Эволюция форм жизни кратко

Обновлено: 04.07.2024

На настоящий момент установлено, что жизнь на Земле возникла около 3-3,5 млрд. лет назад. За это время на планете произошли существенные изменения: менялся климат, двигались материки, активно шли горообразовательные процессы. Вода то затапливала гигантские пространства на миллионы лет, то отступала под натиском испепеляющего солнца и жары.

Об этих процессах мы можем только догадываться, изучая осадочные породы, которые за это время пластами накладывались друг на друга. Химический анализ позволяет определить их возраст, а также сделать вывод о климате того периода. В определение возраста окаменелостей помогает радиоуглеродный анализ.

Архейская эра (от греч. archē - начало)

Наиболее ранняя эра Земли, начавшаяся около 3-3,5 млрд. лет назад и продлившаяся 900 млн. лет. Самые древние живые организмы были найдены в этот промежуток времени: они были гетеротрофами, заселявшими дно теплых морей. Кислород отсутствовал, был возможен только анаэробный тип дыхания.

В архейский период отмечалась активная вулканическая деятельность, происходили значительные колебание температуры. На поверхности Земли жизнь была невозможна из-за губительных УФ (ультрафиолетовых) лучей. Именно поэтому жизнь "спряталась" на дне океана, где не так выражены перепады температур и рассеивается УФ излучение.

В течение архея появились первые фотосинтезирующие организмы - сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Атмосфера начала постепенно обогащаться кислородом.

Как оказалось, это вещество - кислород - предопределит путь развития жизни на Земле: в дальнейшем возникнут миллионы видов, которые им дышат, и жить без него не смогут. В числе этих видов и мы с вами.

К концу архея животные разделились на про- и эукариотические организмы.

Протерозойская эра (от греч. proteros — первый из двух + zoe — жизнь)

Протерозойская эра продолжалась около 2000 млн. лет. Поверхность планеты напоминала ледяную пустыню, климат соответственно был холодный.

Дальнейшее развитие жизни продолжалось. В этой эре выделились царства растений, животных и грибов. Возникли первые многоклеточные организмы: кишечнополостные, губки, водоросли, предки трилобитов. Были распространены сине-зеленые водоросли - цианобактерии, которые выделяли кислород в ходе фотосинтеза.

В течение этой эры в атмосфере возросла концентрация кислорода и приблизилась к 1% - точки Пастера, критического для эволюции значения. Считается, что по достижении точки Пастера становится возможным кислородный тип дыхания и устойчивая жизнедеятельность аэробных организмов.

В течение протерозойской эры концентрация кислорода в атмосфере достигнет 10% - сформируется озоновый слой, служащий эффективной защитой для всего живого от губительного УФ-излучения. Благодаря озоновому слою появятся первые наземные экосистемы.

Палеозойская эра (греч. palaios - древний)

Холодный климат меняется на умеренно влажный, а затем на теплый сухой. Тают оледенения суши, в результате чего огромные пространства заполняются водой.

Все растения и животные обитают в море, однако, на побережье появляются первые наземные грибы, лишайники. Животный мир активно развивается: на глубине в море появились трилобиты и мечехвосты, коралловые полипы, иглокожие.

Большая часть суши подверглась сильнейшему затоплению, наземные животные почти не встречались. В толще океана обитали фораминиферы и радиолярии.

В теплых морях процветали кишечнополостные (в их числе и коралловые полипы), иглокожие, моллюски. Установлено, что в этом периоде жили первые представители типа хордовых - бесчелюстные.

Климат становится более сухим, суша поднимается - вода отступает, тем самым создаются условия для развития наземных видов. И действительно, силур отличается этими знаменательными событиями: растения и животные осваивают сушу.

В приливно-отливных зонах возникают первые наземные растения: риниофиты и псилофиты, еще имеющие очень много общего с водорослями. И, тем не менее, псилофиты - пионеры суши. У них появляются проводящие и механические ткани, которые водорослям были ни к чему.

Появились первые наземные животные: многоножки и паукообразные - скорее всего произошедшие от трилобитообразных, которые долгое время могли оставаться на отмелях после отлива. На образовавшейся суше они чувствовали себя просторно и вальяжно: хищники отсутствовали, конкуренция была небольшой. В таких условиях размножение происходило быстро.

Это период господства рыб в морях. Возникают активно плавающие хрящевые рыбы, у которых имеются челюсти для захвата пищи. Появляются все известные на настоящее время систематические группы рыб.

Некоторые рыбы, обитающие в бедных кислородом (пересыхающих) водоемах, используя плавники, приобрели способность переползать из одного водоема в другой и дышать атмосферным воздухом. Так появляются двоякодышащие и кистеперые рыбы.

К концу девона на сушу выходят первые земноводные: ихтиостеги и стегоцефалы, произошедшие от кистеперых рыб. Возникают древовидные леса, состоящие из хвощей, плаунов и папоротников.

В карбоне материки еще более опускаются, часть суши оказывается заболоченной. Поначалу теплый и влажный климат сменяется к концу периода холодным и сухим.

Бурно развиваются древовидные леса из папоротников, которые достигали в высоту 40 метров. Массовое отмирание папоротникообразных в этом периоде привело к образованию обширных залежей каменного угля, в честь которого период и получил свое название.

Размножение семенных растений, появившихся в карбоне, более не связано с наличием воды, благодаря чему они расселяются вглубь материков.

В морях все также распространены фораминиферы, радиолярии, кораллы и моллюски. Возникают первые насекомые: тараканы, стрекозы, жесткокрылые. Под конец периода появляются пресмыкающиеся, размножение которых не связано с наличием воды, что позволяет им заселить сухие, ранее незаселенные территории.

В перми активируется вулканическая деятельность, происходит крупнейшее отступление моря, вследствие которого образуются большие пространства суши. Климат также меняется: он становится резко континентальным.

К таким серьезным изменениям не приспособлены многие виды животных и растений: полностью вымирают трилобиты, многие моллюски, крупные рыбы и насекомые, значительная часть амфибий, исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны.

В природе не бывает пустого места: приспособленные особи выживают, размножаются и занимают освобожденные другими видами ниши. Бурно развиваются пресмыкающиеся, появляются звероподобные ящеры, примерно в это же время возникают первые млекопитающие.

Чтобы легко запомнить периоды палеозойской эры, рекомендую взять на вооружение мнемоническое правило: "Каждый Отличный Студент Должен Курить Папиросы". Если вы обратите внимание на первые буквы этих слов, то поймете, что они совпадают с первыми буквами периодов палеозоя и расположены в нужном порядке.

Мезозойская эра (греч. mesos — средний + zoe — жизнь)

Мезозойская эра продлилась 186 млн. лет. Если бы мы сейчас перенеслись в то далекое время, то внешне заметили бы сходство мезозойского мира с нынешним, однако более детальное изучение показало бы нам, что его составляют совершенно иные растения и животные.

Климат становится более сухим, что приводит к пересыханию внутренних морей. Активно идут горообразовательные процессы, начавшиеся в перми. Начинается движение материков, образуются пустынные пространства.

В царстве растений господствуют голосеменные, размножение которых не зависит от воды. Среди голосеменных активно заселяют территории саговниковые, хвойные, гинкговые растения.

Большинство амфибий окончательно вымирает. В животном мире господствуют пресмыкающиеся, среди которых встречаются черепахи, ихтиозавры, птицетазовые и ящеротазовые динозавры, клювоголовые, крокодилы и чешуйчатые. Часть рептилий дает начало млекопитающим, близким к однопроходным животным.

Климат становится более теплым и влажным, несколько увеличивается площадь морей. В глубине материков образовались многочисленные озера и болота.

В царстве растений господство остается за голосеменными растениями, наибольший расцвет среди которых переживают беннеттитовые, гнетовые, саговниковые.

В морях многочисленны головоногие моллюски. Самые разнообразные формы принимают морские пресмыкающиеся - ихтиозавры, плезиозавры. Эта эра принадлежит динозаврам. Рептилии господствуют в воде, на земле и в воздухе. К концу периода возникает первоптица - археоптерикс, давшая начала обширной группе птиц.

Климат становится более холодным. Активируются горообразовательные процессы - именно в этом периоде образовались Анды, Альпы, Гималаи. Название периода связано с многочисленными отложениями мела, которые образовались за счет раковин фораминифер.

Появляются цветковые (покрытосеменные) растения, вероятно произошедшие от голосеменных растений в результате скачкообразного изменения (мутации) женских органов размножения. Появления цветка и плода - важнейшие ароморфозы этого периода. К концу периода вымерли многие голосеменные растения.

Крупные моллюски и рептилии вымирают, эра динозавров заканчивается. На первый план выходят млекопитающие, ароморфозы которых, теплокровность и живорождение, позволяют занять господствующее положение. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие.

Кайнозойская эра (греч. kainos - новый + zoe - жизнь)

Отправной точкой кайнозойской эры служит образование Альп, в это же время возникли и другие высочайшие горные системы. Я искренне рад быть вашим современником, и сообщаю, что мы с вами живем в кайнозойскую эру, которая длится уже 67 млн. лет. За это время произошло несколько материковых оледенений, возникновение человека.

В начале палеогена устанавливается теплый тропический и субтропический климат. Широко распространяются леса и редколесья. Большая часть животных представлена лесными обитателями.

Сумчатые и плацентарные млекопитающие эволюционируют параллельно. Возникают приматы, хищные и копытные животные, широкого разнообразия достигает мир птиц.

К концу палеогена климат становится континентальным, в Арктике и Антарктике появляются первые ледяные шапки. Леса преобразуются в саванны и заросли кустарников.

Климат в неогене был влажным и теплым. Расселившиеся в палеоген кустарники сменяются саванной и степной растительностью, образуются полупустыни и пустыни.

По берегам рек и озер растут березы, можжевельник, сосны, ивы, тополя. Среди животных расцвет происходит у обитателей открытых пространств: гиппарионов (примитивных лошадей), быков, слонов, жирафов, антилоп. Среди разнообразного и многочисленного класса птиц нередко встречаются хищные гигантские бегающие птицы.

Для неогена характерно большое разнообразие среди приматов, и появление первых человекообразных обезьян - антропоидов.

В ходе данного периода неоднократно происходили изменения климата. Поверхность Северного полушария оледеневала. Изменился и растительный мир - в Евразии распространилась таежная и тундровая растительность. Флора приобрела сегодняшний облик.

Среди животных были распространены бизоны, мамонты, носороги, пещерные медведи. Примерно 2 млн. лет назад появился человек умелый, начался процесс антропогенеза - становления человека, в результате которого возник вид Homo sapiens.

Активная деятельность человека: распашка земель, вырубка лесов, вытаптывание полей крупным рогатым скотом - привели к сужению ареала обитания многих видов животных, часть из которых вымерла.

Рекомендую мнемоническое правило, которое поможет запомнить периоды мезозойской и кайнозойской эры по первым буквам слов: "Ты, Юра, Мал - Подожди, Немного, А?"

Пангея и удивительная Австралия

В конце палеозоя и начале мезозоя всю сушу представлял один единственный континент - Пангея (др.-греч. Πανγαῖα - всеземля). В юрском периоде Пангея разделилась на два континента: северный - Лавразия (позже разделилась на Евразию и Северную Америку), и южный - Гондвана (позже разделилась на Африку, Южную Америку, Индию, Австралию и Антарктиду.)

Особого внимания требует Австралия. Этот материк отделился раньше всех, вследствие чего флора и фауна на нем формировались изолированно от остальных континентов.

Именно по этой причине в Австралии можно обнаружить виды растений и животных, которые более нигде не встречаются: сумчатые животные (кенгуру, куница, коала), подземные орхидеи, банксии и многие другие удивительные виды.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Для нас само собой разумеющееся жизнь среди различных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы построены на основе кормовых отношений, например, львы, едят антилоп или зебр. Животным необходим кислород для извлечения энергии из пищи. Но раньше жизнь на Земле была совсем другой.

В окружающей среде, лишенной кислорода и с высоким содержанием метана, на протяжении большей части своей истории Земля не была гостеприимным местом для животных и растений. Самые ранние формы жизни, о которых мы знаем, были микроскопическими организмами (микробами), которые оставили следы своего присутствия в горных породах возрастом около 3,7 миллиарда лет. Эти следы переставляют собой молекулы углерода, производимые живыми существами.

Доказательства существования микроорганизмов сохранились также в созданных ими твердых структурах строматолитах, которые имеют возраст 3,5 миллиарда лет. Ученые изучают сегодня редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Кислородная атмосфера

По крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, цианобактерии подготовили фундамент для значительных преобразований. Они стали первыми на Земле фотосинтезаторами, которые производили питательные вещества с использованием воды и энергии Солнца, и результате выделяли кислород. Это вызвало резкое повышение уровня кислорода в атмосфере, сделав окружающую среду менее благоприятной для других микроорганизмов, которые не могли его переносить.

Свидетельством кислородной катастрофы являются изменения в породах морского дна. Когда есть кислород, железо химически реагирует с ним (окисляется) и разрушается. Горные породы, относящиеся к периоду до этого события, покрыты полосами железа. Породы, датируемые периодом после кислородной катастрофы, не имеют железных полос.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, на котором оставался еще пару миллиардов лет. На самом деле, когда цианобактерии умирали и перемещались на морское дно, их разложение, вероятно, привело к снижению уровня кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие изменения. В то время как микроорганизмы способны обрабатывать множество химических веществ, они не имеют специализированных клеток, которые необходимы для многоклеточных организмов. Тела животных имеют различные клетки: кожу, кровь, кости, содержащие органеллы, каждая из которых выполняет свою особую функцию. Микробы – это всего лишь одиночные клетки, не имеющие ни органелл, ни ядер для упаковки своей ДНК.

Но произошло нечто революционное, когда одни микроорганизмы начали жить внутри других, выступая для них в качестве органелл. Митохондрии, органеллы, перерабатывающие пищу в энергию, возникли в результате этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, впервые ДНК было упаковано в ядра. Новые сложные клетки (эукариотические клетки) имели специализированные части, играющие особые роли для поддержания всей клетки.

Клетки тоже стали жить вместе из-за определенных преимуществ. Группы клеток могут питаться более эффективно или получить защиту. Живя коллективно, клетки начали поддерживать потребности группы, выполняя определенные функции. Некоторым клеткам было предназначено создавать соединения, удерживающие группу вместе, в то время как другие производили пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первые животные

Эти кластеры специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад. Губки были одними из самых ранних животных. Хотя химические соединения губок сохраняются в породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что они развивались еще раньше.

Уровень кислорода в океане был по-прежнему низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить его нехватку. Хотя, как и другим животным, губкам для метаболизма нужен кислород, они не потребляют его в большом количестве, так как малоактивны. Они ведут оседлый образ жизни, питаясь частицами пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.

Губки имеют примитивное тело, состоящее из слоев клеток вокруг заполненных водой полостей и поддерживаемых твердыми частями скелета. Эволюция все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге приведет к появлению отдельных групп животных.

Инструкции по сборке строения тела животного заложены в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были реализованы немедленно, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.

Благодаря своим твердым скелетам губки стали первыми строителями рифов на Земле.

Эдиакарская биота

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период), помимо губок, произошло распространение других организмов. Эти разнообразные существа на морском дне – с телами в форме листьев, лент и даже одеял – жили вместе с губками в течение 80 миллионов лет. Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру. Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы.

К концу эдиакарана уровень кислорода повысился, приблизившись к уровням, достаточным для поддержания жизни, основанной на кислороде. Первые губки, возможно, действительно помогли увеличить количество кислорода, поедая бактерии, удаляя их из процесса разложения. Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог двигаться по морскому дну, предположительно питаясь матами микробов.

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большинство эдиакарских существ исчезло, что свидетельствует о серьезном изменении окружающей среды. Возможно, определенную роль сыграли эволюция строения тела животных, кормовые взаимоотношения и инженерии окружающей среды.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти первые инженеры-экологи потревожили и, возможно, аэрировали отложения, нарушив условия жизни других эдиакарских животных. По мере того, как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально способствуя смене видов.

Кембрийский взрыв

Кембрийский период (541-485 миллионов лет назад) стал свидетелем бурного взрыва новых форм жизни. Наряду с новым образом жизни роющих животных появились твердые части тела, такие как ракушки и шипы. Они позволяли животным более радикально изменять среду обитания, например рыть норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения и преследования добычи. Активное питание хорошо вооруженных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.

Уникальные способы кормления разделили окружающую среду, освободив место для большего разнообразия жизни. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулитл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцевых отложений Берджесса, которые выявили беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. Пока одни организмы рыли дно океана, другие прятались в отложениях, прикреплялись к губкам или плавали вверху.

Многие из этих странно выглядящих организмов были эволюционными экспериментами, например, пятиглазая опабиния. Однако некоторые группы, такие как трилобиты, процветали и доминировали на Земле в течение сотен миллионов лет, но в конечном итоге вымерли. Строматолитовые рифообразующие бактерии также сократились, а рифы, созданные организмами, называемыми брахиоподами, возникли по мере того, как условия на Земле продолжали меняться. Сегодняшние доминирующие строители рифов, твердые кораллы, появились лишь 200 миллионов лет спустя.

Однако, несмотря на все изменения, которые должны были произойти, к концу кембрия были созданы почти все существующие типы животных (моллюски, членистоногие, кольчатые червецы и т. д.), а также появились пищевые сети, формирующие основу для современной экосистемы Земли.

Наша планета образовалась около 4,5 млрд. лет назад. Поверхность Земли была в то время очень горячей, и никакой жизни на ней не существовало. Самым древним остаткам живых организмов, которые чем-то походили на современных бактерий, предположительно 3,5 млрд. лет. Заглянуть в прошлое Земли, проследить этапы развития жизни помогает палеонтология — наука о вымерших растениях и животных, чьи окаменевшие остатки сохранились в толщах осадочных пород.

Геологические эры

Палеонтология развивалась рука об руку с геохронологией, изучающей геологическую историю Земли. Изучая строение, условия возникновения и напластования осадочных пород и научившись определять их абсолютный возраст, ученые создали геохронологическую шкалу, разделив геологическую историю Земли на ряд периодов. Продолжительность этих периодов измеряется миллионами лет, все они разделены на 5 эр: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Архей — самая древняя эра, а в кайнозое мы живем.

Зарождение жизни

На заре своего существования Земля представляла собой раскаленный безжизненный шар, и только 3,5 млрд. лет назад она остыла настолько, что на ее поверхности образовалась твердая земная кора. Пары воды, содержавшиеся в первичной атмосфере, сконденсировались и стали выпадать в виде дождей, образовав древний океан, над которым возвышался единственный материк, впоследствии расколовшийся на части. В земной коре происходили постоянные изменения, сопровождавшиеся грандиозными климатическими колебаниями. Именно в океане появились первые живые организмы, напоминавшие бактерий, а потом и одноклеточные водоросли.

В древнейшей атмосфере Земли не было кислорода, однако водоросли были способны использовать энергию солнечного света для производства питательных веществ. При этом они выделяли кислород, который стал накапливаться в воздухе, создав условия для возникновения более сложно устроенных организмов.

Появление кислорода оказалось губительным для организмов, привыкших к бескислородной среде, так произошло первое на Земле вымирание. Прошло немало времени, прежде чем в океане появились первые многоклеточные организмы. Это были губки, медузы и организмы, напоминающие червей. Их остатки обнаружены в породах, возраст которых насчитывает около 600 млн. лет.

Развитие жизни на Земле было тесно связано с передвижением материков, которое влекло за собой изменения климата и уровня Мирового океана.

Французский ученый Жорж Кювье (1769—1832) — основоположник сравнительно-анатомического метода в биологии. Он применил его и к ископаемым остаткам, заложив основы палеонтологии. Согласно принципу последовательного напластования осадочных и вулканических пород, каждый нижележащий пласт старше вышележащего (если их последовательность не была нарушена). Сравнивая окаменелости из различных пластов осадочных пород, Кювье первым попытался выявить в геологической истории Земли ряд этапов с характерным для каждого из них составом животных и растений.

Палеозой

Примерно 580-570 млн. лет назад начался кембрийский период, продолжавшийся 70 млн. лет. Наступила очень важная эпоха развития органической жизни, ознаменовавшаяся возникновением и развитием новых форм животных, имеющих скелет из соединений кальция и кремнезема. За сравнительно короткий период времени (около 100 млн. лет) появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке (одноклеточные радиолярии и фораминиферы, брюхоногие моллюски, плеченогие, иглокожие и др.). Широко распространились трилобиты, которые стали предками всех нынешних членистоногих. Животные освоили
морское дно и толщу воды, прибойную полосу океана.

Это был настоящий эволюционный взрыв, причины которого до сих пор непонятны. Многие возникшие виды буквально тут же вымерли, не сумев приспособиться к условиям обитания. В ордовикском и силурийском периодах жизнь становилась все более разнообразной. Широко распространились морские лилии, появились примитивные хордовые — предки позвоночных животных, а затем и первые рыбы, у которых жаберные дуги преобразовались в усаженную зубами пасть, а тело было покрыто мощным панцирем. К концу силура жизнь шагнула и на сушу — примитивные растения стали осваивать прибрежную полосу.

Девонский период был временем величайших катаклизмов и активного движения материков. В этот период толщу морей уже бороздили акулы и скаты, кистеперые и лучеперые рыбы. Настоящими хозяевами морей стали головоногие моллюски аммониты, тело которых было спрятано в спирально закрученную раковину, разделенную множеством перегородок. На суше распространились папоротники и плауновые, появились первые голосеменные растения, ее начали осваивать первые клещи, пауки, примитивные насекомые, а вслед за ними на сушу потянулись и первые земноводные.

В каменноугольном периоде (карбоне) поймы рек и заболоченные пространства покрывали настоящие леса, состоящие из гигантских плаунов, хвощей, древовидных папоротников и голосеменных растений. Очень разнообразны были насекомые, среди них появилось множество летающих форм. Карбон стал эпохой расцвета земноводных, среди которых были и мелкие насекомоядные животные, и хищники размером с крокодила. В пермском периоде хвойные растения заселили внутриматериковые области.

Пресмыкающиеся активно осваивали сушу, среди них были и мелкие виды, и огромные травоядные формы самого причудливого облика. А в лесах уже появились предки современных млекопитающих. Конец пермского периода ознаменовался грандиозными геологическими катаклизмами: сталкивались материки, появлялись горные хребты. Не все животные смогли приспособиться к быстро изменяющимся условиям, и около половины их семейств вымерло.

Мезозой

В триасовом периоде основной группой животных на Земле становятся динозавры, освоившие разнообразнейшие места обитания. Появились лягушки, черепахи, крокодилы, первые млекопитающие. В морях возросла доля моллюсков — двустворчатых, брюхоногих, головоногих. Господство динозавров продолжалось и в юрский период, среди отложений этого времени найдены остатки первого пернатого животного — археоптерикса.

В меловом периоде пейзажи уже напоминали современные, в лесах уже росли сосны и кедры, дубы и березы, с цветка на цветок перелетали бабочки, щебетали птицы, шныряли ящерицы и насекомоядные млекопитающие. К концу мелового периода заметно похолодало, что привело к вымиранию многих групп морских животных. В это же время исчезли динозавры.

Кайнозой

65 млн. лет назад началась кайнозойская эра, которая делится на третичный и четвертичный периоды (в котором мы живем). На суше господствующее положение заняли млекопитающие, в морях — костные рыбы, в растительном мире преобладали покрытосеменные растения. На Земле прошла череда оледенений. Несколько миллионов лет назад из животного царства выделились прямоходячие приматы (гоминиды), эволюция которых в итоге привела к возникновению Homo sapiens (человека разумного).

Креационизм: жизнь создана творцом — Богом.

Гипотеза биогенеза: согласно этой теории жизнь может зародиться только из живого.

Гипотеза панспермии (Г. Рихтер, Г. Гельмгольц, С. Аррениус, П. Лазарев): согласно этой гипотезе жизнь могла возникнуть один или несколько раз в космосе. На Земле жизнь появилась в результате занесения ее из космоса.

Гипотеза вечности жизни (В. Прейер, В.И. Вернадский): жизнь существовала всегда, проблемы происхождения жизни нет.

Теория абиогенеза: жизнь возникла из неживой материи путем самоорганизации простых органических соединений.
■ Для средних веков были характерны примитивные представления, допускавшие появление целых живых организмов из неживой материи (считалось, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве, мухи — из гнилого мяса, рыбы — из ила и т.д.).
■ Современной конкретизацией этой теории является коацерват-ная гипотеза Опарина — Холдейна.

Первыми носителями генетической информации стали молекулы РНК. Они образовывались с помощью протеиноидов, притягивающих определенные нуклеотиды, которые объединялись в цепочки РНК. Такая РНК несла информацию о структуре протеиноидов и притягивала к себе соответствующие аминокислоты, что приводило к воспроизводству точных копий протеиноидов. Позднее функции РНК перешли к ДНК (ДНК стабильнее РНК и может копироваться с большей точностью), а РНК стала выполнять роль посредника между ДНК и белком. В процессе эволюции преимуществом обладали те пробионты, у которых взаимодействие белков и нуклеиновых кислот было наиболее четким.

Эволюция пробионтов

Пробионты были анаэробными гетеротрофными прокариотами. Пищу и энергию для жизнедеятельности они получали из органических веществ абиогенного происхождения за счет анаэробного расщепления (брожения, или ферментации). Истощение запасов органических веществ усилило конкуренцию и ускорило эволюцию пробионтов.

В результате произошла дифференциация пробионтов. Одна их часть (примитивные предки современных бактерий), оставаясь анаэробными гетеротрофами, претерпела прогрессивное усложнение. Другие пробионты, содержащие определенные пигменты, приобрели возможность образовывать органические вещества путем фотосинтеза (сначала бескислородного, а затем — предки цианобактерий — с выделением кислорода). Т.е. возникли анаэробные автотрофные прокариоты, которые постепенно насыщали свободным кислородом атмосферу Земли.

С появлением кислорода возникли аэробные гетеротрофные прокариоты, существующие за счет более эффективного аэробного окисления органических веществ, образовавшихся в результате фотосинтеза.

Возникновение и эволюция эукариот и многоклеточных организмов

❖ Симбиотическая теория появления (около 1,5 млрд, лет назад) и эволюции эукариотических клеток (симбиогенез):
■ одна группа анаэробных гетеротрофных пробионтов вступила в симбиоз с аэробными гетеротрофными первичными бактериями, дав начало эукариотическим клеткам, имеющим в качестве энергетических органоидов митохондрии;
■ другая группа анаэробных гетеротрофных пробионтов объединилась не только с аэробными гетеротрофными бактериями, но и с первичными фотосинтезирующими цианобактериями, дав начало эукариотическим клеткам, имеющим в качестве энергетических органоидов хлоропласты и митохондрии. Клетки-симбионты с митохондриями в дальнейшем дали начало царствам животных и грибов; с хлоропластами — царству растений.

Усложнение эукариот привело к появлению клеток с полярными свойствами, способными к взаимному притяжению и слиянию, т.е. к половому процессу, диплоидности (следствие этого — мейоз), доминантности и рецессивности, комбинативной изменчивости и т.д.

❖ Гипотезы появления многоклеточных организмов (2,6 млрд, лет назад):
■ гипотеза гастреи (Э. Геккель, 1874 г.): предковыми формами многоклеточных были одноклеточные организмы, образовавшие однослойную сферическую колонию. Позднее за счет впя-чивания (инвагинации) части стенки колонии образовался гипотетический двуслойный организм — гастрея, подобный стадии гаструлы эмбрионального развития животных; при этом клетки наружного слоя выполняли покровную и двигательную функции, клетки внутреннего слоя — функции питания и размножения;

■ гипотеза фагоцителлы (И.И. Мечников, 1886 г.; эта гипотеза лежит в основе современных представлений о возникновении многоклеточное™): многоклеточные произошли от одноклеточных колониальных жгутиковых организмов. Способом питания таких колоний был фагоцитоз. Клетки, захватившие добычу, перемещались внутрь колонии, и из них образовывалась ткань — энтодерма, выполняющая пищеварительную функцию. Клетки, оставшиеся снаружи, выполняли функции восприятия внешних раздражений, защиты и движения; из них впоследствии развилась покровная ткань — эктодерма. Часть клеток специализировалась на выполнении функции размножения. Постепенно колония превратилась в примитивный, но целостный многоклеточный организм — фагоцителлу. Подтверждением этой гипотезы служит ныне существующий, промежуточный между одной и многоклеточными, организм трихоплакс, строение которого соответствует строению фагоцителлы.

Основные этапы эволюции растений

Исторические этапы

Разделение эукариот на несколько ветвей, от которых произошли растения, грибы и животные (около 1—1,5 млрд, лет назад). Первые растения были водорослями, большая часть которых свободно плавала в воде, остальные прикреплялись ко дну.

Появление первых наземных растений — риниофитов (около 500 млн. лет назад в результате процесса горообразования и сокращения площади морей часть водорослей оказалась в мелких водоемах и на суше; некоторые из них погибли, другие адаптировались, приобретя новые признаки: у них образовались ткани, которые затем дифференцировались на покровные, механические и проводящие; бактерии, взаимодействуя с минералами земной поверхности, образовали на суше почвенный субстрат). Споровое размножение риниофитов.

Вымирание риниофитов и появление плаунов, хвощей и папоротников (около 380-350 млн. лет назад); возникновение вегетативных органов (что повысило эффективность функционирования отдельных частей растений); появление семенных папоротниковидных и хвойных.

Появление голосеменных растений (около 275 млн. лет назад), которые могли обитать в более сухой среде; вымирание семенных папоротников и древовидных споровых растений; у высших наземных растений постепенная редукция гаплоидного поколения (гаметофита) и преобладание диплоидного поколения (спорофита).

Появление диатомовых водорослей (около 195 млн. лет назад).

Появление покрытосеменных растений (около 135 млн. лет назад); расцвет диатомовых водорослей.

Вымирание многих видов растений (около 2,5 млн. лет назад), упадок древесных форм, расцвет травянистых; приобретение растительным миром современных форм.

Биологические этапы

1. Переход от гаплоидности к диплоидности. Диплоидность смягчает влияние неблагоприятных рецессивных мутаций на жизнеспособность и дает возможность накопить резерв наследственной изменчивости. Этот переход прослеживается и при сопоставлении современных групп растений. Так, у многих водорослей все клетки, кроме зигот, гаплоидны. У мхов преобладает гаплоидное поколение (взрослое растение) при сравнительно слабом развитии диплоидного (органы спороношения). У более высокоорганизованных бурых водорослей наряду с гаплоидными существуют и диплоидные особи. Но уже у папоротников преобладает диплоидное поколение, а у голосеменных (сосны, ели и др.) и покрытосеменных растений (многие деревья, кустарники, травы) самостоятельно существуют только диплоидные особи (см. рис.).
2. Утрата связи процесса полового размножения с водой, переход от наружного оплодотворения к внутреннему.
3. Разделение тела на органы (корень, стебель, лист), развитие проводящей системы, усложнение строения тканей.
4. Специализация опыления с помощью насекомых и распространение семян и плодов животными.

Основные этапы эволюции животных

❖ Важнейшие биологические этапы эволюции:
■ возникновение многоклеточное и все большее расчленение и дифференциация всех систем органов;
■ возникновение твердого скелета (наружного у членистоногих, внутреннего у позвоночных);
■ развитие центральной нервной системы;
■ развитие общественного поведения в разных группах высокоорганизованных животных, которое, вместе с накоплением ряда крупных ароморфозов, привело к возникновению человека и человеческого общества.

Важнейшие ароморфозы и их результаты

Геохронологическая шкала Земли

❖ Катархейская эра (4,7-3,5 млрд, лет назад): климат очень жаркий, сильная вулканическая деятельность; происходит химическая эволюция, возникают биополимеры.

❖ Архейская эра (3,5-2,6 млрд, лет назад) — эра зарождения жизни. Климат жаркий, активная вулканическая деятельность; возникновение жизни на Земле, появление на границе водной и наземно-воздушной сред первых организмов (анаэробных ге-теротрофов) — пробионтов. Появление анаэробных автотрофных организмов, архебактерий, цианобактерий; образование отложений графита, серы, марганца, слоистых известняков как результат жизнедеятельности архебактерий и цианобактерий. В конце архея — возникновение колониальных водорослей. Появление кислорода в атмосфере.

❖ Протерозойская эра (2,6-0,6 млрд, лет назад) — эра ранней жизни; делится на ранний протерозой (2,6-1,65 млрд, лет назад) и поздний протерозой (1,65-0,6 млрд, лет назад). Характеризуется интенсивным горообразованием, многократными похолоданиями и оледенениями, активным формированием осадочных пород, образованием в атмосфере кислорода (в конце эры — до 1%), началом формирования защитного озонового слоя в атмосфере Земли. В органическом мире: развитие одноклеточных прокариотических и эукариотических фотосинтезирующих организмов, возникновение полового процесса, переход от ферментации к дыханию (ранний протерозой); появление низших водных растений — строматолитов, зеленых водорослей и др. (поздний протерозой), а к концу эры — всех типов беспозвоночных многоклеточных (кроме хордовых): губок, кишечнополостных, червей, моллюсков, иглокожих и др.

❖ Палеозойская эра (570-230 млн. лет назад) — эра древней жизни; делится на 6 периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь.

■ Кембрий (570-490 млн. лет назад): климат умеренный, материк Пангея начал погружаться в воды океана Тетис. В органическом мире: жизнь сосредоточена в морях; эволюция многоклеточных форм; расцвет основных групп водорослей (зеленых, красных, бурых и др.) и морских беспозвоночных животных с хитиновофосфатной раковиной (особенно трилобитов и археоцеатов).

■ Ордовик (490-435 млн. лет назад): климат теплый, погружение Пангеи достигает максимума. В конце периода — освобождение от воды значительных территорий. В органическом мире: обилие и разнообразие водорослей; появление кораллов, морских иглокожих, полухордовых (граптолитов), первых хордовых (бесчелюстных рыб) и первых наземных растений — риниофи-тов. Господство трилобитов.

■ Силур (435-100 млн. лет назад): климат засушливый и прохладный; происходит подъем суши и интенсивное горообразование; концентрация О₂ в атмосфере достигает 2%; завершается формирование защитного озонового слоя. В органическом мире: заселение суши сосудистыми растениями (риниофитами) и формирование на ней почвы; возникновение современных групп водорослей и грибов; расцвет в морях трилобитов, граптолитов, кораллов, ракоскорпионов; появление челюстных хордовых (панцирных и хрящевых рыб) и первых наземных членистоногих (скорпионов).

■ Девон (400-345 млн. лет назад): климат резко континентальный; оледенение, дальнейший подъем суши, полное освобождение от моря Сибири и Восточной Европы; концентрация О₂ в атмосфере достигает современной (21%). В органическом мире: расцвет риниофитов, а затем (к концу периода) их вымирание; появление основных групп споровых растений (мохообразных, папоротниковидных, плауновидных, хвощевидных), а также примитивных голосеменных (семенных папоротников); расцвет древних беспозвоночных, а затем вымирание многих их видов, как и большинства бесчелюстных; появление бескрылых насекомых и паукообразных; расцвет в морях панцирных, кистеперых и двоякодышащих рыб; выход на сушу первых четвероногих позвоночных (стегоцефалов) — предков земноводных.

■ Карбон (каменноугольный период) (345-280 млн. лет назад): климат жаркий и влажный (в Северном полушарии), холодный и сухой (в Южном полушарии); материки низменные с обширными болотами, в которых шло образование каменного угля из стволов папоротниковидных. В органическом мире: расцвет древовидных споровых хвощевидных (каламитов), плауновидных (лепидодендронов и сигиллярий) растений и семенных папоротниковидных; появление первых голосеменных (хвойных); расцвет раковинных амеб (фораминифер), морских беспозвоночных, хрящевых рыб (акул); появление на суше первых амфибий, древних пресмыкающихся (котилозавров) и крылатых насекомых; вымирание граптолитов и панцирных рыб.

■ Пермь (280-240 млн. лет назад): усиливается засушливость, наступает похолодание, происходит интенсивное горообразование. В органическом мире: исчезновение лесов из древовидных папоротников; распространение голосеменных (гинкговых, хвойных); начало расцвета стегоцефалов и пресмыкающихся; распространение головоногих моллюсков (аммонитов) и костистых рыб; уменьшение количества видов хрящевых, кистеперых и двоякодышащих рыб; вымирание трилобитов.

❖ Мезозойская эра (240-67 млн. лет назад) — средняя эра в развитии жизни на Земле; делится на 3 периода: триас, юра, мел.

■ Триас (240-195 млн. лет назад): климат засушливый (появляются пустыни); начинается дрейф и разделение континентов (материк Пангея разделяется на Лавразию и Гондвану). В органическом мире: вымирание семенных папоротников; господство голосеменных (саговниковых, гинкговых, хвойных); развитие пресмыкающихся; появление головоногих моллюсков (белемнитов), первых яйцекладущих млекопитающих (триконодонтов) и первых динозавров; вымирание стегоцефалов и многих видов животных, процветавших в палеозойскую эру.

■ Юра (195-135 млн. лет назад): климат засушливый, материки подняты над уровнем моря; на суше большое разнообразие ландшафтов. В органическом мире: появление диатомовых водорослей; господство папоротников и голосеменных растений; расцвет головоногих и двустворчатых моллюсков, пресмыкающихся и гигантских ящеров (ихтиозавров, бронтозавров, диплодоков и др.); появление первых зубастых птиц (археоптериксов); развитие древних млекопитающих.

■ Мел (135—67 млн. лет назад): климат влажный (много болот); во многих районах похолодание; продолжается дрейф континентов; происходит интенсивное отложение мела (из раковин форам инифер). В органическом мире: господство голосеменных растений, сменяющееся их резким сокращением; появление первых покрытосеменных растений, их преобладание во второй половине периода; формирование кленовых, дубовых, эвкалиптовых и пальмовых лесов; расцвет летающих ящеров (птеродактилей и др.); начало расцвета млекопитающих (сумчатых и плацентарных); к концу периода вымирание гигантских ящеров; развитие птиц; появление высших млекопитающих.

❖ Кайнозойская эра (началась 67 млн. лет назад и продолжается по настоящее время) делится на 2 периода: третичный (палеоген и неоген) и четвертичный (антропоген).

■ Третичный период (от 67 до 2,5 млн. лет назад): климат теплый, к концу прохладный; завершение дрейфа континентов; материки приобретают современные очертания; характерно интенсивное горообразование (Гималаи, Альпы, Анды, Скалистые горы). В органическом мире: господство однодольных покрытосеменных и хвойных растений; развитие степей; расцвет насекомых, двустворчатых и брюхоногих моллюсков; вымирание многих форм головоногих моллюсков; приближение видового состава беспозвоночных к современному; широкое распространение костистых рыб, занимающих пресноводные водоемы и моря; дивергенция и расцвет птиц; развитие и расцвет сумчатых и плацентарных млекопитающих, сходных с современными (китообразных, копытных, хоботных, хищных, приматов и др.), в палеогене — начало развития антропоидов, в неогене — появление предков человека (дриопитеков).

■ Четвертичный период (антропоген; начался 2,5 млн. лет назад): резкое похолодание климата, гигантские материковые оледенения (четыре ледниковых периода); формирование ландшафтов современного типа. В органическом мире: исчезновение в результате оледенений многих древних видов растений, господство двудольных покрытосеменных; упадок древесных и расцвет травянистых форм растений; развитие многих групп морских и пресноводных моллюсков, кораллов, иглокожих и др.; вымирание крупных млекопитающих (мастодонт, мамонт и др.); появление, доисторическое и историческое развитие человека: интенсивное развитие коры головного мозга, прямохождение.

Читайте также: