется и охватывает южное полушарие. Климат северного полушария был засушливый, жаркий, в экваториальной зоне - влажный. В этот период тропическая фауна сменяется голосеменными растениями, преимущественно хвойными, появляются первые цикадовые. Все основные группы каменноугольной фауны и флоры продолжают жить в перми, но к концу пермского периода вымирают многие палеозойские организмы: четырехлучевые кораллы, основные виды брахиопод, мшанки, криноидеи, трилобиты, многие виды рыб, амфибии и др.; из растений - кордаиты, древовидные папоротники и плауновые, т. е. на рубеже палеозоя и мезозоя повсеместно происходила смена животного и растительного мира. Таким образом, поздний палеозой характеризуется крупными изменениями в органическом мире, что очерчивает четкую границу конца палеозойской эры.

Мезозойская эра. Триасовый период. Продолжительность мезозойской эры составляет 183 млн лет. Триасовый период продолжался 40 млн лет и делится на три этапа. На границе палеозойской и мезозойской эры произошло обновление органического мира. В раннем триасе господствовали континентальные условия, сменившиеся в среднем триасе обширной морской трансгрессией, которая достигла максимума в начале позднего триаса. Климат триаса был в основном теплым и сухим. Появились новые группы животных - аммониты, белемниты, пелециподы, шестилучевые кораллы. Наряду с беспозвоночными, быстро развиваются рептилии, особенно динозавры, давшие большое разнообразие различных форм; появились первые водные пресмыкающиеся: плезиозавры, плиозавры и ихтиозавры.

На суше в триасе появились первые млекопитающие - мелкие животные размером с крысу. Среди животных суши безраздельно господствовали рептилии, которые отличались огромными размерами и необычными формами (брахиозавры длиной до 24 м, диплодоки, бронтозавры достигали в длину 30 м, масса их составляла 35 т, а некоторых особей - до 80 т). Рептилии уже начинали осваивать и воздушное пространство. В США на западе штата Техас найдены остатки древней птицы, возраст которой составляет 225 млн лет, т. е. жившей в триасовый период.

Юрский период длился 69 млн лет и делится на три эпохи. Начало юрского периода характеризуется распространением континентального режима на древних докембрийских платформах. Co средней юры в результате опускания докембрийских платформ развиваются обширные трансгрессии, которые в позднеюрскую эпоху превратились в одну из величайших трансгрессий на земном шаре за счет формирования Атлантического и Индийского океанов. Климат юры считается теплым.

Среди представителей морской фауны появляются новые виды аммонитов, белемнитов. Продолжают развиваться гигантские динозавры, летающие ящеры и археорнисы, которые были величиной с ворону, имели зубастые челюсти, слабые крылья с когтями на концах и длинные хвосты с многочисленными позвонками, покрытые перьями. Среди богатой растительности были развиты папоротниковые, гинкговые и цикадовые.

Меловой период длился 70 млн лет (самый продолжительный после кембрийского периода) и делится на две эпохи. В начале мелового периода происходит развитие новых трансгрессий после кратковременной регрессии моря в конце юры. Продолжают развиваться все группы юрской фауны: шестилучевые кораллы, двухстворчатые моллюски с толстыми раковинами. Появляются гигантские аммониты, диаметр раковин которых достигает иногда 3 м. Широко развиваются белемниты, морские ежи, костистые рыбы. Появились крупные летающие ящеры с размахом крыльев до 8 м. Отмечено появление первых беззубых птиц.

В самом начале нижнемеловой эпохи еще продолжают существовать юрские формы растений, но в течение всего мелового периода происходят большие изменения в составе флоры. В конце нижнего мела значительную роль начинают играть покрытосеменные. А с самого начала верхнемеловой эпохи они уже занимают господствующее положение. Облик растительности начинает принимать современные формы: появляются ива, береза, платан, дуб, бук и настоящие цветковые растения.

В конце мелового периода происходит коренная перестройка органического мира. В морях исчезают аммониты и основные группы белемнитов, исчезли динозавры на суше, их летающие и плавающие формы. Вымирание динозавров осталось крупнейшим и драматическим событием в истории органического мира, о причинах которого высказано много гипотез.

В конце можно заметить, что изменение органического мира, по-видимому, связано с существенными преобразованиями в распределении континентов и океанов и своеобразием климатических особенностей.

Кайнозойская эра. Палеогеновый период. Продолжительность кайнозойской эры составляет 65 млн лет. Палеогеновый период продолжался 42 млн лет и подразделялся на три эпохи: палеоценовую, эоценовую и олигоценовую. В палеогеновый период очертания материков приближаются к современным. В начале палеоцена в результате нисходящих вертикальных движений начала развиваться трансгрессия моря, достигшая максимума к концу эоцена - началу олигоцена. В конце олигоцена со сменой знака вертикальных движений развивалась регрессия моря, которая привела к осушению платформ. В животном мире наблюдаются большие изменения. Исчезают белемниты, аммониты, наземные и морские рептилии. Среди простейших важную роль играют фораминиферы - нуммулиты, которые достигают крупных размеров. Широко были распространены шестилучевые кораллы, иглокожие. Костистые рыбы приобрели в морях главенствующее положение.

С начала палеогена из пресмыкающихся остались только змеи, черепахи и крокодилы, и началось распространение млекопитающих, сначала примитивных, а потом все более высокоорганизованных: первые парно- и непарнокопытные, хоботные и сумчатые. Появляются обезьяны, принимают современный облик птицы.

Растительность отличалась преобладающим распространением покрытосеменных, развитием флоры тропического климатического пояса в пределах средней Европы - пальм, кипарисов и умеренного климатического пояса с холоднолюбивой флорой - дубом, буком, платаном и хвойными, распространенными севернее.

Неогеновый период продолжался 21 млн лет и делится на две эпохи: миоцен и плиоцен. После установления континентального режима в пределах докембрийских платформ в конце олигоцена он сохранялся в течение всего неогена. В неогене в результате завершения альпийской складчатости образовался протяженный горноскладчатый пояс, который начинался от Гибралтарского пролива и завершился Памиром, Гиндукушем и Гималаями.

Образование высоких протяженных горных цепей способствовало усилению похолодания, начавшегося еще в олигоцене. В плиоцене усиливающееся похолодание вызвало образование сначала горно-долинных, а затем и покровных ледников. Появились ледники в Гренландии, Исландии, Канаде, на островах Арктического архипелага, в Скандинавии, Южной Америке и других местах. Начался период великих четвертичных оледенений, что привело к сокращению ареала теплолюбивой фауны и флоры и изменению их характера.

Появляются животные, приспособленные к условиям холодного климата: мамонты, медведи, волки, большерогие олени. Фауна позвоночных приобретает облик современных животных.

Достигают расцвета плацентарные млекопитающие: настоящие хищники, медведи, мастодонты, быки, а в конце неогена - слоны, гиппопотамы, гиппарионы и настоящие лошади (гиппарионовая фауна).

В связи с тем, что большие пространства были заняты сушей с травянистой растительностью, широкое развитие получили насекомые. Появились человекообразные обезьяны, самые разнообразные птицы. Облик растительности вплотную приблизился к современной, с четким разделением на тепло- и холоднолюбивые флоры.

Четвертичный период начался 1,7 млн лет назад и продолжается до сих пор. Подразделяется этот период на три эпохи: эоплейстоценовую, плейстоценовую и голоценовую. В четвертичном периоде мощное оледенение охватило континенты северного полушария: большую часть Европы, азиатскую часть России и Северной Америки, где ледники покрыли всю северную половину континента, опустившись по долине р. Миссисипи южнее 37° с. ш. Мощность ледникового покрова достигала 4 км, а общая площадь ледников составляла 67 %, в то время как сейчас она составляет 16 % от общей площади суши.

В животном мире этого периода произошли существенные изменения: вымерли типичные представители гиппарионовой фауны и на смену им пришли животные, приспособившиеся к жизни в холодном климате тундровых и лесотундровых пространств, возникших в результате оледенения - волосатые мамонты, шерстистые носороги, зубры, туры, олени и др.

Самым знаменательным событием четвертичного периода стало появление человека. Предком человека, как и обезьян, считают приматов.

Первый предок человека, живший около 12 млн лет назад, - рамапитек. Первый гоминид, который ходил уже на двух ногах, - австралопитек (т. е. южная обезьяна), жил 6,0-1,5 млн лет назад. В 1972 г. на берегу оз. Рудольф обнаружили останки человека умелого (Homohabilis), который мог изготавливать примитивные орудия. Его возраст составляет 2,6 млн лет. Затем около миллиона лет назад появился человек выпрямленный (Homo erectus), который уже научился пользоваться огнем. Затем появляется питекантроп, гейдельбергский человек, синантроп, объединенные под общим названием архантропы.

Около 250 тыс. лет назад в Европе появился ранний человек разумный (Homo sapiens), от которого произошли неандертальцы, вытесненные кроманьонцами 40-35 тыс. лет назад. Это были люди с современным строением тела и черепа, которые являются предками современного человека, появившегося около 10 тыс. лет назад.

Трудно переоценить значение обшей хронологической шкалы, созданной многими поколениями геологов разных стран и континентов и отразившей поэтапно всю геологическую историю нашей планеты.

Заканчивая изложение истории развития органического мира, следует остановиться на генетической концепции, устанавливающей естественные рубежи его эволюции и увязывающей их с этапностью эндогенной активизации земли.

Биотические кризисы - массовые вымирания животных и растений коррелируются определенным образом с ледниковыми периодами и фазами эндогенной активности Земли - дегазацией вещества ядра Земли, активизацией вулканической деятельности и усилением базальтового магматизма.

Первый биотический кризис - вымирание одних животных и растений и появление новых видов - произошел в верхнем протерозое, завершившемся четырьмя катастрофическими оледенениями в интервале 850-600 млн лет назад. Окончание последней, наиболее грандиозной ледниковой эпохи (600 млн лет назад) характеризуется появлением эдиакарской фауны, найденной в Эдиакаре, на юге Австралии, мягкотелые представители которой внезапно исчезли на границе протерозоя и палеозоя, уступив место фауне кембрия - археоциатам, трилобитам, брахиоподам. Примечательна корреляция этого кризиса с образованием глинистых отложений в Китае, обогащенных иридием, медью и халькофильными элементами.

Последующие крупные биотические кризисы произошли на границе палеозоя и мезозоя. Исчезло 90 % всех морских животных. На этом рубеже тоже отмечается образование глин (Италия, Сан-Антонио) с повышенными концентрациями Ir, Cr, Ni, Co, Sc, Ti, иногда Си и халькофильных элементов. Граница триаса и юры отмечена массовым вымиранием животных и образованием глин, обогащенных иридием, фосфором, редкоземельными элементами, а также V, Cr, Ni, Ti, Zn, As и др. Окончание мезозойской эры завершилось массовым вымиранием динозавров, аммонитов, широким распространением черных сланцев, базальтовых покровов и отложений, обогащенных иридием. И последний биотический кризис начала голоцена (около 10 тыс. лет назад) завершился потеплением после оледенения и вымиранием мамонтов.

А.А. Маракушев отмечает, что все границы биотических катастроф отмечены глобальным распространением черных сланцев, образование которых связывается с периодическим усилением спрединга Мирового океана и интенсивной водородной дегазацией жидкого ядра Земли, отмеченного геохимическими аномалиями и аномальным накоплением иридия в осадках. Формации черных сланцев отражают катастрофические преобразования Земли, синхронизируемые с пиками глобальных диастрофизмов (млрд лет).

Периоды дегазации характеризуются проникновением водорода в гидросферу и атмосферу, что вызывает разрушение защитного озонового слоя Земли, сопровождающегося оледенением и последующими биотическими катастрофами.

Еще одним проявлением активизации эндогенной динамики Земли является периодическое появление взрывных кольцевых структур (астроблем) на платформах, также отмечающих рубежи геологических этапов.

Закономерности цикличности геологической истории Земли можно изложить в следующей последовательности. Периодические проявления эндогенной активизации Земли определяются импульсами водородной дегазации жидкого ядра Земли в зоне срединных океанических хребтов и периодическим образованием взрывных кольцевых структур (астроблем) на платформах. Дегазация жидкого ядра сопровождается вулканическими взрывными извержениями, формированием мощных туфогенных толщ, излиянием покровных базальтов, инверсией магнитных полюсов, образованием черных сланцев и появлением геохимических аномалий. Водородная дегазация разрушает защитный озоновый слой, что приводит к периодическим оледенениям с последующим массовым вымиранием животных и растений - биотическим катастрофам.

Основные этапы эволюции растительного и животного мира

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменение очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов, пепла, что снижало прозрачность атмосферы и способствовало уменьшению количества поступающей на Землю солнечной радиации. Это было одной из причин развития оледенений, которые вызвали изменение климата, что оказало сильное влияние на развитие органического мира. В процессе эволюции постоянно возникали новые формы организмов, а прежние формы, оказавшиеся неприспособленными к новым условиям существования, вымирали.

В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы (табл. 4.2). Применение радио-изотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

На основе данных палеонтологии всю историю жизни на Земле подразделяют на эры и периоды.

Основные этапы эволюции растений. В протерозойскую эру (около 1 млрд. лет назад) ствол древнейших эукариот разделился на несколько ветвей, от которых возникли растения, грибы и животные. Большинство растений этого периода свободно плавало в воде, часть из них прикреплялась ко дну.

Табл. 4.2. Геохронологическая шкала Земли.

1. Архейская эра - древнейший этап в истории Земли, когда в водах первичных морей возникла жизнь, которая была представлена первоначально доклеточными ее формами и первыми клеточными организмами. Aнализ оса дочных пород этого возраста показывает, что в водной среде обитали бактерии и синезеленые.

2 . Протерозойская эра. На грани архейской и протерозойской эры произошло усложнение строения и функции организмов: возникли многоклеточность, половой процесс, который усилил генетическую неоднородность организмов и дал обширный материал для отбора, более разнообразными стали фотосинтезирующие растения. Многоклеточность организмов сопровождалась повышением специализации клеток, их объединением в ткани и функциональные системы.

Проследить в деталях эволюцию животных и растений в протерозойскую эру довольно трудно из-за перекристаллизации осадочных пород и уничтожения органических остатков. В отложениях этой эры обнаружены лишь отпечатки бактерий, водорослей, низших типов беспозвоночных и низших хордовых. Крупным шагом в эволюции было появление организмов с двусторонней симметрией тела, дифференцированного на передний и задний отделы, левую и правую стороны, выделение спинной и брюшной поверхности. Спинная поверхность у животных служила защитой, а на брюшной располагались рот и органы захвата пищи.

3. Палеозойская эра. Животный и растительный мир достиг большого разнообразия, стала развиваться наземная жизнь.

В палеозое различают шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В кембрийском периоде жизнь была сосредоточена в воде (она покрывала значительную часть нашей планеты) и представлена более совершенными многоклеточными водорослями, имевшими расчлененное слоевище, благодаря которому они активнее синтезировали органические вещества и явились исходной ветвью для наземных листостебельных растений. Широкое распространение в морях получили беспозвоночные, в том числе плеченогие моллюски, а из членистоногих - трилобиты. Самостоятельным типом двухслойных животных того периода были археоциаты, формировавшие рифы в древних морях. Они вымерли, не оставив потомков. На суше обитали лишь бактерии и грибы.

В ордовикском периоде климат был теплым даже в Арктике. В пресных и солоноватых водах этого периода пышного развития достигли планктонные водоросли, разнообразные кораллы из типа кишечнополостных, существовали представители почти всех типов беспозвоночных в том числе трилобиты, моллюски, иглокожие. Широко представлены были бактерии. Появляются первые представители бесчелюстных позвоночных - щитковые.

В конце силурийского периода в связи с горообразовательными процессами и сокращением площади морей часть водорослей оказалась в новых условиях среды - в мелких водоемах и на суше. Многие из них погибли. Однако в результате разнонаправленной изменчивости и отбора отдельные представители приобрели признаки, способствовавшие выживанию в новых условиях. Появились первые наземные споровые растения - псилофиты. Они имели цилиндрический стебель около 25 см высоты, вместо листьев - чешуйки. Важнейшие приспособления у них - возникновение покровной и механической тканей, корнеподобных выростов - ризоидов, а также элементарной проводящей системы.

В девоне численность псилофитов резко сократилась, на смену им пришли их преобразованные потомки, высшие растения - плауновидные, моховидные и папоротниковидные, у которых развиваются настоящие вегетативные органы (корень, стебель, лист). Возникновение вегетативных органов повысило эффективность функции отдельных частей растений и их жизненность как гармонически целостной системы. Выход на сушу растений предшествовал выходу животных. На Земле растения накапливали биомассу, а в атмосфере - запас кислорода. Первыми обитателями суши из беспозвоночных были пауки, скорпионы, многоножки. В девонских морях было много рыб, среди них - челюстные панцирные, имевшие внутренний хрящевой скелет и внешний прочный панцирь, подвижные челюсти, парные плавники. Пресные водоемы населяли кистеперые рыбы, у которых было жаберное и примитивное легочное дыхание. С помощью мясистых плавников они перемещались по дну водоема, а при пересыхании переползали в другие водоемы. Группа кистеперых рыб явилась предками древних земноводных - стегоцефалов. Стегоцефалы обитали в болотистой местности, выходили на сушу, но размножались только в воде.

В каменноугольном периоде распространились гигантские папоротникообразные, которые в условиях теплого влажного климата расселились повсеместно. В этот период достигли расцвета древние земноводные.

В пермский период климат стал более сухим и холодным, что привело к вымиранию многих земноводных. К концу периода число видов земноводных стало резко сокращаться, и до наших дней сохранились лишь мелкие земноводные (тритоны, лягушки, жабы). На смену древовидным споровым папоротникообразным пришли семенные папоротники, давшие начало голосеменным растениям. Последние имели развитую стержневую корневую систему и семена, оплодотворение у них проходило в отсутствие воды. Вымерших земноводных сменила более прогрессивная группа животных, произошедшая от стегоцефалов,- пресмыкающиеся. У них были сухая кожа, более плотные ячеистые легкие, внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, защитные яйцевые оболочки.

4. Мезозойская эра включает три периода: триасовый, юрский, меловой.

В триасе широко распространились голосеменные растения, особенно хвойные, занявшие господствующее положение. Одновременно широко расселились пресмыкающиеся: в морях обитали ихтиозавры, плезиозавры в воздухе - летающие ящеры, разнообразно были пpeдставлены пресмыкающиеся и на земле. Гигантские пресмыкающиеся (бронтозавры, диплодоки и др.) вскоре вымерли. В самом начале триаса от пресмыкающихся отделилась группа мелких животных с более совершенным строением скелета и зубов. Эти животные npиобрели способность к живорождению, постоянную температуру тела, у них было четырехкамерное сердце и целый ряд других прогрессивных черт организации. Это были первые примитивные млекопитающие.
В отложениях юрского периода мезозоя o6наружены также останки первоптицы - археоптерикса. Он сочетал в своем строении признаки птиц и пресмыкающихся.

В меловом периоде мезозоя от голосеменных отделилась ветвь растений, имевших орган семенного размножения - цветок. После оплодотворения завязи цветка превращается в плод, поэтому развивающиеся семена внутри плода защищены мякотью и оболочками от неблагоприятных условий среды. Многообразие цветков различных приспособлений для опыления и распространения плодов и семян позволило покрытосеменным (цветковым) растениям широко распространиться в природе и занять господствующее положение. Параллельно с ними развивалась группа членистоногих - насекомых которые, будучи опылителями цветковых растений в большой мере способствовали их прогрессивной эволюции. В этом же периоде появились настоящие птицы и плацентарные млекопитающие. Признаки высокой степени организации у них - постоянная температура тела| полное разделение артериального и венозного тока крови, повышенный обмен веществ, совершенная терморегуляция, а у млекопитающих, кроме того, живорождение, вскармливание детенышей молоком, развитие коры головного мозга - позволили этим группам также занять господствующее положение на Земле.

5. Кайнозойская эра подразделяется на три периода: палеоген, неоген и четвертичный.

В палеогене, неогене и начале четвертичного периода цветковые растения благодаря приобретению многочисленных частных приспособлений заняли большую часть суши и представляли субтропическую и тропическую флору. В связи с похолоданием, вызванным наступлением ледника, субтропическая флора отступила к югу. В составе наземной растительности умеренных широт стали преобладать листопадные деревья, приспособленные к сезонному ритму температур, а также кустарники и травянистые растения. Расцвет травянистых приходится на четвертичный период. Большое распространение получили теплокровные животные:
птицы и млекопитающие. В ледниковое время обитали пещерные медведи, львы, мамонты, шерстистые носороги, которые после отступления ледников и потепления климата постепенно вымирали, а животный мир приобрел современный облик.

Главное событие этой эры - формирование человека. К концу неогена в лесах обитали небольшие хвостатые млекопитающие - лемуры и долгопяты. От них произошли древние формы обезьян - парапитеки, ведшие древесный образ жизни и питавшиеся растениями и насекомыми. Их далекие потомки - ныне живущие гиббоны, орангутанги и вымершие мелкие древесные обезьяны - дриопитеки. Дриопитеки дали начало трем линиям развития, которые привели к шимпанзе, горилле, а также вымершему австралопитеку. От австралопитеков в конце неогена произошел человек разумный.

Основные особенности эволюции животного мира следующие:

1. прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специализация тканей и всех систем органов;
2. свободный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведения, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов окружающей среды;
3. возникновение твердого скелета: наружного у некоторых беспозвоночных (членистоногие) и внутреннего у хордовых;
4. прогрессивное развитие нервной системы, которое стало основой для возникновения условно-рефлекторной деятельности