Главная › Салон › Развитие жизни на земле.

Развитие жизни на земле.

Таблица 1

Эра	Период (млн. лет)	Растительность и животный мир
Архейская , протерозойская (начало 4500 млн. лет назад)	~3500	Жизнь зародилась в морях. (Никаких ископаемых следов о первых животных существ не осталось.)
	Существование одноклеточных морских организмов.
	В морях появляются многоклеточные живые существа.
Палеозойская (начало 600 млн. лет назад)	600-500	В морях появляются бесчисленные позвоночные. Среди беспозвоночных находим предков нынешних моллюсков и членистоногих.
	Первые морские позвоночные панцирные рыбы (уже вымершие) с хрящевым скелетом, панцирем.
	Появляются современные рыбы. Начинает развиваться жизнь на появляющихся участках суши. Первые новоселы суши - бактерии, грибы, мхи и небольшие беспозвоночные животные, за ними следуют земноводные (амфибии).
400-300	Земля покрывается могучими лесами папоротников и других растений, вымерших к настоящему времени. Распространяются насекомые.
	Зарождение пресмыкающихся (рептилий).
Мезозойская (начало 230 млн. лет назад)	230-70	Эра рептилий. Эти животные распространяются не только на появляющихся из воды участках суши, но также и в морях. Некоторые из них достигают огромных размеров.
230-190	Зарождаются млекопитающие. Распространяются первые цветочные растения: голосеменные растения. Исчезают папоротниковые леса.
	Зарождаются птицы. Появляются первые покрытосемянные растения (растения, у которых цветы имеют завязи).
	Леса голосеменных растений на большей части суши вытесняются лесами покрытосемянных.
	Вымирают динозавры и другие крупные рептилии.
Кайнозойская (начало 70 млн. лет назад)	70-20	Млекопитающие распространяются во всей окружающей среде, вытесняя рептилий, численность которых резко сокращается. Значительно распространяются птицы.
70-50	Зарождаются различные классы млекопитающих: плотоядные, рукокрылые и предки современных обезьян и человека. Появляются травоядные (например, крупный рогатый скот, олени, лошади)
20-10	Некоторые млекопитающие (китообразные) заселяют моря.
	Появляется австралопитек - прародитель человека.
0,04-0,02	Исчезают некоторые крупные млекопитающие (например, мамонт, шерстистый носорог, саблезубый тигр). Человек становится безраздельным хозяином Земли.

Первая эра - архейская, продолжительностью 900 млн. лет, почти не оставила следов органической жизни. Наличие пород органического происхождения - известняка, мрамора, углистых веществ - указывает на существование в архейскую эру бактерий и сине-зеленых водорослей (цианобактерий) - клеточных предъядерных организмов. Они обитают в морях, но выходят и на сушу.

Вода насыщается кислородом, а на суше происходят почвообразовательные процессы. Бактерии не дали начала образованию новых группировок и остались до нашего времени обособленными. Именно в архейскую эру произошло три крупных изменения в развитии живых организмов: возникновение полового процесса, фотосинтеза и многоклеточности. Половой процесс возник в форме слияния двух одинаковых клеток у жгутиковых, считающихся наиболее древними одноклеточными.

Позднее половой процесс происходил уже при помощи специальных половых клеток - мужской и женской, которые при слиянии образуют зиготу . Из нее развивается организм, содержащий генотип отца и матери, что дает комбинации различных признаков в потомстве, расширяя возможности действия естественного отбора. С появлением фотосинтеза единый ствол жизни разделился на два - растения и животные - за счет дивергенции. Многоклеточность вызвала дальнейшее усложнение организации живых организмов: дифференциацию тканей, органов, систем и их функций.

В протерозойскую эру (продолжительность 2 000 млн. лет) развиваются зеленые водоросли, в том числе и многоклеточные. Остатки животного мира редки и малочисленны. Предками многоклеточных организмов, вероятно, были организмы, подобные колониальным формам одноклеточных жгутиковых, а первые многоклеточные животные - близки губкам и кишечнополостным.

Известны остатки всех типов беспозвоночных животных, в том числе иглокожих и членистоногих. Полагают, что в конце протерозойской эры появились первичные хордовые - подтип бесчерепных, единственным представителем которых в современной фауне является ланцетник. Появляются двустороннесимметричные животные, развиваются органы чувств, нервные узлы, усложняется поведение животных, возрастает подвижность и энергия в процессах жизнедеятельности в целом.

В палеозойскую эру, продолжительностью 330 млн. лет (древняя жизнь), подразделяемую на несколько периодов, происходили дальнейшие эволюционные преобразования органического мира. В кембрийском периоде (570-490 млн. лет назад), кроме бактерий и одноклеточных водорослей, были распространены крупные многоклеточные водоросли. Для кембрия и ордовика (490-435 млн. лет назадхарактерно наличие остатков ископаемых простейших, кишечнополостных, губок, червей (три типа), иглокожих, моллюсков, членистоногих, хордовых.

Силур (435-400 млн. лет назад) богат остатками ископаемых трилобитов и особенно плеченогих (в настоящее время их осталось около 200 видов). Обнаружены остатки бесчелюстных позвоночных - щитковых (предки миног). Дальнейшее развитие эволюции продолжалось по пути дивергенции типов животного мира с заменой низкоорганизованных примитивных форм более высокоорганизованными. В конце силурийского периода часть зеленых многоклеточных водорослей приспособилась к жизни на суше. Возможно, это были псилофиты. Они уже имели ткани.

Появились грибы. С середины девона (400-435 млн. лет назад) постепенно убывают псилофиты, исчезая к концу этого периода. А на смену им появляются плауновые, хвощевые и папоротниковые - споровые растения. В период девона появляются челюстноротые панцирные рыбы (их потомки - современные хрящевые рыбы, например, акулы и скаты), двоякодышащие. Однако выход на сушу осуществила другая группа рыб - кистеперые. Самыми примитивными наземными позвоночными считаются древние земноводные, берущие начало от одной из групп кистеперых.

На основе наследственной изменчивости в процессе естественного отбора плавники превратились в конечности для передвижения по суше. Для дыхания на суше развились легкие. Древнейшие земноводные - стегоцефалы (панцирноголовые) обитали в болотистых местах. Стегоцефалы соединили в себе признаки рыб, земноводных и пресмыкающихся. Животные девона, как и растения, обитали во влажных местах, поэтому не могли распространяться в глубь суши и занимать места, удаленные от водоемов.

В каменноугольный период (345-280 млн. лет назад) произошел крупный эволюционный подъем в развитии наземной растительности. Этот период отличался теплым влажным климатом. На Земле образовались огромные леса, состоящие из гигантских папоротников, древовидных хвощевых и плауновых - высотой 15-30 м. Они имели хорошую проводящую систему, корни, листья, но их размножение еще было связано с водой. Леса каменноугольного периода образовали месторождения каменного угля.

В этот период произрастали и семенные папоротники, у которых вместо спор развивались семена. Семенные папоротники (древнейшие голосеменные) ясно указывают на происхождение семенных растений от споровых. Появление семенных растений было крупным ароморфозом, определившим дальнейшую эволюцию растений. У семенных растений оплодотворение происходит уже без участия воды, а зародыш находится в семени, имеющем запас питательных веществ.

С конца каменноугольного периода в связи с усиленным горообразованием влажный климат почти повсеместно сменился сухим. Древовидные папоротники стали вымирать, лишь в отдельных сырых местах сохранились мелкие формы. Вымерли и семенные папоротники. Им на смену пришли более жизнестойкие голосеменные растения, которые благодаря распространению семян освоили засушливые места обитания. Распространение и пышное развитие голосеменных продолжалось почти до конца мезозойской эры. В каменноугольный период шло интенсивное развитие насекомых, пауков, скорпионов, имеющих воздушное дыхание и откладывающих яйца с защитной оболочкой, защищающей от высыхания.

Вместе с тем начали исчезать трилобиты . Существавало много плеченогих, моллюсков, рыб (особенно акул), иглокожих, развивались кораллы. Ранее существовавшие типы и классы дивергировали, приспосабливались к различным местам обитания. При наступлении засушливых условий в конце каменноугольного периода крупные земноводные исчезают, сохраняются лишь мелкие формы в сырых местах. На смену земноводным пришли пресмыкающиеся, более защищенные и приспособленные к существованию в условиях более сухого климата на суше.

Появление древнейших пресмыкающихся - новый ароморфоз в развитии животного мира. В основном это были травоядные животные, но некоторые перешли к хищному образу жизни. Появились зверозубые рептилии, от потомков которых, полагают, произошли первые млекопитающие.

Зверозубые ящеры - переходная форма. Таким образом, в палеозойскую эру, а именно в пермском периоде (280-230 млн. лет назад), растения и животные уже вышли на сушу: это сосудистые (споровые и голосеменные) растения, кистеперые рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, членистоногие (пауки, как предполагают, появились в силуре). Сухой и теплый климат пермского периода способствовал их становлению. Архейская, протерозойская и палеозойская эры дали большой фактический материал, на основании которого можно судить об основных направлениях эволюции органического мира.

В триасовом периоде мезозойской эры в условиях континентального климата усилилось развитие голосеменных, у которых оплодотворение происходило уже без участия воды, что является крупнейшим ароморфозом. Для мезозойской эры характерно необыкновенно богатое развитие голосеменных растений, продолжавшееся до середины мелового периода, когда в связи с увеличивающейся засухой и увеличением яркости Солнца на первый план выходит недавно возникшая группа растений - покрытосеменные. Двудольные и однодольные растения появились уже в конце мезозоя, а в меловом периоде они начинают процветать.

Для покрытосеменных растений характерен крупный ароморфоз - появление цветка, приспособленного к опылению. Идиоадаптационные изменения цветка способствовали многочисленным частным приспособлениям к опылению. В дальнейшем происходила идиоадаптация цветка, в результате которой выработались приспособления к распространению плодов и семян, а также к уменьшению испарения воды листьями. Пышное развитие покрытосеменных растений одновременно было связано с развитием высших форм членистоногих (насекомых) опылителей: бабочек, шмелей, пчел, мух и др.

Мезозойская эра (“эра динозавров”; подробнее разобрана в таблице 2) характеризуется поразительным развитием и последующим очень быстрым вымиранием гигантских пресмыкающихся. На суше обитали гигантские ящеры - динозавры, живородящие ихтиозавры, крокодилы, летающие ящеры. Гигантские пресмыкающиеся относительно быстро вымерли. Первые мелкие млекопитающие появились в триасе, их размножение осуществлялось уже путем живорождения, детенышей они выкармливали молоком. Они имели постоянную температуру и дифференцированные зубы.

Предками млекопитающих были зверозубые ящеры. Первые птицы возникли в юрском периоде мезозойской эры - это были зубастые птицы. А в конце мезозоя появились уже первые настоящие птицы. Древние хрящевые рыбы в триасе были вытеснены настоящими костистыми. В результате дивергенции непрестанно увеличивалось видовое разнообразие в пределах каждой систематической группы.

Характеристики Мезозойской эры

Таблица 2

Эра (продолжительность, млн. лет)	Период (продолжительность, млн. лет)	Начало (млн. лет назад)	Климат и среда (глобальные географические изменения)	Развитие органического мира
Мир животных	Мир растений
Мезозойская (средней жизни),	Триасовый (Триас), 40 ± 5	230 ± 10	Ослабление климатической зональности, сглаживание температурных различий. Начало движения материков.	Начало расцвета рептилий - начинается «век динозавров»; появляются черепахи, крокодилы и др. Возникновение первых млекопитающих, настоящих костистых рыб.	Распространены папоротниковые, хвощевидные, плауновидные. Вымирают семенные папоротники.
Юрский (Юра),	190 - 195 ± 5	Климат, вначале влажный, сменяется к концу периода засушливым в области экватора. Движение континентов, формирование Атлантического океана.	В океане появление новых групп моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе. В концу периода появление первоптиц - археоптерикса.	Широко распространены папоротники и голосемянные, появляется хорошо выраженная ботанико-географи-ческая зональность.
Меловой (Мел),	136 ± 5	Во многих районах Земли похолодание климата. Выраженное отступление морей, сменившееся обширным увеличением площади Мирового океана и новым поднятием суши. Интенсивные горообразовательные процессы (Альпы, Анды, Гималаи).	Появление настоящих птиц, а также сумчатых и плацентарных млекопитающих. В водоемах преобладание костистых рыб. Расцвет насекомых. Вымирание крупных рептилий и примитивных мезозойских млекопитающих.	Резко сокращается численность папоротников и голосеменных. Появляются первые покрытосеменные растения.

Кайнозойская эра (новая жизнь) длится, примерно, 60-70 млн. лет. Первый ее период - палеоген, второй - неоген, а третий - антропоген, который продолжается по настоящее время. В течение этой эры сформировались континенты и моря в их современном виде. В палеогене покрытосеменные растения распространились по всем материкам и пресноводным водоемам. Во второй половине этого периода начались бурные горнообразовательные процессы. Наступило похолодание, вечнозеленые леса сменились листопадными. Происходила быстрая идиоадаптация форм в различных местных условиях.

В конце неогена - начале антропогена с севера наступали ледники, на пути сползания ледников погибло все живое, остались только те формы, которые смогли уцелеть и приспособиться к изменившимся условиям среды. Развилась арктическая флора. В антропогене происходит окончательное формирование современного растительного мира. В кайнозое распространились брюхоногие и двустворчатые моллюски, среди членистоногих процветают насекомые.

Крупные ароморфозы насекомых - развитие трахейной системы дыхания, ротового аппарата жующего типа, твердого хитинового покрова, членистых конечностей и нервной системы обеспечили их процветание. Птицы и млекопитающие заняли господствующее положение в животном мире благодаря повышению интенсивности функций центральной нервной системы (в особенности функций головного мозга), усложнению строения кровеносной системы (разделение артериальной и венозной крови), постоянной температуре тела и повышению уровня обменных процессов и др. Быстрая идиоадаптация к изменяющимся условиям среды обеспечила их процветание.

История развития жизни на Земле насчитывает по современным данным около 3,8 млрд лет и подразделяется на геологические эры, выделяемые в зависимости от преобладающих типов живых организмов и уровня организации биосферы, характерного для той или иной эпохи. Переход от одной эры к другой сопровождался крупными ароморфозами и коренной перестройкой всей биосферы (табл. 6.1)

Таблица 6.1

Основные этапы эволюции жизни на Земле

Геологическая эра	Продолжительность	Основные события	Значение
	3,8-2,5 млрд лет назад	Зарождение жизни. Формирование прока-риотных клеток (бак-терий и сине-зеленых водорослей). Переход к автотрофному типу питания (хемосинтезу и фотосинтезу)	Возникновение пер-вичной биосферы. Изменение химиче-ского состава атмо-сферы в результате фотосинтеза. Первый экологи-ческий кризис в истории Земли, вы-званный поступле-нием О 2 в атмо-сферу.
Протерозой	2,5 млрд-570 млн лет назад	Возникновение одно-клеточных, а позднее и многоклеточных эукариотных органи-змов. Выделение из эукариот растений (водорослей) и живот-ных (медуз, морских перьев, плоских и кольчатых червей и пр.)	Активное вовлечение живых организ-мов в химические процессы, протекающие в биосфере, что привело к формированию осадочных пород. освоение живыми организмами всей гидросферы.
Палеозой	570-230 млн лет назад	Появление позвоноч-ных животных (рыб), а также беспозвоночных со сложно организо-ванной нервной систе-мой (головоногие мол-люски – аммониты, кальмары, наутилусы и пр.) Начало освоения суши. Возникновение высших растений с корневой системой (мхи, папоротниковые, хвойные) и наземных животных: беспозвоночные: пауки, насекомые и пр.; позвоночные: амфибии  рептилии. Эра заканчивается очередным глобальным вымиранием (исчезло около 80% всех существовавших видов).	Возрастание скорости передвижения организмов в вод-ной среде. Формирование лесных экосистем. Увеличение автономии жизни от вод-ной среды. Нарастание процесса цефализации (усложнение структуры головного мозга)
	230-65 млн лет назад	Возникновение цветковых растений и опыляющих их общест-венных насекомых. Одновременное возникновение динозавров и млекопитающих. Расцвет динозавров, появление птиц. Глобальное вымира-ние динозавров.	Усложнение связей в наземных экосистемах. Формирование те-плокровности, что привело к сниже-нию зависимости жизни от темпера-турных условий.
Кайнозой	65 млн лет назад – настоящее время	Расцвет насекомых. цветковых растений, птиц и млекопита-ющих, появление человека.	Формирование со-временной биосфе-ры. Зарождение ноосферы – сферы разума. Глобальный экологический кри-зис, порожденный антропогенной деятельностью.

Первый ароморфоз, следы которого доступны для наблюдения - образование прокариотных клеток. Древнейшие достоверные окаменелости, имеющие возраст около 3,8 млрд лет, содержат остатки микроорганизмов с клеточной оболочкой. Известны и осадочные породы возрастом более 3,5 млрд лет, представляющие собой результаты жизнедеятельности бактерий. Таким образом, примерно через 0,7 млрд лет после формирования нашей планеты на ней уже существовала биосфера. Проследить историю предшествовавших событий затруднительно, поскольку само формирование сплошной твердой земной коры к этому времени только успело завершиться и более древние породы переплавлялись в недрах молодой планеты.

Предполагается, что первичные организмы были гетеротрофами, так как использовали в качестве пищи готовые органические вещества первичного «бульона». Они существовали в бескислородных условиях, т.е. являлись анаэробными. Постепенное исчерпание исходных пищевых ресурсов стало стимулом для поисков нового источника органических соединений. У ряда видов бактерий возникает способность использовать энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений (Н 2 , Н 2 S, NH 3 и пр.) для синтеза органических веществ. Такой процесс – хемосинтез, являющийся одним из типов автотрофного питания, сохранился вплоть до настоящего времени и играет важную роль в биогеохимических циклах химических элементов в биосфере. Однако энергетически более выгодным оказался другой тип автотрофного питания – фотосинтез, осуществляющийся за счет энергии солнечного света.

Возникновение фотосинтеза является вторым важнейшим ароморфозом. С его помощью стало возможным получать ресурсы (углекислый газ) для синтеза органических соединений непосредственно из атмосферного воздуха, отдавая взамен молекулярный кислород. Постепенное изменение химического состава атмосферы способствовало ускорению биологического круговорота веществ и ускорению процесса эволюции в целом. Около 2 млрд лет назад концентрация кислорода в атмосфере достигла 1% современной (точка Пастера), что привело к целому ряду важных последствий:

дыхание становится эффективным способом обеспечения организмов энергией.

в верхних слоях атмосферы образуется озон О 3 , защищающий поверхность Земли от ультрафиолетового излучения Солнца.

накопление свободного кислорода вызвало экологический кризис (первый в истории Земли) и соответствующий естественный отбор, в результате которого возникают аэробные организмы, способные существовать только в условиях атмосферы, содержащей кислород.

Следующим крупным эволюционным шагом (ароморфозом) было возникновение эукариот, особенностью которых является своего рода «разделение труда» между ядром и органоидами клетки. Около 1 млрд лет назад возникло половое размножение, способствующее комбинированию генов различных особей. Повышается гибкость реагирования популяции и вида в целом на изменение условий жизни, и возрастает скорость эволюционного процесса. В процессе эволюции биосферы определилась ее «двухслойная» структура – бактериальное основание и эукариотная «надстройка». «Основание» неизмеримо более устойчиво, и даже в настоящее время мы обнаруживаем точно такие же микробные сообщества, какие были характерны для ранних этапов развития биосферы.

Дальнейший ароморфоз – многоклеточность, точные механизмы возникновения которой остаются до сих пор неизвестными. Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось повышением устойчивости экосистем и открыло возможности для их эволюции в разных направлениях.

Около 600 млн лет назад в истории Земли произошло событие, получившее название «большого взрыва эволюции животных». В течение примерно 70 млн лет возникают почти все известные ныне планы строения тела, почти все из существующих и вымерших типов животных. В течение последующих 100 млн лет эволюция шла в основном по пути усовершенствования и специализации форм, возникших в данный период. Здесь основной ароморфоз – формирование жесткого скелета (наружного – у трилобитов и, позже, внутреннего – у рыб). Примерно 500 млн лет назад начинается выход на сушу растений (псилофитов – близких родственников зеленых водорослей). В результате адаптации к наземной среде формируются специализированные органы: жесткий стебель, корневая система, покровная ткань. Возникновение наземных растений позволило фотосинтезирующим структурам биосферы располагаться в трехмерном пространстве, что резко интенсифицировало весь процесс фотосинтеза. Развитие наземной растительности привело к существенному усложнению наземных экосистем (формирование почвы, накопление больших запасов биомассы) и повышению содержания кислорода в атмосфере до современного уровня – 21%.

440-410 млн лет назад возникают первые позвоночные животные - панцирные рыбы, характеризующиеся наличием внутреннего скелета с черепной коробкой, парными конечностями и развитой мускулатурой. Некоторые виды рыб (акулы) мало изменились за последние сотни миллионов лет. Однако дальнейшая эволюция оказалось связанной с группой кистеперых рыб. Их короткие и мясистые плавники позволяли хорошо ползать по дну, что способствовало выживанию в пересыхающих водоемах. В результате около 320 млн лет назад появляются первые представители наземных позвоночных животных – земноводные (родственные современным жабам, лягушкам, тритонам и пр.), характеризующиеся гладкой кожей, пятипалыми конечностями, легочным дыханием и увеличенным размером головного мозга.

Постепенное понижение температуры и влажности воздуха способствовало росту давления естественного отбора в сторону большей независимости живых организмов от водной среды. У растений возникают семена, снабженные защитной оболочкой, – появляются голосеменные (хвойные) деревья и кустарники. У позвоночных животных возникают внутреннее оплодотворение и яйцо – миниатюрный индивидуальный водоем для эмбриона. Эти два ароморфоза стали главными признаками нового класса животных – рептилий (пресмыкающихся). Уровень их общей организации был настолько высок и открывал столь широкие возможности для разнообразных адаптаций, что рептилии оставались в определенном смысле полновластными хозяевами Земли на протяжении 220 млн лет. Они были представлены широким спектром самых разнообразных видов (динозавры, крокодилы, змеи, черепахи, птеранодоны, ихтиозавры и пр.).

Первые теплокровные животные, млекопитающие (звери) появились одновременно с динозаврами, однако в течение 150 млн лет оставались малочисленной и не играющей существенной роли в биосфере группой. В процессе глобальных климатических изменений теплокровность становилась значительным преимуществом. Примерно 65 млн лет назад подавляющее большинство видов пресмыкающихся вымирает, и опустевшие экологические ниши заполняют млекопитающие и птицы. Помимо особенностей, связанных с регуляцией температуры тела, млекопитающие отличаются приспособлениями, способствующими высокоорганизованной нервно-психической деятельности: развитый головной мозг, длительный период воспитания и обучения детенышей. Характерное практически для всех млекопитающих живорождение обеспечивает более высокую выживаемость потомства.

Таким образом, можно констатировать, что в процессе развития жизни на нашей планете происходило постепенное усложнение экосистем, сопровождающееся возрастанием видового разнообразия, экспансией жизни, охватывающей в настоящее время всю поверхность планеты, усиливающейся дифференциацией биосферы на локальные экосистемы. Результатом миллиардов лет эволюции экосистем является современная биосфера Земли, включающая около 10 млн ныне существующих видов, из которых лишь один – Homo sapiens - оказался способным осуществлять сознательное преобразование биосферы в процессе разумной трудовой деятельности.

Лекция 9. Особенности геологического уровня организации материи

План лекции:

1.История планеты Земля.

2.Внутреннее строение и история геологического развития Земли.

3.Современные концепции развития геосферных оболочек.

4.Химическая эволюция Земли.

5.Литосфера как абиотическая основа жизни.

6.Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизическая, геохимическая.

7.Географическая оболочка Земли.

8.Эволюция климата Земли.

9.Происхождение планет солнечной системы.

Лекция 10. Человек, разум, ноосфера

План лекции:

1.Происхождение человека.

2.Эволюция человека.

3.Этапы развития человеческого общества.

4.Поведение и высшая нервная деятельность.

Существует целый комплекс наук, изучающих основные этапы развития жизни на Земле, все они рассматривают этот вопрос разносторонне, ведь это фундаментальная проблема естествознания. Очень важно значение палеонтологии, изучающей остатки растений и животных уже прошедших эпох, она непосредственно связана с исследованием эволюции мира.

Эта наука изучает основные этапы развития жизни на Земле путем рекоструирования облика, внешних сходств и различий, образа жизни доисторических, уже вымерших животных и растений, также определяется примерное время существования того или иного вида. Но палеонтология не могла бы существовать как отдельная наука без множества других, ей вспомогающих, эта наука находится на стыке биологических и геологических дисциплин. Основные этапы развития жизни на Земле воссоздаются с помощью таких дисциплин, как:

историческая геология;
стратиграфия;
палеография;
сравнительная анатомия;
палеоклиматология и многие другие.

Все они взаимосвязаны между собой, без одной не могут существовать другие.

Геологическое время

Чтобы выделить основные этапы развития жизни на Земле, необходимо иметь представление о таком понятии, как геологическое время. Как же людям удалось выделить какие-то временные этапы? Вся тайна кроется в изучении горных пород. Дело в том, что породы, возникшие в более позднее время, накладываются поверх тех, что существовали ранее. А возраст этих слоев возможно определить путем изучения оставшихся в них ископаемых.

Среди всего их разнообразия выделяются так называемые руководящие ископаемые, которые наиболее многочисленны и широко распространенные. К сожалению, с помощью горных пород нельзя установить абсолютный возраст, но и здесь ученые не останавливаются, добывая эти знания из вулканических пород. Как известно, они возникают из магмы. Так и выделяются основные этапы развития жизни на земле.

Коротко процесс определения абсолютного возраста вулканических пород выглядит так: изверженные породы содержат некоторые элементы, если определить их содержание в горной породе, то можно достаточно точно определить абсолютный возраст породы. Конечно, возможны погрешности, но они не превышают пяти процентов. Кроме этого определяется и возраст нашей планеты, все ученые придерживаются своей цифры, но общепринятое значение равняется пяти миллиардам лет. Теперь выделим основные этапы развития жизни на Земле, таблица будет нам в этом случае хорошим помощником.

Эры, эпохи и периоды

Всего палеонтологи выделяют пять этапов или, по-другому, эры, каждая из которых делится на периоды, все они состоят из эпох, а последние - из веков. Архейская и протерозойская эры - это наиболее древние времена, которые охватывают порядка трех миллиардов лет. Они отличительны полным отсутствием позвоночных и наземных растений, которые появляются в «эру древней жизни», захватывающей более трехсот миллионов лет. Далее идет «эра средней жизни», мезозойская (сто семьдесят пять миллионов лет), ее отличительные черты - развитие пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, растений, как цветковых, так и покрытосемянных.

Самая последняя, пятая, эра - кайнозойская, также ее называют «эрой новой жизни», она началась семьдесят миллионов лет назад, мы и сейчас живем в ней. Эта эра отличается быстрым развитием млекопитающих и появлением человека. Сейчас мы разобрали этапы развития жизни на Земле кратко, предлагаем рассмотреть каждую эру отдельно.

Архейская эра

Этот этап охватывает промежуток от трех тысяч девятисот до двух тысяч шестисот миллионов лет назад. Часть осадочных пород, то есть образованных с помощью частиц водной среды, остались в Африке, Гренландии, Австралии и Азии. Все они содержат:

биогенный углерод;
строматолиты;
микрофоссилии.

При этом происхождение вторых в данную эпоху не совсем ясно, например, в протерозое они связаны с цианобактериями. В архейской эре все организмы относились к прокариотам, а источником кислорода служили сульфаты, нитраты, нитриты и так далее. Все существующие организмы на планете внешне напоминали пленки плесени, в основном располагались на дне водоемов, в вулканических областях.

Протерозойская эра

Важно упомянуть то, что эта эра также подразделяется на периоды, которых насчитывается три. Кроме того, это самый продолжительный период нашей истории (примерно два миллиона лет). Если рассматривать рубеж этой эры и архейской, то именно в этот период наша планета сильно изменилась, перераспределились суша и водные просторы. Земля представляла собой ледяную пустыню, но по окончании этого периода процентное содержание кислорода достигло одного процента, что способствовало устойчивой жизнедеятельности одноклеточных организмов, развивались бактерии и водоросли.

В конце протерозоя образовались многоклеточные животные, этот период также имеет название «век медуз». На смену одноклеточным организмам приходят многоклеточные, которые качественно изменяют состав атмосферы, что способствует развитию жизни на нашей планете.

Палеозой

Она включает целых шесть периодов, первую половину называют ранним палеозоем, а вторую - поздним. Ранний и поздний палеозой отличаются животным и растительным миром.

На первом этапе эволюцию можно проследить исключительно в подводном мире, заселение суши началось только в девоне, который относится к позднему палеозою.

Мезозойская эра

Сейчас мы переходим к самой интересной эре, богатой загадочной и разнообразной жизни, развивающейся на протяжении примерно ста восьмидесяти пяти миллионов лет. Как видно из таблицы, она тоже делится на три периода. Меловой, по сравнению с юрским и триасовским, наиболее продолжительный (семьдесят один миллион лет).

Что касается климата, то все зависит от расположения материков. Отличия от нашего климата заключаются в том, что:

он был гораздо теплее современного;
не было перепадов температуры между экваторами и полюсами.

Кроме того, воздух был влажный, что способствовало бурному развитию живых организмов.

Если перейти к вопросам фауны, то самая уникальная группа - это всем известные динозавры. Они заняли господствующие позиции над остальными формами жизни благодаря строению своего организма, физиологическим данным и реакции.

Итак, разбирая вопрос о том, каковы основные этапы развития жизни на Земле, мы выделили пять ступеней. Для полной картины осталось рассмотреть еще одну. Предлагаем приступить прямо сейчас.

Кайнозойская эра

Это новая эра, которая длится по сей день. Континенты приобрели современный вид, исчезли последние динозавры, на Земле преобладают растения и животные, которые вполне для нас привычны. Мы рассмотрели основные этапы развития жизни на Земле кратко, разобрали все ступени отдельно, поставленная нами цель достигнута.

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, железа, меди, никеля, кобальта. Живые организмы архея были представлены сначала анаэробными прокариотами, позже появляются синезеленые. Фотосинтез синезеленых - важнейший ароморфоз архейской эры. Благодаря их жизнедеятельности атмосфера обогащается кислородом.

Протерозойская эра.

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 железных руд, образованных за счёт деятельности бактерий. В протерозойскую эру произошли основополагающие ароморфозы:

В эту эру образуются все отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Для животных того времени характерно отсутствие скелетных 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 всеми отделами водорослей. В силурийском периоде (440 млн. лет назад) в зоне приливов и отливов от зеленых 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 минеральные соли они поглощают с помощью ризоидов. Чешуйки на стебле псилофитов увеличивали поверхность фотосинтеза.

В девоне появляются папоротникообразные - травянистые и древовидные хвощи, плауны, папоротники. Появление корней и листьев обеспечивало достаточное воздушное и минеральное питание разнообразным папоротникообразным. Размножаются папоротникообразные одноклеточными спорами, во влажных местах из них развиваются заростки, формирующие половые клетки. Для оплодотворения нужна вода, из зиготы развивается взрослое растение.

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 голосеменных растений. В пермском периоде климат стал засушливым и более холодным. Тропические леса остаются у экватора, на остальной территории распространяются голосеменные.

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

В ордовикском периоде появляются первые хордовые животные, имеющие внутренний скелет, 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 скелетом. В результате мутаций и отбора третья пара жаберных дуг у них превратилась в челюсти, с помощью которых можно было питаться крупной добычей.

Наиболее интересными среди костистых рыб были двоякодышащие и пресноводные кистеперые, которые имели наряду с жабрами легкие. Теплая вода и обилие растительности пресных водоемов служили предпосылками для развития дополнительных органов дыхания, глоточные карманы двоякодышащих и кистеперых постепенно превращаются в легкие. Пресноводные кистеперые рыбы к тому же имели мощные парные конечности (рис. 362) и были лучше приспособлены к жизни в прибрежном мелководье, от них и произошли стегоцефалы (панцирноголовые земноводные) (рис. 363).

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 расселением пресмыкающихся.

Мезозойская эра.

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 голосеменными и папоротникообразными, причем продолжалось вымирание древовидных папоротникообразных. В начале мелового периода (130 млн. лет назад) появляются первые покрытосеменные. Появление цветка и плода - крупные ароморфозы, которые привели к появлению покрытосеменных. С помощью цветка облегчался процесс опыления, лучше сохранялись семязачатки, расположенные внутри завязи пестика. Стенки околоплодника защищали семена и способствовали их распространению.

Рис. 364. Археоптерикс.

В животном мире мезозойской эры наибольшего распространения достигают насекомые и пресмыкающиеся. В триасе пресмыкающиеся вторично возвращаются в воду, на мелководье обитают плезиозавры, далеко от берега охотятся ихтиозавры, напоминающие современных дельфинов. Появляются первые яйцекладущие млекопитающие, в отличие от пресмыкающихся высокая интенсивность обмена веществ позволяет им поддерживать постоянную температуру тела.

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 опылителей. 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.

Кайнозойская эра.

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 половине третичного периода (в палеогене) на большей части Земли вновь установился теплый тропический климат, во второй половине (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 половине 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 континента на континент. 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.

Архей Древность: от 3500 до 2500 ± 100 млн. лет назад, продолжительность около 900 млн. Условия: Активная вулканическая деятельность, анаэробные условия в мелководном древнем море, постепенное накопление кислорода в результате деятельности фотосинтезирующих прокариот. Жизнь: появление первых клеток.

Протерозой Древность: от 2600 ± 100 до ± 20 млн. лет назад продолжительность около 2000 млн. лет Условия: планета- голая пустыня, в конце эры содержание кислорода в атмосфере составило около 1%. Начался процесс почвообразования. Жизнь: Расцвет эукариотных организмов, по своему разнообразию намного опережающих прокариот. Появились беспозвоночные животные, одноклеточные зелёные водоросли, первые представители хордовых- бесчерепные. Появление многоклеточности и дыхания обусловило прогрессивное развитие гетеротрофов и автотрофов.

Палеозой Древность: от 570 ± 20 млн. лет до 230 ± 10 млн. лет назад продолжительность 340 ± 10 млн. лет Условия: оледенение сменяется тёплым климатом. Эра активного горообразования, которое проходило во многих местах Земли. Жизнь: характеризуется достаточно большими находками ископаемых организмов. Они свидетельствуют, что в этот период в водной среде соленых и пресных водоемов обитали представители почти всех основных типов и классов беспозвоночных животных.

Силурийский период Условия: горообразование (Скандинавские, Саяны), возникновение первых коралловых рифов. Жизнь: появляются древнейшие рыбы и первые дышащие атмосферным воздухом наземные животные- скорпионы. Выход растений на сушу- появляются псилофиты.

Девонский период Условия: оледенение на юге Америки и Африки, полное освобождение от моря Сибири и Восточной Европы. Жизнь: разнообразие рыб, возникновение основных групп споровых растений, освоение членистоногими суши, первые наземные позвоночные-стегоцефалы.

Мезозой делится на 3 периода: триасовый, юрский и меловой. Древность эры: от 251 млн. до 65 млн. лет назад Условия: происходит формирование основных контуров современных материков и горообразование на периферии Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Климат был тёплым на протяжении всего временного периода. Жизнь: к концу эры основная часть видового разнообразия жизни приблизилась к современному её состоянию.

Юрский период Условия: засушливый климат в области экватора, движение континентов, формирование Атлантического океана. Жизнь: господство пресмыкающихся, появление первоптиц- археоптерикса, появляется хорошо выраженная ботанико- географическая зональность.

Кайнозой Палеогеновый, неогеновый, антропогеновый периоды. Древность эры: 60-70млн лет и по сей день. Условия: смена климата, движение континентов, крупные оледенения Северного полушария. Жизнь: флора и фауна близки к современным, появляется и развивается человек.

ВЫВОДЫ: Усложнение органического мира; Увеличение биомассы живых организмов; Приспособление организмов к новым условиям жизни; Преобразование неживой части биосферы; Заметна большая неравномерность в развитии жизни; С появлением и развитием одних форм организмов идёт вымирание других; Меняется состав атмосферы.