Развитие жизни на Земле

Архейская эра. Условия: активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислородосодержащей атмосферы. Органический мир. Появление первых клеток – начало биологической эволюции. Следы жизни незначительны. Обнаружены остатки анаэробных автотрофных предшественников сине-зеленых водорослей. Первые строматолиты.

Первые живые организмы питались и воспроизводились за счет «органического бульона», т.е. были гетеротрофами. Но это не могло длиться долго, ведь резерв органического вещества в океане быстро убывал.

Первый великий качественный переход в эволюции живой материи был связан с «энергетическим кризисом»: «органический бульон» был исчерпан и следовало выработать способы формирования крупных молекул биохимическим путем, внутри клеток, с помощью ферментов. В этой ситуации преимущество было у тех клеток, которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излучения в процессе фотосинтеза.

Первыми фотосинтетиками на нашей планете были, видимо, цианеи, а затем зеленые водоросли. Остатки их находят в породах архейского возраста (около 3 млрд лет назад).

Протерозойская эра. Значительно увеличилась биомасса Земли. В результате фотосинтеза кислород уже в значительных количествах стал выделяться в атмосферу. Многие одноклеточные анаэробные организмы погибли в «кислородной катастрофе». Благодаря фотосинтезу в органическом веществе Земли накапливалось все больше и больше энергии солнечного света, что способствовало ускорению биологического круговорота веществ и ускорению эволюции в целом.

Переход к фотосинтезу потребовал много времени. Он завершился примерно 1,8 млрд лет назад и привел к важным преобразованиям на Земле: первичная атмосфера земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит, и прекратил производство нового «органического бульона»; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

С «кислородной революцией» связан и переход от прокариотов к эукариотам. Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни и усложнения ее форм было возникновение примерно 900 млн лет назад полового размножения. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление примерно 700—800 млн лет назад многоклеточных организмов с дифференцированным телом, развитыми тканями, органами, которые выполняли определенные функции.

В протерозойскую эру возникли все типы беспозвоночных животных. Распространены простейшие, кишечнополостные, губки, черви, предки трилобитов и иглокожих, преимущественно одноклеточные зеленые водоросли.

Палеозойская эра.

Кембрийский период. Расцвет морских беспозвоночных, из которых 60 % находок – трилобиты, растения населяют в основном моря. Среди прикрепленных ко дну встречаются зеленые и бурые водоросли, а в толще воды — золотистые, красные и другие водоросли. В кембрийских морях уже существовали почти все основные типы животных, которые впоследствии лишь специализировались и совершенствовались. Кроме трилобитов встречались многочисленные ракообразные, губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, плеченогие.

Ордовикский период. Появление первых позвоночных – бесчелюстных. В теплых и мелководных морях ордовика обитали многочисленные кораллы, значительного развития достигли головоногие моллюски и трилобиты. Разнообразие водорослей.

Силурийский период. Развитие кораллов и трилобитов. Появляются древнейшие рыбы и первые дышашие атмосферным воздухом наземные животные – скорпионы. В конце периода произошел выход растений на сушу – появились псилофиты.

Переход к жизни в воздушной среде требовал многих изменений. Во-первых, вес тел здесь больше, чем в воде. Во-вторых, в воздухе не содержится питательных веществ. В-третьих, воздух сухой, он иначе, чем вода, пропускает через себя свет и звук. Кроме того, содержание кислорода в воздухе выше, чем в воде. Выход на сушу предполагал выработку соответствующих приспособлений. Растения, переселявшиеся в воздушную среду, получали значительные эволюционные преимущества. И главное из них — то, что солнечной энергии здесь больше, чем в воде, а значит, и фотосинтез становится более совершенным.

Девонский период. Появление рыб всех известных крупных систематических групп. Возникновение основных групп споровых растений, первых примитивных голосеменных (семенные папоротники). Возникновение грибов. Освоение животными суши, в первую очередь пауками, клещами и другими членистоногими. В конце девона появляются первые наземные позвоночные – стегоцефалы.

Каменноугольный период. Широкое распространение фораминифер, кораллов, моллюсков. Расцвет земноводных. Появление первых рептилий – котилозавров, летающих насекомых, легочных моллюсков. На суше распространены леса с преобладанием споровых растений (лепидодендроны и сигиллярии — достигали 40 м высоты), появляются первые хвойные. В карбоне растения приспособились удерживать воду и защищать семена от высыхания; это позволило им завоевать сухие места обитания.

Пермский период. Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. В конце пермского периода рептилии уже полностью преобладали на суше. Распространение хвойных растений в северном полушарии.

Мезозойская эра.

Триасовый период. Начинается «век динозавров», появляются черепахи и крокодилы, первые летающие ящеры. Возникновение первых млекопитающих, настоящих костистых рыб. Среди растений наиболее распространены папоротникововидные, хвощевидные, плауновидные.

Юрский период. В океане появляются новые группы моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. Период характеризуется господством пресмыкающихся на суше, в океане и в воздухе. В конце юры появляются первоптицы – археоптериксы. Появляется хорошо выраженная ботанико-географическая зональность.

Меловой период. В это время появляются настоящие птицы, а также сумчатые и плацентарные млекопитающие. Происходит вымирание крупных рептилий и примитивных млекопитающих. Появляются первые покрытосеменные растения. Возникновение покрытосеменных было связано с совершенствованием процесса оплодотворения; с переходом к тому, чтобы пыльцу переносил не ветер, а животные (насекомые). Это потребовало значительных трансформаций растительного организма. Такой организм должен содержать средства сигнализации животным о себе, привлечения животных к себе, чтобы затем отнести пыльцу па другое растение того же вида; и в конце концов животное должно само что-либо при этом получить для себя (нектар или пыльцу). Весь этот комплекс вопросов решался на пути возникновения огромного множества прекрасных и разнообразных покрытосеменных (цветковых) растений: цветки каждого растения по внешнему (форме, окраске) виду (и запаху) должны отличаться от цветков прочих растений.

Кайнозойская эра. В кайнозое формируются близкие к современным ботанико-географические области. Покрытосеменные достигли господства. Леса достигали наибольшего распространения на Земле. Территория Европы была покрыта пышными лесами: на севере преобладали хвойные, на юге — каштаново-буковые леса с участием гигантских секвой. Ботанико-географические области изменялись в зависимости от периодических потеплений и похолоданий, наступления ледников и вызванного ими отступления теплолюбивой растительности на юг, а кое-где и ее полного вымирания, а также возникновения холодоустойчивых травянистых и кустарниковых растений, смены лесов степью и т.д. А в плейстоцене складываются современные фитоценозы.

Кайнозой - время расцвета насекомых, птиц и млекопитающих. Появляются приматы. В плиоцене встречаются уже все современные семейства млекопитающих. В кайнозое формируются те важнейшие тенденции, которые привели к возникновению человека.