Каковы предпосылки выхода позвоночных на сушу кратко

Обновлено: 02.07.2024

Развитие жизни в море привело к увеличению разнообразия и массы живых существ, что усложнило морские биоценозы и усилило в них биологическую конкуренцию. Это привело к усилению тенденции к расселению, способствовало проникновению жизни в пресные водоемы и на сушу.

В конце силура – начале девона каледонский цикл горообразования существенно изменил земную поверхность, появление высоких хребтов усилило эрозию и снос материала в низины, как следствие обмелели многие водоемы, усилилось их зарастание, местами сопровождавшееся резким снижением содержания кислорода в воде. Это способствовало выработке приспособлений, позволяющих использовать кислород атмосферного воздуха, и одновременно стимулировала попытки собирать пищу на берегу. Наибольшего развития приспособления достигли у девонских кистеперых и двоякодышащих рыб (образование легких, зачатков второго круга кровообращения и т.д.).

Дальнейшие приспособления к наземному образу жизни (преодоление гравитации при движении на суше, дыхание главным образом атмосферным кислородом, поиски и ловля добычи в новых условиях) привели к обособлению от пресноводных кистеперых рыб древнейших земноводных – ихтиостегид. Они напоминали современных хвостатых земноводных, они были настоящей переходной формой между рыбами и амфибиями, они мели парные передние и задние конечности наземного типа, по пять пальцев на каждой конечности, возросли размеры костей поясов в связи с увеличением массы мускулатуры.

Пояс передних конечностей потерял связь с черепом, а тазовый еще не сочленялся с позвоночником, средние части ребер были сильно расширены, здесь прикреплялась туловищная мускулатура, резвившиеся у основания верхних дуг сочленовные отростки обеспечили более прочное соединение позвонков друг с другом, сохранив гибкость. Тела позвонков стали мощнее, но хорда еще сохранялась. У них, по-видимому, уже существовал ротоглоточный механизм нагнетания воздуха в легкие.

Ихтиостегиды сохраняли и рыбьи признаки: сходный с кистеперыми рыбами череп с мощными покровными окостенениями, в которых ветвились каналы органа боковой линии, рыбий хвост. Сохранялись рудименты жаберной крышки и, видимо, имелись внутренние жабры.

Вопрос 1. Когда появились первые наземные растения?
В начале палеозойской эры растения населяют в основном моря, но в ордовике — силуре появляются первые наземные растения — псилофиты (рис. 1).

Рис. 1. Первое наземное растение

Это были небольшие растения, занимающие промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями. Псилофиты имели уже проводящую (сосудистую) систему, первые слабодифференцированные ткани, могли укрепляться в почве, хотя корни еще (как и другие вегетативные органы) отсутствовали. Дальнейшая эволюция растений на суше была направлена на дифференцировку тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование- сосудистой системы (обеспечивающей быстрое поднятие воды на большую высоту).

Вопрос 2. В каком направлении шла эволюция растений на суше?
После появления псилофитов эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствования сосудистой системы (обеспечивающей быстрое перемещение воды на большую высоту). Уже в засушливом девоне широко распространяются хвощи, плауны, папоротникообразные. Еще большего развития достигает наземная растительность в каменноугольном периоде (карбоне), характеризующемся влажным и теплым климатом на протяжении всего года. Появляются голосеменные растения, произошедшие от семенных папоротников. Переход к семенному размножению дал много преимуществ: зародыш в семенах защищен от неблагоприятных условий оболочками и обеспечен пищей, имеет диплоидное число хромосом. У части голосеменных (хвойных) процесс полового размножения уже не связан с водой. Опыление у голосеменных осуществляется ветром, а семена имеют приспособления для распространения животными. Эти и другие преимущества способствовали широкому распространению семенных растений. Крупные споровые растения вымирают в пермском периоде в связи с иссушением климата.

Вопрос 3. Охарактеризуйте эволюцию животных в палеозойскую эру.
Животный мир в палеозойской эре развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигает жизнь в морях. В кембрийском периоде уже существуют все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, громадные хищные ракоскорпионы — вот неполный перечень обитателей кембрийских морей.
В ордовике продолжается совершенствование и специализация основных типов. Впервые обнаруживаются остатки животных, имевших внутренний осевой скелет, — бесчелюстных позвоночных, отдаленными потомками которых являются современные миноги и миксины. Рот этих своеобразных организмов представлял собой простое отверстие, ведущее в пищеваритель¬ный тракт. Передний отдел пищеварительной трубки был пронизан жаберными щелями, между которыми располагались опорные хрящевые жаберные дуги. Бесчелюстные питались организмами, обитающими в илистом дне рек и озер, и детритом (органическими остатками), засасывая пищу ртом. У части бесчелюстных возникло расчленение жаберных дуг, что позволило изменять просвет глотки с помощью жаберной мускулатуры и, следовательно, удерживать попавшую в пищеварительную трубку подвижную добычу.
Появление хватательного ротового аппарата — крупный ароморфоз — вызвало перестройку всей организации позвоночных.
Возникновение парных плавников — конечностей — следующий крупный ароморфоз в эволюции позвоночных.
В силурийском периоде на сушу вместе с псилофитами вышли первые дышащие воздухом животные — членистоногие. В водоемах продолжалось интенсивное развитие низших позвоночных. Предполагается, что позвоночные возникли в мелких пресноводных водоемах и лишь затем переселились в моря. Девонский период ознаменован освоением суши другими членистоногими — пауками; в конце периода появляются первые наземные позвоночные — амфибии (стегоцефалы). В каменноугольном периоде возникают рептилии (котилозавры), летающие насекомые и легочные моллюски. В последнем, пермском периоде палеозойской эры наблюдается быстрое развитие и увеличение систематических групп рептилий; появляются зверозубые пресмыкающиеся — предки млекопитающих.

Вопрос 4. Какие особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками выхода их на сушу?
В силурийском периоде на сушу вместе с псилофитами вышли первые дышащие воздухом животные — членистоногие. В водоемах продолжалось интенсивное развитие низших позвоночных. Предполагается, что позвоночные возникли в мелких пресноводных водоемах и лишь затем переселились в моря. В девоне позвоночные представлены тремя группами: двоякодышащими, лучеперыми и кистеперыми рыбами. Именно кистепёрые рыбы дали развитие наземным позвоночным животным. Кистеперые рыбы были типично водными животными, но могли дышать атмосферным воздухом с помощью примитивных легких, представлявших собой выпячивания стенки кишки. Приспособиться к жизни на суше смогли только кистеперые рыбы. Их плавники представляли собой лопасти, состоящие из отдельных костей с прикрепленными к ним мышцами (рис. 2). С помощью плавников кистеперые рыбы — крупные животные длиной от 1,5 до нескольких метров — могли ползать по дну. Таким образом, они имели две основные предпосылки для перехода в наземную среду обитания - мускулистые конечности и легкие. В конце девона кистеперые рыбы дали начало первым земноводным — стегоцефалам.

Рис. 2. Скелет парного плавника кистеперой рыбы и стегоцефала:
А — плечевой пояс и плавник кистеперой рыбы;
Б — внутренний скелет плавника;
В — скелет передней конечности стегоцефала:
1 — элемент, соответствующий плечевой кости;
2 — элемент, соответствующий лучевой кости;
8 — элемент, соответствующий локтевой кости;
4, 5, 6 — кости запястья; 7 — фаланги пальцев.

Выход растений и животных на сушу – это важнейший этап эволюционного развития органического мира, на протяжении которого живые организмы освоили принципиально новую среду обитания.

История выхода растений и животных на сушу

В палеозое вследствие неоднократного затопления наземных частей континентов образовывались моря небольшой глубины. В них весьма активно развивалась жизнь. Климат значительной части суши того периода можно охарактеризовать как аридный, сухой с высокой температурой воздуха. Количество осадков в то время также было минимальным. При этом некоторые участки территории характеризовались влажным тропическим климатом. Ближе к концу палеозоя климат на планете стал еще более суровым, и это во многом обуславливало закономерности развития растительных организмов.

На рубеже каменноугольного и пермского периодов ледники охватили следующие территории:

Южная Америка, Антарктида;
Африка и Индия;
Южная Австрия.

Биосфера палеозоя того времени оценивается по сведениям, которые были получены на основе исследования осадочных горных пород, и ископаемым остаткам, которые были обнаружены внутри них.

Филогенез – это процесс развития органического мира (в том числе и растений) в различные исторические эпохи протекающий с разнообразными особенностями.

Готовые работы на аналогичную тему

В качестве предков современных наземных растений биологи чаще всего выделяют харовые водоросли. Они имеют ряд признаков анатомии тела, которые объединяют их с высшими растениями. Эта группа водорослей изначально формировалась на дне пресных и соленых водоемов в виде достаточно плотных зарослей.

Существует и другая теория о том, что первопроходцами суши могли стать мохообразные, а именно печеночники, которые обитали на наземных пленках из водорослей в мелководных водоемах и почве.

Этот факт подтверждается тем, что споры позднеордовикских и раннесилурийских отложений имеют много черт сходств со спорами печеночных мхов. При этом каким бы не был предок современных наземных растений, суша должна была покрыться растительностью уже к концу девона. Дело в том, что с начала следующего периода (каменноугольного) на планете Земля образовались уже практически все разновидности осадков.

На континентах в это время накопилось большое количество угля. В связи с этим на пути стока вод образовывались своеобразные растительные фильтры. Если бы такой естественный растительный фильтр не существовал, то остатки растений смешивались с песком и глиной.

В таком случае формировались обломочные породы, которые были обогащены растительными остатками и представляли собой углистые сланцы и углистые песчаниками, а не настоящий уголь.

В связи с этими событиями в начале каменноугольного периода прибрежная полоса была усеяна растениями, которые интенсивно отцеживали весь обломочный материал, сносимый с суши.

Освоение новой среды обитания содействовало возникновению различных адаптаций у многих живых организмов, в том числе и растений.

Возможные причины выхода растений на сушу

Среди основных причин выхода растений на сушу можно отметить:

в процессе жизнедеятельности бактерий сформировались некоторые новые слои почвы;
суша стала более защищенной от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, что было связано с тем, что в атмосфере появился озоновый слой. Это способствовало существенной смене климата;
климат менялся и стал умеренным и более влажным.

Таким образом, считается, что растения вышли на сушу, чтобы избежать поедания растительноядными животными, обитающими в водных пространствах. Также они искали новую почву, которая сформировалась в результате деятельности грибов и лишайников.

Примитивный тип почвы, который создавался строматолитами уже был пригоден для произрастания некоторых растений. Суша накопила большое количество органического вещества.

Тем самым выход растений на сушу стал крупнейшим ароморфозом в развитии жизни на Земле. Такое события было подготовлено предыдущим ходом органической и неорганической эволюции. Среди таких процессов можно выделить:

почвообразование;
накопление в атмосфере молекулярного кислорода;
формирование озонового экрана;
процесс дифференцировки клеток.

Считается, что сухопутные растений произошли от зеленых водорослей, так как в их клетках был обнаружен хлорофилл. Неизвестная предковая форма дала две эволюционные ветви: одна из них привела к возникновению риниофитов, а другая – к появлению мхов.

Первыми наземными растениями стали риниофиты, которые не имели отчетливого деления на стебли, корни, листья. Они занимали промежуточное положение между водорослями и наземными растениями.

У таких растений развивалась покровная и проводящая ткань, которая обеспечила им защиту от высыхания в наземно-воздушной среде и позволяли транспортировать растворы питательных веществ.

У наземных растений преобладал спорофит или то поколение, которое дает бесполые клетки или споры. У наземных растений также развивались специализированные функции. Например, в стеблях появились проводящие пучки, которые находились на нижней части побегов. Эти пучки напоминали корневые волоски. В дальнейшем происходила более сложная эволюция процессов размножения растений, которая привела к появлению настоящих современных наземных растений, имеющих возможности к более качественной адаптации к условиям суши и ее освоению.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Раздел 5. История развития жизни на Земле

Тема 5.1. Развитие органического мира.

Основные понятия и термины по теме: кайнозойская эра, протерозойская эра, четвертичный период, оледенения, каменноугольный период, псилофиты .

План изучения темы

1.Характеристика каждой эры (по таблице)

Краткое содержание:

История нашей планеты условно разделена на различные промежутки времени. Из них наиболее продолжительны эры, затем следуют периоды, эпохи. Границы между эрами установлены не случайно, так как именно в эти промежутки времени на Земле происходили глобальные геологические процессы, сопровождающиеся изменениями лика планеты, ее органического мира.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какие крупнейшие ароморфозы произошли в палеозое?

2. Каковы предпосылки выхода позвоночных на сушу?

3. На какой период приходится расцвет стегоцефалов?

4. Когда появились первые пресмыкающиеся?

5. Приведите примеры мезозойских ароморфозов.

6. Какие группы животных и растений господствуют в кайнозое?

7.Когда появились первые наземные растения?

8. В каком направлении шла эволюция растений на суше?

9. Охарактеризуйте эволюцию животных в палеозойскую эру.

10. Какие особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками выхода их на сушу?

Тема 5.2. Гипотезы происхождения жизни.

Основные понятия и термины по теме: биогенез, абиогенез, самозарождение , креационизм, панспермия, биохимическая эволюция, коацерваты.

План изучения темы

1. История развития взглядов на происхождение жизни.

2. Гипотеза панспермии

3. Гипотеза биохимической эволюции

Краткое изложение темы:

1. История развития взглядов на происхождение жизни.

Существует две точки зрения: биогенез - все живое произошло от живого; абиогенез - все живое произошло от неживого;

Выдающийся древнегреческий ученый и мыслитель Аристотель допускал возможность самозарождения организмов. В 1661 г. итальянский естествоиспытатель и врач Ф. Реди (1626-1698) проделал серию оригинальных опытов. Он накрывал сосуды с мясом кисеей, чтобы на него не могли садиться мухи. На его поверхности так и не появились личинки мясных мух.Это доказывало невозможность самозарождения насекомых. Дж. Нидхем — исследователь из Ирландии, прокипятил мясо в закрытом сосуде, полагая, что высокая температура убьет все зародыши. Но несколько дней спустя в мясном бульоне были обнаружены микроорганизмы. Для ученых того времени это послужило доказательством зарождения живого из неживой материи.Против выступил итальянский натуралист Л. Спалланцани (1729—1799), проделал тот же опыт, но после кипячения запаял колбу. В этих условиях микроорганизмы не появились в сосуде. Окончательно теория самозарождения организмов была развенчена блестящими работами французского микробиолога Луи Пастера (1822-1895). В 1862 г. Л. Пастер получил премию французской Академии наук за серию исследований, которыми ученый доказал, что брожение и гниение вызываются бактериями, а не химическими агентами.

Широкое хождение в научной среде имела концепция креационизма . Приверженцы этой теории креационисты считали, что все живые организмы появились на Земле по воле Бога.

2. Гипотеза панспермии . В 1865 г. немецкий ученый Г.Рихтер (1818 — 1876) предложил гипотезу панспермии. Окончательно она была сформулирована в 1895 г. шведским ученым С.Аррениусом (1859—1927). Согласно гипотезе, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости спор бактерий к радиации, высокому вакууму, низким (близким к абсолютному нулю) и высоким температурам.

В 1953 г. американский биохимик Стенли Миллер и физик Гарольд Юри смогли экспериментально смоделировать те условия, которые существовали на Земле приблизительно 4 млрд лет назад. В специальной установке (аппарат Миллера) они подвергли смесь метана, аммиака, воды и водорода действию электрических разрядов. В результате блестящих опытов были получены аминокислоты:глицин, аланин, глутаминовая и аспаргиновая кислоты.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. В чем заключается суть идеи о самозарождении жизни?

2. Каким образом Л. Пастер доказал несостоятельность теории самозарождения организмов?

3. Охарактеризуйте главную идею теории химической эволюции А. И. Опарина.

4. Что такое коацерваты?

5. В чем заключается сущность гипотезы панспермии?

6. Охарактеризуйте представления античных философов о возникновении жизни.

Тема 5.3. Эволюция человека

Основные понятия и термины по теме: креационизм, дарвинизм, раса, австролопитек, человек умелый, человек прямоходящий, неандертальцы, кроманьонцы, рудименты, атавизмы.

План изучения темы

1. Современные гипотезы о происхождении человека.

2. Доказательства родства человека с млекопитающими животными. Эволюция человека.

3. Единство происхождения человеческих рас.

Краткое содержание темы:

1. Современные гипотезы о происхождении человека.

Существуют две основные теории происхождения человека: теория божественного сотворения – креационизм и теория эволюционного происхождения – дарвинизм. В креационизме также рассматриваются несколько гипотез. Например, согласно древним мифам люди произошли от богов, которые вступали в связь божественными сущностями другого плана. Самая популярная версия – это создание человека единым Богом. Дарвинизм – появление человека в результате естественного отбора. Дарвинизм предполагает, что человек произошел от высокоразвитых обезьян, которые научившись держать в руках палку, стали на обе ноги и начали вести гуманный образ жизни. Теория Дарвина имеет под собой основательную базу фактов, антропологических данных, сравнительных признаков и представляет собой хорошо выстроенную научную систему.

2. Доказательства родства человека с млекопитающими животными. Эволюция человека.

Согласно современной систематике, человек разумный (Homo sapiens) относится к типу хордовых, подтипу позвоночных, классу млекопитающих, отряду приматов, семейству людей. Основные из них: четырехкамерное сердце, левая дуга аорты, сильно развитая кора переднего мозга, дифференцированная альвеолярная зубная система с возрастной сменой зубов, сохранившиеся участки волосяного покрова, молочные железы. Длительное развитие эмбриона в теле матери, питание и газообмен которого происходит через плаценту, свидетельствует о принадлежности человека к высшим, или плацентарным, млекопитающим у человека. Согласно современным научным представлениям, предки человека отделились от других узконосых обезьян более 30 млн. лет назад, от гиббоновых — около 20 млн. лет назад. Эволюция предков человека прослежена примерно с 3 — 4 млн лет назад, когда в саваннах Восточной Африки обитали австралопитеки (от лат. Australis — южный, pithecium — обезьяна).Хождение на двух ногах было важнейшим, а может, и единственным способом его передвижения. Человек умелый (Homo habilis) начал отделяться около3 млн. лет назад. Он перешел на питание более мягкой и разнообразной растительной и животной пищей. Этот вид был назван человеком умелым, так как он изготовлял каменныеорудия труда, которые были обнаружены вместе с его останками в ущелье Олдовай Восточной Африки. Следующий предок человека- Человек прямостоячий (Homo erectus) . Прямостоячий человек изготовлял более сложные орудия не только из гальки, но и из крупных камней, отбивая от них куски. Наблюдается увеличение размеров головного мозга.

Неандерталец (Homo sapiens neanderthalensis) - Череп у него был гораздо массивнее, длиннее и уже, чем у современного человека, с массивными надбровными дугами. Его относят к древнейшим людям (палеоантропам). Сохранились их наскальные рисунки, огнем не пользовались.

Современные люди (Homo sapiens) , или кроманьонцами (по названию пещеры Кро-Маньон на юге Франции), обладали хорошо развитым мозгом (1590 см3). Их череп имел прямой лоб, надбровный валик отсутствовал. Они были довольно агрессивными. Кроманьонцы обладали членораздельной речью, о чем свидетельствует хорошо развитый подбородочный выступ, наибольшая по сравнению с неандертальцем площадь отделов больших полушарий, где расположены двигательные речевые центры. С помощью речи кроманьонцы могли обмениваться личным опытом, обсуждать результаты совместных охот, планировать свои дальнейшие действия.

3. Единство происхождения человеческих рас.

Человеческие расы — это сложившиеся в процессе биологической эволюции группы людей внутри вида Homo sapiens. Принадлежность человека к той или иной расе определяется особенностями его генотипа и фенотипа. Представители разных рас принадлежат к одному и тому же виду и при скрещивании дают плодовитое потомство.

Существуют три расы: европеоидная (евразийская), экваториальная (австрало-негроидная), монголоидная (азиатско-американская). Причиной образования рас было географическое расселение и последующая географическая изоляция людей. Расовые признаки носили адаптивный характер, что в современном обществе утратило свое значение.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какими чертами отличаются человеческие расы?

2. Чем можно объяснить устойчивость расовых признаков?

3. Как можно объяснить возникновение человеческих рас?

4. Как разные человеческие расы распространены по Земле?

5. Докажите, что все человеческие расы принадлежат одному виду — человеку разумному.

6. Какими чертами обладали австралопитеки?

7. Выскажите свое мнение о различных причинах перехода австралопитека к прямохождению.

8. Какие черты позволяют считать их наиболее древними нашими родственниками?

9. Почему естественный отбор в эволюции человека постепенно уплачивал свое значение?

10. Перечислите подвиды древнейших людей.

11. Где были обнаружены их остатки?

12. Какими особенностями обладали неандертальцы?

13. Какими эволюционными преимуществами обладали кроманьонцы по сравнению с неандертальцами?

Читайте также: