История развития Жизни на Земле

Палеонтология - наука, изучающая историю живых организмов на Земле, по сохранившимся остаткам, отпечаткам и другим следам их жизнедеятельности.

Планета Земля образовалась около 4,5 млр. лет назад. Жизнь на Земле появилась около 3,5-3,8 млр. лет назад.

ТАБЛИЦА: «РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ»

АРХЕЙ

(древнейший)

около

3500 млн.

(длит. около 900 млн)

Активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислородосодержащей атмосферы

Возникновение жизни на Земле. Эра прокариот: бактерий и цианобактерий.Появление первых клеток (прокариоты)- цианобактери. Возникновение процесса фотосинтеза, появление эукариотических клеток

Ароморфозы: появление оформленного ядра, фотосинтеза

ПРОТЕРОЗОЙ

(первичная жизнь)

около 2600 млн. (длит. около2000 млн)

самая длинная в истории Земли

Поверхность планеты- голая пустыня, Климат холодный. Активное образование осадочных пород. В конце эры содержание кислорода в атмосфере около 1%. Суша - единый суперконтинент

( Панге я ) Процесс почвообразования.

Появление многоклеточности, процесса дыхания. Возникли все типы беспозвоночных животных. Широко распространены простейшие, кишечнополостные, губки, черви. Из растений преимущественно распространены одноклеточные водоросли

ПАЛЕОЗОЙ

(древняя жизнь)

Длительность ок. 340 млн

Кембрий

ок. 570 млн

дл. 80 млн

Вначале умеренный влажный, затем теплый сухой климат. Суша раскололась на материки

Расцвет морских беспозвоночных, большинство которых - трилобиты (древние членистоногие) около 60% всех видов морской фауны. Появление организмов с минерализованным скелетом. Возникновение многоклеточных водорослей

Ордовик

ок. 490 млн

дл. 55 млн

Умеренный влажный климат с постепенным повышением сред. Температуры. Интенсивное горообразование, освобождение от воды значительных территорий

Появление первых позвоночных (хордовых)- бесчелюстных. Разнообразие головоногих и брюхоногих моллюсков, разнообразие водорослей: зеленые, бурые, красные. Появление коралловых полипов

Силур

ок. 435 млн

дл. 35 млн

Интенсивное горообразование, возникновение коралловых рифов

Пышное развитие кораллов и трилобитов, появляются ракоскорпионы, широкое распространение панцирных бесчелюстных (первые настоящие позвоночные), появление иглокожих, первые наземные животные - паукообразные . Выход на суши растений, первые наземные растения ( псилофиты )

Девон

ок. 400 млн

дл. 55млн

Климат: смена сухих и дождливых сезонов. Оледенение на территории современных Южной Америки и Южной Африки

Век рыб: Появление рыб всех систематических групп,(в наши дни можно встретить: латимерия(кистеперые рыбы), протоптер (двоякодышащая)) вымирание значительного кол-ва беспозвоночных и большинства бесчелюстных, появление аммонитов-головоногих моллюсков со спирально закрученными раковинами Освоение животными суши: пауки, клещи. Появление наземных позвоночных – стегоцефалы (панцирноголовые )(первые земноводные; произошли от кистеперых рыб) Развитие и вымирание псилофитов. Возникновение споровых растений: плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных. Возникновение грибов

Карбон

(каменноугольный период)

ок. 345

млн.

дл. 65 млн

Всемирное распространение болот. Теплый влажный климат сменяется холодным и сухим.

Расцвет земноводных, появление первых рептилий- котилозавры , летающих насекомых, сокращение численности трилобитов. На суше – леса споровых растений, появление первых хвойных

Пермь

280 млн.

Дл. 50 млн

Зональность климата. Завершение горообразования, отступление морей, формирование полузамкнутых водоемов. Рифообразование

Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. Вымирание трилобитов. Исчезновения лесов, за счет вымирания древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Пермское вымирание (96 % всех морских видов, 70 % наземных позвоночных)

В палеозое происходит важное эволюционное событие: заселение суши растениями и животными.

Ароморфозы у растений: появление тканей и органов (псилофиты); корневой системы и листьев (папоротники, хвощи, плауны); семени (семенные папоротники)

Ароморфозы у животных: формирование костных челюстей (челюстноротых панцирных рыб); пятипалой конечности и легочного дыхания (земноводные); внутреннего оплодотворения и накопления питательных веществ (желток) в яйцеклетке (пресмыкающиеся)

МЕЗОЗОЙ

(средняя жизнь) эра пресмыкающихся

Триас

230 млн.

Дл.40 млн

Раскол суперконинента

(Лавразия,Гондвана) движение материков

Расцвет рептилий «век динозавров», появляются черепахи, крокодилы, гаттерии. Возникновение первых примитивных млекопитающих (предки-древние зверозубые пресмыкающиеся), настоящих костистых рыб. Семенные папоротники вымирают, распространены папоротниковидные, хвощевидные, плауновидные, широкое распространение голосеменных

Юра

190 млн.

Дл.60 млн

Климат влажный, потом сменяется засушливым в области экватора, движение континентов

Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе,(летающие пресмыкающиеся- птеродактили) появление первых птиц - археоптерикс. Широко распространены папоротники и голосеменные

Мел

136 млн.

Дл. 70 млн.

Похолодание климата, отступление морей, сменяется увеличением s океана

Появление настоящих птиц, сумчатых и плацентарных млекопитающих, расцвет насекомых, появляются покрытосеменные растения, сокращение численности папоротников и голосеменных вымирание крупных рептилий

Ароморфозы животных: появление 4-камерного сердца и теплокровности, перьев, более развитой нервной системы, увеличение запаса питательных веществ в желтке (птицы)

Вынашивание детенышей в теле матери, питание эмбриона через плаценту (млекопитающие)

Ароморфозы растений: возникновение цветка, защита семени оболочками (покрытосеменные)

КАЙНОЗОЙ

Палеоген

66 млн.

дл. 41 млн.

Устанавливается теплый равномерный климат

Широко распространены рыбы, вымирают многие головоногие моллюски, на суше: амфибии, крокодилы, ящерицы, появляются многие отряды млекопитающих, в том числе и приматы. Расцвет насекомых. Господство покрытосеменных, появляется тундра и тайга, у животных и растений появляются многочисленные идиоадаптации(н-р: самоопыляющиеся, перекрестноопыляемые растения, многообразие плодов и семян)

Неоген

25 млн.

дл.23 млн.

Движение материков

Господство млекопитающих, распространены: приматы, предки лошадей, жирафов, слонов; саблезубые тигры, мамонты

Антропоген

1,5 млн.

Характерны неоднократные смены климата. Крупные оледенения Северного полушария

Появление и развитие человека, животный и растительный мир приобретают современные черты

ИЗУЧЕНИЕ РАННИХ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
План
1. Масштабы геологического времени.
2. Основные подразделения геологической истории Земли.
3 Резкий рост разнообразия ископаемой фауны
1. МАСШТАБЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ
Очень многие науки занимаются изучением эволюци-
онного развития организмов, исследуя различные аспекты
Ископаемые останки растений и животных, которые суще-
ствовали в давние геологические эпохи на Земле, изучают-
ся палеонтологией - пауком о вымерших растениях и жи-
вотных, о смене их во времени и пространстве, обо всех
доступных изучению проявлениях жизни в геологическом
прошлом. Для этого они изучают останки древних форм
жизни и сопоставляют их с современными организмами. Им
удается определить время существования вымерших форм,
чтобы па этой основе восстановить филогенез. Филогенез
представляет собой историческую преемственность расте-
ний и животных, а также всех остальных групп организмов,
их эволюционную историю. Но палеонтологии не достаточ-
но исключительно своих данных. Ей обязательно нужны
сведения и результаты исследований многих других наук,
которые близки ей по направленности. К ним можно отнес-
ти биологические, геологические и географические дисципли-
ны К тому же известно, что сама палеонтология находится
на «стыке» геологии и биологии. Палеонтологии также не-
обходима «помощь» таких наук, как историческая геология,
стратиграфия, палеография, палеоклиматология и др. Это
нужно, чтобы иметь возможность разобраться и правильно
определить время существования вымерших организмов,
понять условия их жизни и закономерности перехода их
останков п ископаемое состояние. Использование данных
сравнительной анатомии просто необходимо палеонтоло-
гам; чтобы, проанализировать строение, физиологию, образ
жизни п эволюцию вымерших форм. К тому же с помощью
сравнительной анатомии довольно просто установить гомо-
логию органов и структуру разных видов Что такое гомо-
логия!- Она представляет собой сходство, которое основы-
вается на родстве. Если в организмах присутствуют гомо-
логичные органы, :-зто является прямым доказательством
родственных связей этих организмов. Эти подтверждает,
что организмы имеют либо общих предков, либо являются
потомками вымерших организмов. Как пришло, нее гомо-
логичные органы имеют одинаковое строение, их развитие
происходит из аналогичных эмбриональных зачатков, а так-
же следует указать, что они занимают одш аковое положе-
ние в организме.
Большое значение для палеонтологии имеет и развитие
таких наук, как функциональная анатомия и сравнительная
физиология. Они помогают палеонтологам правильно понять,
как функционировали органы у вымерших с рганизмов. Для
анализа строения, жизнедеятельности и условий существо-
вания вымерших животных ученые используют принцип ак-
туализма, который был выдвинут геологом Д. Геттоном. Впо-
следствии он был детально разработан одним из крупнейших
геологов XIX и. Ч. ЛаЙелем. Согласно этом} принципу все
закономерности и взаимосвязи, которые можно наблюдать в
явлениях и объектах неорганического и органического мира
в нынешнее время, имели место в прошлом. Безусловно, никто
не может дать стопроцентной гарантии, но многие ученые
приходят к выводу, что в большинстве случаев зтот принцип,
верен. Как известно, палеонтологическая летопись, которая
представлена ископаемыми останками вымерших организ-
мов, иногда не дает полной картины из-за многочисленных
пробелов. Эти пробелы возникают из-за специфичности ус-
ловий захоронения останков организмов и очень маленькой
вероятности совпадения всех необходимых для этого фак-
торов. Чтобы воссоздать филогенез организмов полностью,
реконструировать недостающие звенья на релословном дре-
ве, недостаточно только палеонтологических данных и мето-
дов. Помочь в этом может метод тройного параллелизма, ко-
торый был введен в пауку немецким ученым 3. Геккелем. Он
Общая биология 377
основан на сравнении палеонтологических, сравнительно-ана-
томических и эмбриологических данных. Ученый опирался
на закон, который был сформулирован им самим. Это ос-
новной биогенетический закон. В его основе лежит понима-
ние того, что индивидуальное развитие организма (онтоге-
нез) - это сжатое повторение филогенеза. Это значит, что
детальное изучение и анализ ныне развивающихся организ-
моз даст возможность понять, как происходили эволюци-
онные изменения всех живых организмов, в том числе и тех,
которые давно вымерли. Гораздо позже ученый А, Н. Се-
верцов доказал, что Геккель немного ошибался. Северцо-
чым выведена теория филэмбриогенеза, в которой он дока-
зывает, что как раз благодаря эволюции онтогенеза воз-
можно проявление филогенеза. Существуют частные слу-
чаи, когда эволюционная перестройка какого-либо из орга-
нов протекает с помощью изменения поздних стадий его
индивидуального развития, т. е. новые признаки формиру-
ются в конце онтогенеза (это Северцов назвал анаболией).
Тогда действительно можно наблюдать описанное Геккелем
соотношение между онтогенезом И’филогенезом. Лишь в
подобных случаях возможно привлечение эмбриологичес-
ких данных для исследования филогенеза. Севсрцовым при-
водятся интересные примеры реконструкции гипотетичес-
ких недостающих звеньев в филогенетическом древе. Ис-
следование онтогеиезов современных организмов необхо-
димо еще и для того, чтобы иметь правильное представле-
ние о возможных изменениях онтогенеза, которые и дают
толчок к эволюции;
Чтобы понять сущность эволюционного процесса и сде-
лать причинный анализ хода филогенеза, необходимы выво-
ды зволюциоиистики. Эта наука является аналогом теории
.шолюции и называется иначе дарвинизмом от имени велико-
го создателя теории естественного отбора Ч. Дарвина. Пред-
ставители этой науки изучают сущности механизмов, общих
закономерностей и направлений эволюционного процесса.
Сама наука является теоретической базой всей современной
биологии. Эволюция организмов - это особая форма суще-
ствования живой материи во времени. К тому же все совре-
менные проявления жизни на любом уровне организации
живой материи можно понять, лишь учитывая эволюцион-
ную предысторию.
Вот далеко не полный перечень наук, участвующих в
изучении и анализе развития жизни на Земле в прошлые
ппохи. Палеонтологи привлекают данные систематики, био-
географии. Также ученых очень интересуют вопросы про-
исхождения человека и его эволюции, так как здесь есть
существенные отличия от всех остальных классов живот-
ных в связи с развитием трудовой деятельности и соци-
альными условиями.
Чтобы разобраться в эволюции организмов, надо знать,
как она проходила во времени, учитывать продолжительность
всех ее этапов. Осадочные породы помогают определить воз-
раст местности. Более древние породы лежат под более по-
здними пластами
Чтобы правильно определить относительный возраст пла-
стов осадочных пород разных регионов, необходимо сопоста-
вить сохранившиеся в них ископаемые организмы. Это воз-
можно сделать благодаря палеонтологическому методу, пред-
ложенному в работах английского геолога У. Смита в конце
XVIII - начале XIX в. Ученые выяснили, что среди ископае-
мых организмов, которыми характеризуется каждая эпоха,
можно выделить некоторое количество наиболее распростра-
ненных видов. Эти виды стали называться руководящими не
копаемыми.
Абсолютный возраст осадочных пород, т. е. тот проме-
жуток времени, который прошел с начала их образования, ус-
тановить достаточно трудно. Информацию об этом можно по-
лучить, исследуя вулканические породы, образовавшиеся из
остывающей магмы. В магме следует учитывать содержание
радиоактивных элементов и продуктов распада. Известно, что
радиоактивный распад в таких породах начинается со време-
ни их кристаллизации из расплавов магмы, причем продолжа-
ется он с неизменной скоростью до тех пор, пока не исчерпа-
ются все запасы радиоактивных элементов.
Благодаря этому определить возраст породы достаточно
легко. Для этого нужно только определить содержание в гор-
ной породе того или иного радиоактивного элемента и продук-
тов его распада, учитывая скорость распада, и можно достаточ-
но точно вычислить абсолютный возраст данной породы.
Для’осадочных пород приходится учитывать приблизи-
тельный возраст по отношению к абсолютному возрасту сло-
ев вулканических пород. Продолжительное и кропотливое ис-
следование относительного и абсолютного возраста горных
пород в разных регионах земного шара, которое проводилось
несколькими поколениями геологов и палеонтологов, позво-
лило обозначить основные вехи геологической истории Зем-
ли. Границы между этими подразделениями соответствуют
разного рода изменениям геологического и биологического
(палеонтологического) характера. Это могут быть изменения
режима осадконакопления в водоемах, которые приводят к
формированию иных типов осадочных пород, усиление вул-
канизма и горообразовательных процессов, вторжение моря
(морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных
участков континентальной коры или повышению уровня оке-
ана, существенные изменения фауны и флоры..Поскольку по-
добные события происходили в истории Земли нерегулярно,
длительность различных эпох, периодов и эр неодинакова.
Иногда создает трудности огромная длительность древней-
ших геологических эр (археозойской И протерозойской), ко*
торые к тому же не разделены на меньшие временные проме-
жутки (во всяком случае, нет еще общепринятого деления).
Это возникло в первую очередь из-за самого фактора време-
ни, т. е. древности отложений археозоя и протерозоя, которые
подвергались за.свою длительную историю значительному
метаморфизму и разрушению, в результате чего стирались су
Шествовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни. Отло-
жения архейской и протерозойской эр содержат чрезвычайно
мало ископаемых останков организмов; по этому признаку
археозой и протерозой объединяют под названием «крипто
зой» (этап скрытой жизни), противопоставляя объединению
трех последующих эр - фанерозой (этан явной, наблюдаемой
жизни). Возраст Земли определяется различными учеными
по-разному, .но можно указать приблизительную цифру - 5
млрд лет
2. ОСНОВНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ
ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
Археозойская и протерозойская эры, которые составля
ют криптоз’оЙ, длились примерно 3,4 млрд лет. Это говорит о
том, что криптозой составляет 7/8 всей геологической исто
рии. Стоит заметить, что в отложениях пород этого периода
сохранилось лишь небольшое количество ископаемых остаи-
373 Биология
ков вымерших организмов. Поэтому ученым трудно точно
определить, как же развивалась жизнь в течение этого доста-
точно продолжительного промежутка времени.
Самые древние остатки вымерших организмов ученые
нашли в осадочных толщах Родезии. Осадочные породы име-
ют здесь возраст 2,9-3,2 млрд лет. Были обнаружены следы
жизнедеятельности водорослей (по всей видимости, синезеле-
ных). Это убедительно доказывает, что приблизительно 3 млрд
лет назад на Земле уже существовали фотосинтеэирующие
организмы. Это водоросли. Предполагается, что появление
жизни на Земле должно было произойти намного раньше.
Называют цифру 3,5-4 млрд лет назад. Наиболее изучена про-
терозойская флора. Она представлена нитчатыми формами
длиной до нескольких сотен микрометров и толщиной 0,6-16
мкм. Все они имеют различное строение. Также найдены ос-
татки одноклеточных организмов диаметром 1 - 16 мкм. Ос-
татки этой среднепротерозойской флоры были найдены в Ка-
наде. Ученые исследовали кремнистые сланцы на северном
берегу озера Верхнего и наткнулись на остатки вымерших
г^икреюрганизмов. Возраст отложений составляет примерно
1,9 млрд лет.
Очень часто в осадочных породах, относящихся к про-
межутку времени 2-1 млрд лет назад, ученые находят стро-
матолиты - известковые или доломитовые караваеобразные
тела на дне морских и пресноводных водоемов, возникшие в
результате жизнедеятельности низших водорослей. Это толь-
ко подтверждает версию о широком распространении и актив-
ной фотосинтезирующеи и рифостроительнои деятельности
синезеленых водорослей.
Следующий важнейший этап в эволюции жизни подтверж-
дается рядом находок ископаемых остатков в отложениях, ко-
торые имеют возраст 0,9-3 млрд лет. Среди них найдены пре-
красно сохранившиеся останки одноклеточных организмов раз-
мером 2-8 мкм, в которых удалось различить внутриклеточ-
ную структуру, похожую на ядро; обнаружены также стадии
деления одного из видав этих одноклеточных организмов, на-
поминающие стадии митоза, - способа деления эукариотичес-
ких (т. с. имеющих ядро) клеток.
Если выводы, сделанные после тщательного изучения
найденных останков, верны, то это только подтверждает, что
около 1,6 млрд лет назад эволюция оргапизмон миновала важ-
нейший рубеж: был достигнут уровень организации эукариот.
О первых следах жизнедеятельности червеобразных много-
клеточных можно узнать из позднерифейских отложений. Уже
в вендские времена (примерно 650-570 млн лет назад) суще-
ствовали животные, которых можно было отнести к различ-
ным типам. Отпечатков мягкотелых вендских животных не
так уж много, однако они известны во всех уголках земного
шара. Целый ряд интересных находок ученые сделали на тер-
ритории бывшего СССР, обнаружив их в позднепротерозойо
ких отложениях.
В 1947 г. Р. Спригтом была обнаружена богатая поздне-
. протер озон екая фауна. Ученый нашел ее в Центральной Авст-
ралии. Позднее исследовавший ее М. Глесснер предполагает
что она состоит из трех десятков видов самых разнообразных
многоклеточных животных, которые можно, tii мести к разным
типам. Большую часть найденных форм можно отнести к ки-
шечнополостным. К ним относятся медузопс’/:обные организ-
мы, которые по предположениям находились 8 среднем слое
воды, и находящиеся близ дна полиплоидные формы, кото-
рые по виду напоминают современных альционарий или мор-
ские перья. Ученые подтвердили, что все они. как и подобные
животные адиакарской фауны, не имеют твердого скелета.
Помимо кишечнополостных в кварцитах Паунд, где и
находится эдиакарская фауна, обнаружены останки червеоб-
разных организмов, которых относят к плоек t м и кольчатым
червям. Некоторые из представленных оста t ков считаются
возможными предками членистоногих. К ТОМУ же там же най-
дены останки неизвестной таксономической принадлежности.
Это только лишний раз подтверждает, что в иендское время
существовало большое разнообразие многоклеточных мяг-
котелых животных. Из этого можно сделать вывод: учиты-
вая, что в вендское время существовало огромное разнообра-
зие видов, в том числе и достаточно высокоорганизованных
животных, то, по всей видимости, до вендского периода жизнь
существовала продолжительное время. Предполагается, что
многоклеточные животные появились гораздо раньше - при-
мерно 700-900 млн лет назад.
3. РЕЗКИЙ РОСТ РАЗНООБРАЗИЯ ИСКОПАЕМОЙ
ФАУНЫ
На рубеже протерозойской и палеозойскей эр оче?1ь силь-
но изменятся состав ископаемой фауны. Неожиданно поело
толщ верхнего протерозоя, в которых наблюдалось почти пол-
ное отсутствие жизни, в осадочных породах кембрия, начиная
с самых нижних его пластов, возникает огромное количество
и разнообразие останков ископаемых организмов. Есть среди
них и губки (плеченогие моллюски), а также представители
вымерших членистоногих. Зато уже к концу кембрия возни-
кают практически все известные ученым типы многоклеточ-
ных животных. До сих пор исследователи не могут объяснить
такой внезапный скачок в эволюции живых форм.
По всей видимости, обособление всех основных типов
животных совершилось а верхнем протерозое 600-800 млн
лет назад. Ученые предполагают, что примитивные представи-
тели всех групп многоклеточных животных являлись неболь-
шими организмами, лишенными скелета. Тем временем в.ат-
мосфере шло накопление кислорода и увеличивалась мощ-
ность озонового экрана, что и привело к увеличению разме-
ров тела животных и приобретению ими скелета. В результате
организмы получили возможность широкого расселения на
небольшие глубинах различных водоемов, а это стало причи-
ной того, что значительно выросло число разнообразных форм
жизни.

Велико разнообразие органического мира в настоящем, но оно покажется буквально безграничным, если представить как происходило развитие жизни на Земле на протяжении сотен миллионов лет.

Любая былинка, мимо которой мы равнодушно проходим, имела очень длинный ряд поколений своих предков, и чем дальше вглубь веков, тем менее похожи были эти предки на современные формы.

Каждый организм слагается не только под влиянием настоящего, но и всего прошлого, вплоть до скрывающегося во мраке времен начала жизни.

К. А. Тимирязев Картину развития органического мира, нередко наглядно изображают в виде ветвистого дерева . Ствол дерева - это первичные зеленые организмы, крупные сучья - возникшие от них группы еще несложных растений, более мелкие ветви - изменившиеся потомки этих групп, концы веток - современные формы. Родословное дерево. Некоторые ветви этого дерева засохли - это вымершие группы, исчезнувшие вследствие каких-то условий, оказавшихся для них неблагоприятными; иные ветви, наоборот, пышно разрослись, образовав множество ответвлений, - это группы растений, развившихся в благоприятных для их жизни условиях и давших много новых форм. Такое наглядное изображение истории развития организмов, показывающее не только происхождение той или иной группы организмов, но и родство разных групп, носит название родословного дерева . Еще наглядней можно представить эту эволюцию в виде движения реки , разделившейся на многочисленные протоки, то быстрые и стремительные, то медленные, суживающиеся и исчезающие. Подобно тому, как в протоках и разветвлениях настоящей реки постоянно изменяются и количество уносимой воды и быстрота ее движения, так изменялись и формы растений великой реки жизни: одни быстро, другие подолгу оставаясь почти без изменений. Желая подчеркнуть это беспрерывное движение жизни как основное ее свойство, К.А. Тимирязев назвал биологию наукой о динамике органического мира .

Перемены на земле

Много перемен произошло на Земле за ее многовековую историю:

• Изменялись очертания и рельеф суши, площадь и глубина мирового океана.
• Возникали новые горные хребты, разрушались , горные местности превращались в равнины.
• Менялись направление и характер ветров и морских течений.
• Состав атмосферы и воды океанов и морей со временем также изменялся.
• Количество света и тепла, поступающее на землю от солнца, в разные времена было различным.
• Ученые считают, что даже положение земной оси по отношению к плоскости движения Земли вокруг Солнца не оставалось неизменным.

Все это вызывало существенные изменения как в физических и химических условиях жизни, так и в мире растений. Геологи, изучающие жизнь земной коры по характеру и составу отложений горных пород, по их форме и расположению, а также по другим данным, восстановили картину геологических изменений, происходивших на Земле.

Следы прошлой жизни

Самые ценные данные об этих изменениях получены на основе остатков жизни, сохранившихся в земных недрах. Эти следы прошлой жизни изучает наука палеонтология . Она в значительной степени помогает геологии выяснить, какие изменения происходили в . Остатки животных и растений называют палеонтологическими документами , то-есть очень достоверными материалами, по которым уверенно можно судить о том, какие события происходили на Земле в прошлом. Обнаруживаемые в недрах земли палеонтологические документы издавна привлекали внимание ученых. Об этом писал, например, М. В. Ломоносов в своей работе «О слоях земных»:

Земная поверхность ныне совсем другой имеет вид, нежели каков был издревле. В холодных климатах показываются в каменных горах следы трав индийских с явственными начертаниями, уверяющими об их природе.

Таким образом, основываясь на том, что в холодных странах обнаруживаются следы южных растений, Ломоносов сделал совершенно правильное предположение: очевидно, в далеком прошлом условия жизни на севере были совершенно иные, чем теперь.

Ценные раскопки

К сожалению, подробные ценные раскопки находят сравнительно редко. Ведь нечасто бывали на Земле такие особо благоприятные условия, при которых нежные части растения могли бы оставить какой-то долговечный след. Случалось иногда, что листок, упав на мягкий ил, покрывался им. Впоследствии ил уплотнялся, превращался в твердую породу, и исследователь, раскалывая такую слоистую породу на пластинки, обнаруживал вдруг отчетливый след листка или другой части древнего растения.

Янтарь

На южном и юго-восточном побережьях находят куски янтаря , а в них очень хорошо сохранившиеся отпечатки мелких членистоногих животных (насекомые, паучки) и части растений (почки, листья, цветки, семена и проч). Янтарь - это затвердевшая смола некоторых древних хвойных деревьев. Когда она вытекала из их поврежденных стволов и ветвей, в нее попадали мелкие животные и части растений.
Янтарь - это затвердевшая смола некоторых древних хвойных деревьев. Прошло много времени, смола превратилась в янтарь, и теперь мы иногда обнаруживаем в ней изумительно четкие и точные следы древней жизни.

Куски окаменелого дерева

Находят в земле и куски окаменелого дерева , целиком состоящие из минерального вещества. Они настолько точно сохранили строение древесины, что исследователю, рассматривающему тонкие пластинки окаменелости под микроскопом, кажется, что он видит древесину живого дерева. Такая окаменелость образуется при особых условиях, когда происходит очень медленное замещение органического вещества дерева минеральными веществами, растворенными в воде. В результате этого дерево, сохраняя форму и строение, оказывается полностью минерализированным.
Минерализованное дерево. В большинстве случаев требуется очень большая и кропотливая работа, чтобы по сохранившимся полустертым следам восстановить прошлое растений . Тем не менее упорная исследовательская мысль проникла в глубины прошлого и по этим следам достаточно полно восстановила как менялся мир растений за миллионы столетий. По этим данным, развитие жизни, как и развитие всего существующего, не было плавным - происходило чередование периодов длительных, относительно спокойных и более коротких, но бурных. Длительность бурных геологических революций определяется нередко миллионами лет. Все же такие революционные периоды в развитии жизни проходили много быстрее, чем периоды спокойные, эволюционные. Ученые, изучавшие развитие жизни на Земле, давно отметили эту неравномерность развития по качественно различным отложениям слоев и остаткам жизни, находимым в земле. Отсюда возникло деление истории жизни на отдельные этапы. Самые большие отрезки времени получили название эр. Продолжительность их обычно исчисляется сотнями миллионов лет.

Этапы в истории Земли

Этап истории Земли , когда возникла первичная жизнь, получил название протерозойской эры - ранней жизни . Она продолжалась около 600 миллионов лет. Ее сменила эра палеозойская - древней жизни , длительность которой определяют в 325 миллионов лет. За ней следовала мезозойская эра - средней жизни , продолжавшаяся 115 миллионов лет, перешедшая затем в кайнозойскую эру - новой жизни , или современная эра , начало которой отстоит от нашего времени примерно на 70 миллионов лет. Таким образом, жизнь существует на Земле не менее миллиарда лет . Протерозойской эре предшествовал очень длительный отрезок времени, который называют азойской, то-есть безжизненной эрой . Каждая эра делится на более короткие, исчисляемые обычно десятками миллионов лет, отрезки времени - геологические периоды, (подробнее:

Учебник для 10-11 классов

Глава XIII. Развитие жизни на Земле

Историю живых организмов на Земле изучают по сохранившимся в осадочных горных породах остаткам, отпечаткам и другим следам их жизнедеятельности. Этим занимается наука палеонтология. Для удобства изучения и описания вся история Земли разделена на отрезки времени, имеющие различную длительность и отличающиеся друг от друга климатом, интенсивностью геологических процессов, появлением одних и исчезновением других групп организмов и т. д. В геологической летописи эти отрезки времени соответствуют разным слоям осадочных пород с включенными в них ископаемыми остатками. Чем глубже расположен слой осадочных пород (если, конечно, слои не перевернуты в результате тектонической деятельности), тем древнее находящиеся там ископаемые. Такое определение возраста находок является относительным. Кроме того, нужно помнить, что зарождение той или другой группы организмов происходит раньше, чем она появляется в геологической летописи. Группа должна стать достаточно многочисленной, чтобы через сотни миллионов лет мы могли обнаружить ее представителей при раскопках.

Рис. 71. История развития жизни на Земле и формирование современной атмосферы

Названия этих отрезков времени греческого происхождения. Самые крупные такие подразделения - зоны, их два - криптозой (скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Зоны делятся на эры (рис. 71). В криптозое две эры - архей (древнейший) и протерозой (первичная жизнь). Фанерозой включает в себя три эры - палеозой (древняя жизнь), мезозой (средняя жизнь) и кайнозой (новая жизнь). В свою очередь, эры разделены на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части. Для того чтобы выяснить, какие реальные промежутки времени соответствуют эрам и периодам, определяют содержание изотопов различных химических элементов в горных породах и остатках организмов. Поскольку скорость распада изотопов строго постоянная и хорошо известная величина, можно определить абсолютный возраст найденных ископаемых. Чем дальше от нас отстоит тот или другой период времени, тем с меньшей точностью определяется его возраст.

§ 55. Развитие жизни в криптозое

По мнению ученых, планета Земля формировалась 4,5-7 млрд лет назад. Около 4 млрд лет назад стала остывать и затвердела земная кора, на Земле возникли условия, позволившие развиваться живым организмам. Эти первые организмы были одноклеточными, не имели твердых оболочек, поэтому обнаружить следы их жизнедеятельности очень трудно. Неудивительно, что ученые долгое время считали, что Земля значительную часть времени своего существования была безжизненной пустыней. Хотя на криптозой приходится около 7/8 всей истории Земли, интенсивное изучение этого зона началось только в середине XX в. Применение современных методов исследования, таких, как электронная микроскопия, компьютерная томография, методов молекулярной биологии позволило установить, что жизнь на Земле намного древнее, чем представлялось ранее. В настоящее время науке неизвестны такие осадочные породы, в которых бы не было следов жизнедеятельности. В самых древних известных на Земле осадочных породах, возраст которых 3,8 млрд лет, обнаружены вещества, входившие, по-видимому, в состав живых организмов.

Архей. Архей - самая древняя эра, начался более 3,5 млрд лет назад и продолжался около 1 млрд лет. В это время на Земле были уже довольно многочисленны цианобактерии, окаменевшие продукты жизнедеятельности которых - строматолиты - найдены в значительных количествах. Австралийскими и американскими исследователями были найдены и сами окаменевшие цианобактерии. Таким образом, в архее уже существовала своеобразная «прокариотическая биосфера». Цианобактериям обычно для жизнедеятельности нужен кислород. Кислорода в атмосфере еще не было, однако им, по-видимому, хватало кислорода, который выделялся при химических реакциях, протекавших в земной коре. Очевидно, биосфера, состоящая из анаэробных прокариот, существовала еще раньше. Важнейшим событием архея явилось возникновение фотосинтеза. Нам неизвестно, какие именно организмы явились первыми фотосинтетиками. Самым ранним свидетельством существования фотосинтеза являются содержащие углерод минералы с таким соотношением изотопов, которое характерно именно для углерода, прошедшего через процесс фотосинтеза. Эти минералы имеют возраст более 3 млрд лет. Возникновение фотосинтеза имело огромное значение для дальнейшего развития жизни на Земле. Биосфера получила неиссякаемый источник энергии, а в атмосфере начал накапливаться кислород (см. рис. 71). Содержание кислорода в атмосфере еще долго оставалось низким, однако появились предпосылки бурного развития аэробных организмов в дальнейшем.

Протерозой. Протерозойская эра - самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд лет. Примерно через 600 млн лет после начала протерозоя, около 2 млрд лет назад, содержание кислорода достигло так называемой «точки Пастера» - около 1% от его содержания в атмосфере, современной нам. Ученые считают, что такая концентрация кислорода достаточна для того, чтобы обеспечить устойчивую жизнедеятельность одноклеточных аэробных организмов. Медленное, но постоянное увеличение содержания кислорода в атмосфере способствовало совершенствованию клеточного дыхания, возникновению окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование, будучи значительно более эффективным способом утилизации энергии углеводов, чем анаэробный гликолиз, в свою очередь, вело к процветанию аэробных организмов. Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в стратосфере, что сделало принципиально возможной жизнь на суше, защитив ее от смертоносного жесткого ультрафиолета. Прокариоты - бактерии и одноклеточные водоросли - жили, по-видимому, и на суше, в пленках воды между минеральными частицами в зонах частичного затопления вблизи водоемов. Результатом их жизнедеятельности стало образование почвы.

Рис. 72. Флора и фауна позднего протерозоя.
1 - многоклеточная водоросль; 2 - губка; 3 - медуза; 4 - ползающий кольчатый червь; 5 - сидячий кольчатый червь; 6 - восьмилучевой коралл; 7 - примитивные членистоногие неясного систематического положения

Не менее важным событием было и возникновение эукариот. Когда оно произошло, неизвестно, так как зафиксировать его очень трудно. Исследования на молекулярном уровне дали основание некоторым ученым предположить, что эукариоты могут быть столь же древними, как и прокариоты. В геологической же летописи признаки деятельности эукариот появились примерно 1,8-2 млрд лет назад. Первые эукариоты были одноклеточными организмами. По-видимо-му, уже у них сформировались такие фундаментальные признаки эукариот, как митоз и наличие мембранных органелл. Ко времени 1,5-2 млрд лет назад относят возникновение одного из самых важных ароморфозов - полового размножения.

Важнейшим этапом в развитии жизни явилось возникновение многоклеточности. Это событие дало мощный толчок увеличению разнообразия живых организмов, их эволюции. Многоклеточность делает возможными специализацию клеток в пределах одного организма, возникновение тканей и органов, в том числе органов чувств, активное добывание пищи, передвижение. Эти преимущества способствовали широкому расселению организмов, освоению всех возможных экологических ниш и в конечном итоге формированию современной биосферы, пришедшей на смену «прокариотической». Первые многоклеточные организмы появились в протерозое не менее 1,5 млрд лет назад. Однако некоторые ученые считают, что это произошло гораздо раньше - около 2 млрд лет назад. Это были, по-видимому, водоросли.

Вспышка разнообразия животных. Конец протерозоя, примерно 680 млн лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разнообразия многоклеточных организмов и появлением животных (рис. 72). До этого периода находки многоклеточных редки и представлены растениями и, возможно, грибами. Возникшая в конце протерозоя фауна получила название эдиакарской по местности в Южной Австралии, где в середине XX в. в слоях возрастом 650-700 млн лет были обнаружены первые отпечатки животных. Впоследствии похожие находки были сделаны и на других материках. Эти находки послужили причиной выделения в протерозое особого периода, получившего название венд (по названию одного из славянских племен, живших на берегу Белого моря, где обнаружено множество ископаемых остатков представителей этой фауны). Венд продолжался примерно 110 млн лет. За это короткое по сравнению с предыдущими эпохами время возникло и достигло значительного разнообразия большое количество видов многоклеточных животных, относящихся к типам кишечнополостных, червей, членистоногих. Некоторые из этих животных имели до 1 м в длину, по-видимому, они были студенистыми, как медузы. Отличительная особенность животных вендо-эдиакарской фауны - отсутствие какого бы то ни было скелета. Вероятно, тогда еще не было хищников, от которых надо было защищаться.

С чем же связана такая вспышка разнообразия? Ученые предполагают, что в конце протерозоя наша планета претерпевала значительные потрясения. Была очень высокой гидротермальная активность, шло горообразование, оледенения сменялись потеплением климата. В атмосфере увеличилось содержание кислорода. Повышение содержания кислорода до 5-6% от современного уровня, по-видимому, было необходимым для успешного существования многоклеточных животных довольно крупных размеров. Эти изменения в среде обитания, очевидно, и привели к появлению новых типов и их бурному развитию. Кончался криптозой, эон «скрытой жизни», охватывающий более 85% всего времени существования жизни на Земле, начинался новый этап - фанерозой.

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

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).