Развитие жизни на Земле

1. На Земле вначале спонтанно возникли первичные органические вещества при протекании неорганических процессов. Это была протожизнь.

2. Затем начали образовываться  сложные органические вещества  - мономеры и полимеры.

3. Возник "первичный бульон".

4. В первичном бульоне  начали формироваться многомолекулярные открытые системы, способные взаимодействовать с внешней средой. Это были коацерваты. Эти желеобразные капельки органических веществ имели

выраженную поверхность  раздела и были способны захватывать  различные вещества и коферменты из среды. В каплях стали проходить химические реакции между веществами в присутствии ферментов. Вследствие этого капли стали расти и делиться (размножаться). Так появились протобионты (пробионты).

5. Эволюция пробионтов  под контролем предбиологического  отбора привела к усовершенствованию обмена веществ, молекулярной и надмолекулярной структуры.

6. Возникли организмы.

1928 г. Дж. Б.С. Холдейн предложил свою гипотезу абиогенетического происхождения жизни. По периферии Солнечной системы движется 10" комет. Они образуют кометное облако Оорта.

1944 г. О. Ю. Шмидт предложил  гипотезу возникновения Земли.  Земля  возникла из части газопылевого облака, захваченного Солнцем. Сгущение холодного газопылевого облака привело к разогреву будущей планеты. Постепенное охлаждение привело к формированию коры. Затем наступила биогенная стадия.

1957 г. Г. Юри (лауреат  Нобелевской премии за 1934 г. по  химии, открыл дейтерий) предложил гипотезу возникновения Земли. Земля возникла в результате аккреции — слипания холодных твердых тел. От соударений и сжатия Земля разогрелась. Но никогда поверхность Земли не имела температуру выше 900 ºС. Отсюда следует, что литосфера никогда не была полностью расплавленной, поэтому Первичный океан возник на ранних стадиях истории Земли [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЭРЫ

В этой главе будет представлена краткая характеристика геологических  эр и периодов. Длительное изучение горных пород в разных регионах Земного  шара позволило наметить основные геологические  вехи истории Земли.  Для удобства история Земли была разделена  на эоны (длительные временные промежутки). Эоны делятся на эры. Эры делятся на периоды, а периоды в свою очередь делятся на эпохи [3].

 

Рис.1. Основные подразделения геохронологической истории Земли и их продолжительность

1. Криптозойский эон

Криптозойский эон делиться на протерозойскуй и архейскую эры. Криптозойский эон продолжался 3,4 млрд. лет, что составляет примерно 7/8 всей геологической истории. Наши представления о криптозое крайне бедны, так как ископаемых тех времен сохранилось очень мало [3].

В кремниевых сланцах системы Свазиленд (в районе Барбертона, Восточный Трансвааль)  учёными были найдены  останки сине-зелёных водорослей и бактерии. Так же были обнаружены органические вещества, которые могли иметь биогенное происхождение, и представляли собой молекулярное ископаемое (некоторые углеводороды и ряд аминокислот). Но принадлежность этих ископаемых  не доказана, некоторые учёные считают, что это «псевдоископаемые». В осадочных породах Родезии (2,9-3,2 млрд. лет)  были обнаружены следы жизнедеятельности водорослей, что свидетельствует о том, что на Земле уже около 3 млрд. лет назад существовали фотосинтезирующие организмы. В отложениях среднего криптозоя ископаемых остатков организмов было найдено намного больше.  Наибольшую известность приобрела протерозойская флора, обнаруженная в Канаде: нитчатые формы самой различной длины и толщины; одноклеточные микроорганизмы, так же различного строения; молекулярные ископаемые. Около 1,6-1,35 млрд. лет назад эволюция организмов прошла важнейший рубеж – был достигнут уровень организации эукариот. Д. Шопф (1970) считает, что остатки различных эукариот из Биттер-Спрингс и других местонахождений того же возраста принадлежат к разным типам низших растений: зеленых, бурых и красных водорослей, а также, возможно, грибов. В большей части отложений криптозоя отсутствуют ископаемые остатков животных, что  может быть связано с более поздним возникновением животных. В вендское время, примерно 650-570 млн. лет назад, появились первые червеобразные многоклеточные животные. Уже в позднепротерозойской эре фауна становиться более разнообразной. Она включает в себя более трёх десятков, относящихся к разным типам, видов отличающихся большим разнообразием, большинство из которых принадлежит кишечнополостным.  Все эти животные по-прежнему лишены твёрдого скелета. Так же были найдены останки животных, относящиеся к кольчатым и плоским червям. Некоторые виды могут быть интерпретированы, как возможные предки членистоногих и иглокожих [3].

Итак, в архее, в период когда ещё не было кислородной  атмосферы появились первые анаэробные бактерии, которые в последствии  сформировали ныне существующие залежи полезных ископаемых. К наиболее важным событиям протерозоя можно отнести  следующие:

Появление озонового слоя планеты, кислородная катастрофа;

1. Формирование объемов современного  океана;
2. Оледенение  в позднем неопротерозое (гуронское оледенение);
3. Появление губок и грибов – многоклеточных организмов;
4. Образование почвы в результате жизнедеятельности прокариот [4]

     

2. Фанерозойский эон

Фанерозой делиться на палеозой, мезозой и кайнозой.  Палеозой в свою очередь делиться на пермь, карбон, девон, силур, кембрий и ордовик. Мезозой делиться на мел, юра и триас. Палеозой: неоген, палеоген и антропоген.

Граница между протерозойский и палеозойской эрами отличается поразительными изменениями среди  животных. В осадочных породах кембрия появляется огромное разнообразие и обилие остатков ископаемых организмов: остатки губок, плеченогих, моллюсков, представителей вымершего типа археоциат, членистоногих и других групп. К концу кембрия появляются почти все ныне известные виды многоклеточных животных [4].

 

 

 

1. Палеозой

Эта эра началась около 541 млн. лет назад и продлилась и продлилась 289 млн.  В течение этого периода произошли изменения рельефа морского дна и суши, поменялось соотношение площадей океанов и материков, поменялся климат, континенты поменяли свой положение. Все эти изменения сказались на развитии жизни на Земле. Палеозойская эра – это крупный период в истории развития земли, следовавший за архейской или азойской эрой и предшествовавший мезозойской эре [3].

Материки и океаны палеозоя выглядели совершено иначе, нежели современные.  Северные континенты сближаются в ордовикском периоде. Восточно-Европейский континент  сближается с Северо-Американским в  девоне  и силуре. Континенты продолжали сближаться и в раннем карбоне  и заканчивается лишь во второй половине палеозоя образованием суперконтиненты  гигантских размеров – Пангеи. В  её составе образовались северные материки – Лавразии.  Перемещение континентальных  плит привели к изменениям в атмосферных  циркуляциях и морских течениях. Климат палеозоя так же менялся: в  первой половине – тёплый, во второй – холодный  [3].

 В палеозое жизнь  по-прежнему были сосредоточена  в морях. Организмы заселили  моря вплоть до мелководья  и даже проникли в пресные  водоемы. Постепенно сокращается  распространение строматолитов  водорослей, т.к.  начинают появляться  растительноядные животные (возможно, это могли быть какие-то формы червей), которые их поедают  [3].

Моря кембрийского периода  были представлены различными группами животных.  На морском дне различных  неглубоких морей, заливов, лагун, прибрежных  отмелей жили археоцетаты, губки,  колониальные и одиночные представители  различных групп полипов, плеченогие, иглокожие и многие другие, питающиеся микроорганизмами животные. Обладающие известковым скелетом колониальные организмы на дне моря возводили  рифы, подобные современным коралловым полипам. К ним относятся: строматопоры, табуляты, мшанки и археоциаты. Так же в палеозое пышный расцвет приобретают иглокожие, представленные 7 классами. До наших дней сохранился лишь один класс иглокожих – морские лилии. Сходная судьба была и у плеченогих [3].

К жизни на морском дне  так же приспособились черви, обитающие  в толще  донных осадков. Молюски  постепенно приспосабливались к  питанию остатками погибших животных и донными обрастаниями. Этот способ питания не требовал подвижности, но требовал защиты мягкого тела в свяхи  с чем у моллюсков появляется тяжелая и прочная раковина. Но одна из групп моллюсков сумела перейти  к свободному плаванию. Это были первые наутилодеи – первые головоногие. Уже в девоне появились другие головоногие, имеющие закрученную  раковину – аммониты. В связи  с убыстрением плавания возникают  первые высшие головоногие, у которых  раковина был заключена внутри мягких тканей. Другие животные  - сифонофоры, удерживаясь на поверхности с  помощью специальных пузырьков, заполненных газом, обитали как  в толще так и на поверхности воды  [3].

Уже в кембрийских морях  обитали членистоногие, представленные тремя подтипами: жабродышащие, хелицеровые  и трилобиты. Трилобиты, жившие еще  в раннем кембрии, составляли около 60% всей  его фауны. Вымерли они  в в середине пермского периода.  В основном трилобилы были придонными животными, но могли плавать и  в толще воды, и зарываться в  песок.  Среди водных членистоногих  палеозоя были хищники – эвриптериды, достигающие  длины до 2 м. Наибольшего  рассвета они достигли в силуре и  первой половине девона, но уже в  ранней перми они исчезают. С середины девона начинаю появляться различные  группы хищных рыбы, постепенно занимающие лидирующее положение. Развитие у позвоночных  хорды, а затем и скелета решило проблему локомоции, позволило использовать практически всю мускулатуру, засчет волнообразного изгибания тела и мощных ударов хвостового плавника.  Позвоночные получили преимущество перед крупными членистоногими после появления челюстей, которые давали им возможности для защиты и нападения. Так же активное плавание требовало усовершенствования нервной системы, рецепторов и локомоторной системы [3].

В палеозое появляются первые кистепёрые рыбы.  В девоне и начале карбона они были очень распространены в пресных водоёмах, но при усилении горообразовательных процессов  их численность значительно сократилась. Двоякодышащие рыбы в палеозое не были столь распространены, как кистепёрые.  Некоторые виды этих рыб существуют и по сей день в пресных, иногда пересыхающих водоёмах тропиков  [3].

По расчётам Беркнера и  Маршалла освоение организмами суши начинается  во второй половине ордовикского периода.  Самыми первыми освоили  влажные берега псилофиты – невысокие  травянистые и кустарниковые  растения. Заселение суши растениями положило начало почвообразованию с  обогащением минеральных субстратов органическими веществами.  Постепенно, уже в девоне псилофитов вытесняют  плаунообразные и хвощевые, формирую археоптерисовую  флору. В процессе приспособления растений к жизни  на суши у них  диференциировались различные ткани. Меняется и способ размножения: появление специальных  приспособления, обеспечивающих перенос  гамет от одного растения к другому [3].

Густых леса тропического характера вдоль морских побережий, изрезанные лагунами, пересеченные дельтами рек и на больших территориях  заболоченные, создали предпосылки  для интенсивного углеобразования.  По мере заселения растениями суши начинаются появляться первые наземные животные. На сушу вышли  различные  формы червей, многоножек, низшие формы  насекомых, многие паукообразные,  обитавшие  в почве. Проникновение организмов на сушу требовало совершенствования  локомотивного аппарата, развития органов  дыхания, а так же совершенствования органов выделения. Во второй половине раннекарбоновой эпохи появляются высшие насекомые, наделённые крыльями [3].

В карбоне появляются первые группы легочных, дышащих воздухом, животных.  Вслед за беспозвоночными  к освоению суши приступают  позвоночные. К самым ярким представителям земноводных того периода можно  отнести ихтиостегов.  Они были «четырехногими рыбами», имеющими пятипатые  конечности, с помощью которых  могли передвигаться по суше, но большую часть времени они  находились в воде, о чём говорит  наличие у них хвостового плавника [3].

В карбоне начинается рассвет  различных групп амфибий, объединенных под общим названием - стегоцефалы. Наиболее известными являются лабиринтодонты. В среднем карбоне появляются рептилии, возникшие от примитивных батразтозавтров [3].

 

2. Мезозой

Климат мезозоя был  достаточно однообразным, по сравнению  с  другими эрами фанерозоя.  На рубеже между пермскими и триасовыми периодами происходят значительные изменения в характере фауны  наземных земноводных. Возрастает обилие и разнообразие завроптидных рептилий. Уже во второй половине триаса они  становятся доминирующими.  В верхнетриасовых отложениях были найдены останки млекопитающих, или зверей (Mammalia) – небольшие хищные животные, которые выкармливали своих детёнышей молоком.  Они являлись с одной стороны представителями сумчатых, а с другой  к однопроходным.  В конце триаса млекопитающие буже были довольно разнообразны.  Млекопитающие в мезозое не достигли больших успехов в борьбе за существования, несмотря на их прогрессивные морфофизиологические особенности (увеличений больших полушарий головного мозга, пережевывание пищи, выкармливание потомства молоком и забота о нем, расположение конечностей под туловищем, волосяной покров) [3].