История жизни на земле и методы исследования эволюции доклад

Обновлено: 02.07.2024

Содержание всех частей
1. Развитие представлений о возникновении жизни на
Земле
2. Возникновение жизни на Земле
3. История Земли и методы ее изучения
4. Развитие жизни на Земле
5. Развитие эволюционных представлений
6. Доказательства Эволюции
7. Вид. Структура вида
8. Движущие силы эволюции
9. Результат действия факторов эволюции. Основные
пути и направления эволюционного процесса.

Картину эволюционного процесса от его начала до
наших дней воссоздает наука о древней жизни
палеонтология.

Геологические пласты, в которых залегают ископаемые
остатки и отпечатки, поэтому можно, образно, назвать
страницами и главами каменной летописи истории Земли.
Но можно ли точно определить их возраст, а вместе с тем и
возраст ископаемых остатков, заключенных в этих пластах?
Этим занимается наука геохронология (геологическое
летоисчесление) – наука о временной последовательности
формирования горных пород земной коры. В настоящее
время существуют разнообразные методы определения
возраста ископаемых остатков и слоев горных пород.
Методы относительной
геохронологии:
-составление
стратиграфических карт
Методы абсолютной
геохронологии:
-методы
радиометрического
датирования

Методы относительной геохронологии
Методы относительной
геохронологии исходят из
представления о том, что
более поверхностный слой
всегда моложе лежащего под
ним. Учитывается и тот факт,
что для каждой
геохронологической эпохи
характерен свой
определенный облик –
специфический набор
животных и растений. На
основании изучения
последовательности
напластования слоев
геологического разреза
составляется схема
расположения слоев
(стратиграфическая карта)
данного района

Методы абсолютной геохронологии - основываются
на
естественной
радиоактивности
некоторых
химических элементов. В 1902 году предложил
использовать это явление как эталон времени Пьер
Кюри. Зная период полураспада радиоактивного
изотопа элемента и количество конечных продуктов его
распада, можно довольно точно определить возраст
той или иной горной породы или окаменелости.
Калий – аргоновый метод. Основан на превращении
радиоактивного изотопа калия в аргон. Период
полураспада изотопа 40К составляет 11,6 млрд лет.
Метод позволяет определить возраст горных пород,
который исчисляется миллиардами лет.

Уран-свинцовый метод . Основан на естественном превращении
радиоактивного изотопа урана в гелий и свинец. Период
полураспада урана-238 равен 4,498 млрд лет. Килограмм урана,
в каких бы горных породах он ни залегал, через 100 млн лет дает
13 г свинца и 2 г гелия. Следовательно, чем больше в горной
породе свинца, тем она и пласт, ее включающий, древнее –
метод позволяет определить возраст горных пород в сотни
миллионов лет.
Для определения геологического возраста до 50-60 тысяч лет
широко применяется радиоуглеродный метод. Он основан на
том, что под действием космической радиации в атмосфере
Земли азот превращается в радиоактивный изотоп углерода 14С,
с периодом полураспада 5750 лет. В живых организмах
вследствие постоянного обмена со средой концентрация
радиоактивного изотопа углерода постоянна, тогда как после
смерти и прекращения обмена веществ радиоактивный изотоп
14С начинает разлагаться и превращаться в азот. Зная период
полураспада, можно весьма точно определить возраст
органических остатков: угля, веток, торфа, костей. Этим методом
датируются эпохи оледенения, этапы человеческой цивилизации
, то есть самых молодых ископаемых остатков.

В
последние
годы
успешно
разрабатывается
дендрохронологический метод. Изучив влияние погодных
условий на прирост годичных колец на древесине, биологи
выяснили, что чередование колец низкого и высокого прироста
дает неповторимую картину района, можно с точностью до года
датировать любой кусок древесины. Таким образом, например,
советские археологи точно датируют возраст древесины,
использовавшейся на строительство древнего Новгорода.
Подобно годичным кольцам деревьев, отражают суточные, сезонные и
годовые циклы линии роста кораллов. У этих морских беспозвоночных
внешняя часть скелета покрыта тонким известковым слоем, называемым
эпитекой. При хорошей сохранности на эпитеке видны четкие кольца –
результат периодического изменения скорости отложения карбоната кальция.
Эти образования группируются в пояса. Американский палеонтолог Дж.Уэлс
доказал (1963), что кольцевые линии и пояса на эпитеке кораллов
представляют собой суточные и годовые образования. Исследуя современные
виды рифообразующих кораллов, он насчитал в их годовом поясе около 360
линий, т.е. каждая линия соответствовала приросту за один день. Интересно,
что у кораллов, живших примерно 370 млн лет назад, в годовом поясе
насчитывается от 385 до 399 линий. На основании этого Дж. Уэллс пришел к
заключению, что количество дней в году в то далекое геологическое время
было больше,
чем в нашу эпоху. Действительно, как показывают
астрономические
вычисления
и
палеонтологические
данные
продолжительность суток составляла примерно 22 часа.

Геохронологическая шкала
Методы геохронологии позволили определить
возраст ископаемых остатков и
составить
геохронологическую шкалу. Вся история Земли
подразделяется на эоны, эры, периоды и эпохи.
Самые протяженные - эоны. В истории Земли их
было всего два: криптозой и фанерозой. Криптозой
длился свыше 3 млрд и включает две эры – архей и
протерозой. Криптозой характеризуется малым
количеством ископаемых находок. Другой эон –
фанерозой – охватывает последние 570 млн лет и
состоит из трех эр – палеозоя, мезозоя и кайнозоя.
Ископаемых остатков фанерозоя - много

Картину эволюционного процесса от его начала до наших дней воссоздает наука о древней жизни палеонтология. Ученые-палеонтологи прослеживают отдаленные во времени эпохи по окаменевшим остаткам организмов прошлого, сохранившимся в земных пластах. Геологические пласты, поэтому, можно образно назвать страницами и главами каменной летописи истории Земли. Но можно и точно определить их возраст, а вместе с тем и возраст ископаемых остатков, заключенных в этих пластах?

Методы геохронологии. Существуют разнообразные методы определения возраста ископаемых остатков и слоев горных пород. Все они делятся на относительные и абсолютные. Методы относительной геохронологии исходят из представления о том, что более поверхностный слой всегда моложе лежащего под ним. Учитывается и тот факт, что для каждой геохронологической эпохи характерен свой определенный облик – специфический набор животных и растений. На основании изучения последовательности напластования слоев геологического разреза составляется схема расположения слоев (стратиграфическая карта) данного района. Палеонтологические данные позволяют выявить одинаковые или близкие вида в слоях различных геологических разрезов разных стран и континентов. На основании сходства ископаемых форм делается вывод о синхронности слоев, содержащих так называемые руководящие ископаемые, т.е. об их принадлежности к одному и тому же времени.

Методы абсолютной геохронологии основывается на естественной радиоактивности некоторых химических элементов. Впервые предложил использовать это явление как эталон времени Пьер Кюри. Строгое постоянство скорости радиоактивного распада привело к мысли о разработке единой точной хронологической шкалы истории Земли. Позже этот вопрос разрабатывали Э. Резерфорд и другие ученые.

В зависимости от конечного продукта радиоактивного распада разработаны и другие методы изотопной геохронологии: гелиевый, углеродный, калий-аргоновый.

Для определения геологического возраста до 50 тысяч лет широко применяется радиоуглеродный метод. Он основан на том, что под действием космической радиации в атмосфере Земли азот превращается в радиоактивный изотоп углерода 14 С, с периодом полураспада 5750 лет. В живых организмах вследствие постоянного обмена со средой концентрация радиоактивного изотопа углерода постоянна, тогда как после смерти и прекращения обмена веществ радиоактивный изотоп 14 С начинает разлагаться. Зная период полураспада, можно весьма точно определить возраст органических остатков: угля, веток, торфа, костей. Этим методом датируются эпохи оледенения, этапы человеческой цивилизации и т.д.

Подобно годичным кольцам деревьев, отражают суточные, сезонные и годовые циклы линии роста кораллов. У этих морских беспозвоночных внешняя часть скелета покрыта тонким известковым слоем, называемым эпитекой. При хорошей сохранности на эпитеке видны четкие кольца – результат периодического изменения скорости отложения карбоната кальция. Эти образования группируются в пояса. Американский палеонтолог Дж.Уэлс доказал (1963), что кольцевые линии и пояса на эпитеке кораллов представляют собой суточные и годовые образования. Исследуя современные виды рифообразующих кораллов, он насчитал в их годовом поясе около 360 линий, т.е. каждая линия соответствовала приросту за один день. Интересно, что у кораллов, живших примерно 370 млн лет назад, в годовом поясе насчитывается от 385 до 399 линий. На основании этого Дж. Уэллс пришел к заключению, что количество дней в году в то далекое геологическое время было больше, чем в нашу эпоху. Действительно, как показывают астрономические вычисления и палеонтологические данные, Земля вращалась быстрее и продолжительность суток, поэтому, составляла примерно 22 часа. Зная последовательность появления тех или иных организмов и возраст различных слоев земной коры, ученые в общих чертах составили хронологию истории нашей планеты и описали развитие жизни на ней.

Календарь истории Земли. История Земли разделяется на длительные промежутки времени – эры. Эры подразделяются на периоды, периоды на эпохи, эпохи на века.

Разделение на эры и периоды не случайно. Окончание одной эры и начало другой знаменовалось существенными преобразованиями лика Земли, изменением соотношений суши иморя, интенсивными горообразовательными процессами.

Названия эр греческого происхождения: катархей – ниже древнейшего, архей – древнейший, протерозой - - первичная жизнь, палеозой – древняя жизнь, мезозой – средняя жизнь, кайнозой – новая жизнь.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

на тему “Происхождение жизни на Земле. Основные теории”

Расулов Хайрула Рамазанович

Материалисты же, напротив, полагают, что жизнь на Земле возникла из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или была занесена из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез).

По современным научным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Однако вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен.

В разное время и в разных культурах рассматривались следующие идеи:

креационизм (жизнь была создана Творцом);

самопроизвольное зарождение (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);

гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);

гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);

биохимические гипотезы (жизнь возникла в земных условиях в ходе процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).

На сегодня биологи признают в качестве научного только последний вариант.

Креационизм

Согласно этой религиозной концепции, имеющей древние корни, всё существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате одного или нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы.

Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Религиозные лидеры настаивают на принятии креационизма в качестве научной гипотезы.

Гипотезы самозарождения

К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?

Гипотеза стационарного состояния

Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.

Гипотеза панспермии

Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки.

Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца, споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам.

Биохимическая теория

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

возникновение органических веществ;

образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);

возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных.

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам.

Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации. Тем не менее, ясно, что это много ступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задача будущих научных исследований.

Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде.

Особенности протекания эволюционного процесса в прошлом и настоящем раскрывает палеонтология — наука об ископаемых организмах. Ученые-палеонтологи изучают сохранившиеся отпечатки вымерших организмов на камнях, поэтому геологические слои являются хронологией истории Земли.

Для определения времени ископаемых остатков и остаточных горных пород используется геохронологический метод. Чтобы определить характерные для каждого геологического периода ископаемых растений и животных, составляют шкалу расположения пластов. Возраст Земли устанавливают по распаду радиоактивных изотопов. Зная систему появления организмов и возраст пластов Земли, ученые описали процесс развития жизни на Земле в хронологии (последовательность исторических событий во времени).

История развития Земли. Ученые разделяют историю Земли на длительные промежутки времени — эры. Эры подразделяют на периоды, периоды — на эпохи, эпохи — на века (схема 1).

Схема 1 Геохронологическая летопись Земли (эры, периоды, эпохи, в млн. лет)

Разделение на эры и периоды не случайно. Окончание одной эры и начало другой знаменовалось существенными преобразованиями лика Земли, изменением соотношения суши и моря, интенсивными горообразовательными процессами.

1. Архейская — древнейшая.

2. Протерозойская — первичная

3.Палеозойская — древняя жизнь.

4.Мезозойская — средняя жизнь.

5. Кайнозойская — новая жизнь.

Развитие жизни в архейскую эру.

В архейскую эру небо было окутано плотным черным облаком, сверкали молнии, извергались вулканы. В воздухе отсутствовал кислород, а наличие углекислого газа было неблагоприятно для возникновения жизни. В составе горных пород было много графита. Ученые считают, что графит произошел из остатков органических соединений, входящих в состав живых организмов. Через миллионы лет в теплой воде появились живые белковые вещества без ядра и оболочки, в виде сгущенных капелек. Они поглощали всем телом растворенные в воде органические вещества, поэтому первые живые организмы считались гетеротрофами (питание органическими соединениями). Столбообразные известковые образования, строматолиты (древние осадочные породы), обнаруженные в Канаде, Австрии, Африке, Сибири, на Урале, указывали на наличие синезеленых водорослей и бактерий. В архейскую эру существовали прокариоты — синезеленые водоросли и бактерии. Образование осадочных пород — железа, никеля, марганца — связано с жизнедеятельностью бактерий. Синезеленые водоросли и бактерии не имели выделенного ядра, но они были способны к размножению. Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на животный и растительный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариоты—синезеленые водоросли. В атмосферу из океана стал выделяться свободный кислород. Самый крупный ароморфоз в эволюции живой природы — это возникновение процесса фотосинтеза. В конце архейской эры доказательством появления первых колониальных бактерий служили каменные отпечатки, найденные в слоях земли Австралии и Африки.

Развитие жизни в протерозойскую эру.

Самая длительная эра в истории Земли. В этот период появились свободноплавающие и прикрепленные ко дну виды многоклеточных зеленых водорослей. Тело некоторых форм водорослей, прикрепленных ко дну, было разделено на части, из которых в дальнейшем развивались органы. Зеленые водоросли выделяли в атмосферу много кислорода, тем самым способствовали дыханию животных. Особенно массовое распространение получили одноклеточные организмы — бактерии, синезеленые водоросли и ресничные. В протерозойских отложениях найдены в основном морские кишечнополостные, губки, кольчатые черви, моллюски. Кроме того, доказано существование грибов и членистоногих (рис. 38).

Рис. 38. Растения и животные в конце протерозоя: 1 — многоклеточные водоросли; 2 — губки; 3 — медузы; 4 — ползающие кольчатые черви; 5 — сидячие кольчатые черви; 6 — восьмилучевой коралл; 7 — примитивные членистоногие

По найденным породам установлено, что в протерозое в процессе фотосинтеза в воде и атмосфере накапливалось много кислорода.

Летоисчисление. Эра. Период. Эпоха. Век. Архей. Строматолиты. Протерозой.

Читайте также: