Реферат на тему протерозойская эра по биологии

Обновлено: 05.07.2024

Протерозойская эра или протерозой — это самый длинный эон в истории нашей планеты, охватывающий временной отрезок от 2500 до 541 млн лет назад.

Протерозой условно делят на 3 периода:

1. Палеопротерозой, главными характеристиками которого выступают появление эукариотических организмов и первая стабилизация континентов. Продолжительность — 900 млн лет.
2. Мезопротерозой, ознаменовавшийся распадом суперконтинента Колумбия, образованием суперконтинента Родиния и эволюцией полового размножения. Длительность — 600 млн лет.
3. Неопротерозой, основными событиями которого стало исчезновение древнего суперокеана Мировия, распад Родинии на 8 фрагментов и полное покрытие планеты льдом.

В ходе протерозойской эры образовалась плодородная почва, появились многоклеточные организмы, сформировался современный объем мирового океана. В это же время у планеты появился озоновый слой, имеющий большое значение для развития жизни.

Климат и география

В начале протерозоя поверхность Земли была, практически, пустой. Рельеф выглядел неоднородным: горные образования сменялись пустынями и часто встречающимися ледниками.

Климат протерозойской эры постоянно менялся. Подтверждением этим догадкам служат многочисленные следы озер, пустынь, гор. Считается, что в середине эпохи могло происходить уменьшение парникового эффекта, из-за чего температура поверхности Земли значительно понизилась. При этом и воздействие солнечных лучей было на 11 % меньше, чем в наши дни.

Сниженная активность Солнца и снижение испарений послужило причиной прогресса в образовании льдов, наступления ледникового периода.

Подземные процессы тоже не отличались спокойствием. В это время шло активное формирование осадочных пород, которые в дальнейшем стали основой для слюды, никелевой и железной руды, золота, каолина, талька, графита и мрамора. Кроме того, на Земле действовало несколько мощных вулканов.

Растительный мир

Видовое разнообразие растительного мира более характерно для конца ледникового периода, когда ледники начали таять, а условия на Земле стали более комфортными для развития жизни.

Животный мир

Начало протерозоя — это эпоха одноклеточных бактерий, не обладавших клеточным ядром и мембранными органоидами. Они были единственными представителями фауны, существовали на участках частичного затопления рядом с водоемами и на суше.

В середине периода изменения климата спровоцировали появление многоклеточных организмов: например, кишечнополостных животных, кольчатых червей, членистоногих, моллюсков. Геологические раскопки подтвердили существование в протерозое животных с известковыми раковинами — вывод был сделан по описаниям особенностей внешнего вида и структуры найденных остатков древнего мрамора.

Материалом для зарождения большинства живых организмов стали микроскопически маленькие комочки цитоплазмы, изначально находившиеся в морской воде.

Перед тем, как планета покрылась огромными массивами льда, на ее поверхности успели образоваться губки — тип морских многоклеточных животных, не имеющих настоящих органов и тканей, питающихся путем фильтрации воды.

а — Eurypterus. б — Mixoptcrus. Обе формы изображены со спинной (слева) и брюш­ной (справа) стороны.

Рис. 4. Примитивные бесчерепные:

1—хорда; 2—нервная трубка; 3—ротовое отверстие; 4—глотка, 5—эндостиль; б—наджаберная борозда; 7— жаберные щели; 8—печеночный выпоет; 9—кишечник; 10 — анальное отверстие; 11 — миомеры; 12 — брюшная аорта; 13 — спинная аорта; 14 — жаберные артерии.

Рис. 5. Панцирные рыбы (плакодермы): а—панцирь Dinichthya; б—Pterichthya.

Рис. 6. Акантодия Climatius.

Рис. 7. Палеодиктиоптера (Palaeodiolyoptera).

Рис. 8. Типичный представитель котилозавров

Рис. 9. Парейазавр

Рис. 10. Основные типы черепа амниот:

а—анапсидный; в—синапсидный; в—диапспдный; г—черепахи; д—ящерицы; е— птицы; 1—височные окна; 2—височные вырезки; 3—заднеглазничная кость; 4— чешуйчатая кость; 5 — скуловая кость; 6 — квадратноскуловая кость: 7 — квадратная кость. Стрелками указаны направления филогенетических преобразований.

Рис. 11. Эдафозавр

Рис. 12. Иностранцевия

Ряд последовательных преобразований нижней челюсти

Рис. 18. Рамфоринх

Рис. 19. Госперорнис

Рис. 20. Уинтатерий

Рис. 21, Бронтотерий.

Рис. 22. Индрикотерий.

Рис. 23. Диатрима

Рис. 24. Гиппарион.

Рис. 25. Большерогий олень.

Б. Масштабы Геологического Времени

В. Основные Подразделения Геологической Истории Земли

Развитие жизни в криптозое.

Б. Отложения Криптозоя

В. Резкое Увеличение Богатства Ископаемой Фауны

Эволюционное развитие организмов исследуется целым рядом наук, рассматривающих разные аспекты этой фундаментальной проблемы естествознания. Ископаемые остатки животных и растений существовавших на Земле в прошедшие геологические эпохи, изучает палеонтология, которую и следует поставить на первое место среди наук, непосредственно связанных с исследованием эволюции органического мира. Изучая остатки древних форм и сопоставляя их с ныне живущими организмами, палеонтологи реконструируют облик, образ жизни и родственные связи вымерших животных и растений, определяют время их существования и на этой основе воссоздают филогенез — истори­ческую преемственность разных групп организмов, их эволюционную историю. Однако в решении этих сложных проблем палеонтология должна опираться на данные и выводы многих других наук, относящихся к кругу биологических, геологических и географических дисциплин (сама палеонтология, изучая ископаемые остатки организмов, нахо­дится как бы на стыке биологии и геологии). Для понимания условий жизни древних организмов, определения времени их существования и закономерностей перехода их остатков в ископаемое состояние палеонтология использует данные таких наук, как историческая геология, стратиграфия, палеогеография, палеоклиматология и др. С другой стороны, для анализа строения, физиологии, образа жизни и эволюции вымерших форм необходимо опираться на детальное зна­ние соответствующих сторон организации и биологии ныне существую­щих организмов. Такое знание дают прежде всего работы в области сравнительной анатомии. Одной из основных задач сравнительной анатомии явля­ется установление гомологии органов и структур у разных видов. Под гомологией понимается сходство, основанное на родстве; нали­чие гомологичных органов доказывает прямые родственные связи об­ладающих ими организмов (как предков и потомков или как потомков общих предков). Гомологичные органы состоят из сходных элемен­тов, развиваются из сходных эмбриональных зачатков и занимают сходное положение в организме. Развивающаяся ныне функциональная анатомия, а также срав­нительная физиология дают возможность подойти к пониманию функционированля органов у вымерших животных. В анализе строе­ния, жизнедеятельности и условий существования вымерших орга­низмов ученые опираются на принцип актуализма, выдвинутый гео­логом Д. Геттоном и глубоко разработанный одним из крупнейших геологов XIX в. — Ч. Лайелем. Согласно принципу актуализма, закономерности и взаимосвязи, наблюдаемые в явлениях и объектах неорганического и органического мира в дате время, действовали и в прошлом (а отсюда “настоящее есть ключ к познанию прошлого”). Конечно, этот принцип является допущением, но, вероятно, он верен в большинстве случаев (хотя всегда нужно принимать во внимание возможность какого-то своеобразия в протекании тех или иных процессов в прошлом по сравнению с современ­ностью). Палеонтологическая летопись, представленная ископаемыми ос­татками вымерших организмов, имеет пробелы, иногда очень круп­ные, обусловленные специфичностью условий захоронения остатков организмов и крайней редкостью совпадения всех необходимых для этого факторов. Для воссоздания филогенеза организмов во всей полноте, для реконструкции многочисленных “недостающих звеньев” па родословном древе (графическом изображе­нии филогенеза) чисто палеонтологические данные и методы оказы­ваются во многих случаях недостаточными. Здесь приходит на помощь так называемый метод тройного параллелизма, введенный в науку известным немецким ученым Э. Геккелем и основанный на сопоставлении палеонтологических, сравнительно-анатомических и эмбриологических данных. Геккель исходил из сформулированного им “основного биогенетического закона”, гласящего, что онтогенез (индивидуальное развитие организма) есть сжатое и сокращенное повторение филогенеза. Следовательно, изучение индивидуального развития современных организмов позволяет в какой-то мере судить о ходе эволюционных преобразований их далеких предков, в том числе и не сохранившихся в палеонтологической летописи. Позднее А. Н. Северцов в своей теории филэмбриогенезов показал, что соотношение онтогенеза и филогенеза гораздо сложнее, чем считал Э. Геккель. В действительности не филогенез творит индивидуальное развитие (новые эволюционные приобретения удлиняют онтогенез, прибавляя новые стадии), как полагал Геккель, а, наоборот, наследственные изменения хода онтогенеза приводят к эволюционным перестройкам (“филогенез есть эволюция онтогенеза”). Лишь в некоторых частных случаях, когда эволюционная перестрой­ ка какого-либо органа происходит посредством изменения поздних стадий его индивидуального развития, т. е. новые признаки формируются в конце онтогенеза (такой способ эволюционной перестройки онтогенеза Северцов назвал анаболией), действительно наблюдается такое соотношение между онтогенезом и филогенезом, которое описы­вается биогенетическим законом Геккеля. Только в этих случаях можно привлекать эмбриологические данные для анализа филогенеза. Сам А. Н. Северцов дал интересные примеры реконструкции гипо­ тетических “недостающих звеньев” в филогенетическом древе. Изучение онтогенезов современных организмов имеет еще и другое, не менее важное для анализа хода филогенеза значение: оно позволяет выяснить, какие изменения онтогенеза, “творящие эволюцию”, возможны, а какие — нет, что дает ключ к пониманию конкретных эволюционных перестроек.

Для понимания сущности эволюционного процесса, для причинного анализа хода филогенеза самое первостепенное значение имеют выводы эволюционистики — науки, называемой также теорией эво­люции или дарвинизмом, по имени великого создателя теории естественного отбора Ч. Дарвина. Эволюционистика, изучающая сущность, механизмы, общие закономерности и направления эволюционного процесса, является теоретической базой всей современной биологии. По сути дела, эволюция организмов представляет собой форму суще­ствования живой материи во времени, и все современные проявления жизни, на любом уровне организации живой материи, могут быть поняты лишь с учетом эволюционной предыстории. Тем в большей мере важны основные положения теории эволюции для изучения фило­генеза организмов.

Перечисленные науки отнюдь не исчерпывают перечень научных дисциплин, причастных к изучению и анализу развития жизни на Земле в прошедшие геологические эпохи. Для понимания видо­вой принадлежности ископаемых остатков и преобразований видов организмов во времени чрезвычайно важны выводы систематики; для анализа смены фаун и флор в геологическом прошлом — данные биогеографии.

Особое место занимают вопросы происхождения человека и эволюции его ближайших предков, имеющей некоторые специфические особенности по сравнению с эволюцией других высших животных, благодаря развитию трудовой деятельности и социальности.

Масштабы Геологического Времени

Изучая эволюцию организмов, необходимо иметь представление о ее ходе во времени, о продолжительности тех или иных ее этапов. Историческая последовательность образования осадочных по­род, т. е. их относительный возраст, в данном районе устанавлива­ется сравнительно просто: породы, возникшие позднее, отлагались поверх более ранних пластов.

Соответствие относительного возраста пластов осадочных пород в разных регионах можно определить, сопоставляя сохранившиеся в них ископаемые организмы (палеонто­логический метод, основы которого были заложены в конце XVIII — начале XIX в. работами английского геолога У. Смита). Обычно среди ископаемых организмов, характерных для каждой эпохи, удается выделить несколько наиболее обычных, многочисленных и широко распространенных видов - такие виды получили название руководящих ископаемых.

Как правило, абсолютный возраст осадочных пород, т. е. проме­жуток времени, прошедший со времени их образования, непосредственно установить нельзя. Информация для определения абсолютного возраста содержится в изверженных (вулканических) породах, которые возникают из остывающей магмы.

Абсолютный возраст изверженных пород можно определить по содержанию в них радиоактивных элементов и продуктов их распада. Радиоактивный распад начинается в изверженных породах с момента их кристаллизации из расплавов магмы и продолжается с постоянной скоростью до тех пор, пока все запасы радиоактивных элементов не будут исчерпаны.

Поэтому, определив содержание в горной породе того или иного радиоактивного элемента и продуктов его распада и, зная скорость распада, можно достаточно точно (с воз­можностью ошибки около 5%) вычислить абсолютный возраст дан­ной породы. Для осадочных пород приходится принимать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород. Длительное и кропотливое изучение относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, потре-бовавшее напряженной работы нескольких поколений геологов и палеонтологов, позволило наметить основные вехи геологической истории Земли. Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологи­ческого (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, приводящие к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразова­тельные процессы, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры. Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегу­лярно, продолжительность различных эпох, периодов и эр различна. Обращает на себя внимание огромная длительность древнейших гео­логических эр ( археозойской и протерозойской ), которые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого подразделения). Это обусловлено в первую очередь самим фактором времени — древностью отложений археозоя и протерозоя, подвергшихся за свою длительную историю значительному метаморфизму и разрушению, стершим существовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни. Отложения архейской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов; по этому признаку археозой и протерозой объединяют под названием “криптозой” (этап скрытой жизни) противопоставляя объединению трех последующих эр — “фанерозой” (этап явной, наблюдаемой жизни). Возраст Земли определяется различными учеными по-разному, но можно указать на приближенную цифру 5 млрд. лет.

Развитие жизни в криптозое.

Эры, относящиеся к криптозою, — археозойская и протерозой­ская — вместе продолжались более 3,4 млрд. лет; т. о. криптозой составляет не менее 7/8 всей геологической истории. Однако в отложениях криптозоя сохранилось чрезвычай­но мало ископаемых остатков орга­низмов, поэтому представле­ния ученых о первых этапах развития жиз­ни в течение этих огромных промежутков времени в значительной сте­пени гипотетичны.

Древнейшие остатки организмов были найдены в осадочных толщах Ро­дезии, имеющих возраст 2,9—3,2 млрд. лет. Там обнаруже­ны сле­ды жизнедеятельности водорослей (вероятно, сине-зеленых), что убедительно свидетельст­вует, что около 3 млрд. лет назад на Земле уже существовали фотосинтезирующие организмы — водоросли. Очевидно, появление жизни на Зем­ле должно было произойти значи­тельно раньше,— может быть, 3,5— 4 млрд. лет назад. Наиболее из­вестна среднепротерозойская флора (нитчатые формы длиной до несколь­ких сотен микрометров и толщиной 0,6—16 мкм, имеющие различное строение, одноклеточные микроорганизмы (Рис.1), диаметром 1—16 мкм, также различного строения), остатки которой были обнаружены в Канаде —в кремнистых сланцах на северном бе­регу озера Верхнего. Возраст этих отложений составляет около 1,9 млрд. лет.

Пример найденных ископаемых останков простейших

В осадочных породах, образовавшихся в промежутке времени между 2 и 1 млрд. лет назад, часто встречаются строматолиты, что говорит о широком распространении и активной фотосинтезирующей и рифостроительной деятельности сине-зеленых водорослей в этот период.

Следующий важнейший рубеж в эволюции жизни документируется рядом находок ископаемых остатков в отложениях, имеющих возраст 0,9—1,3 млрд. лет, среди которых найдены прекрасной сохран­ности остатки одноклеточных организмов размером 8—12 мкм, в ко­торых удалось различить внутриклеточную структуру, похожую на ядро; обнаружены также стадии деления одного из видов этих одноклеточных организмов, напо­минающие стадии митоза — способа деления эукариотических (т. е. имеющих ядро) клеток.

Если интерпретация описанных ископаемых остатков правильна, это означает, что около 1,6—1,35 млрд. лет назад эволюция организ­мов прошла важнейший рубеж — был достигнут уровень организации эукариот.

Первые следы жизнедеятельности червеобразных многоклеточных животных известны из позднерифейских отложений. В вендское время (650—570 млн. лет назад) существовали уже разнообразные живот­ные, вероятно, принадлежавшие к различным типам. Немногочисленные отпечатки мягкотелых вендских животных известны из разных районов земного шара. Ряд интерес­ных находок был сделан в позднепротерозойских отложениях на тер­ритории бывшего СССР.

Наиболее известна богатая позднепротерозойская ископаемая фауна, обнаруженная Р. Сприггом в 1947 г. в Центральной Австралии. Исследовавший эту уникальную фауну М. Глесснер считает, что она включает примерно три десятка видов очень разнообразных многоклеточных животных, относящихся к разным типам (Рис. 2).

Рис. 2. Реконструкция фауны Эдиакары:

1—10—кишечно-полостные; 11—14—плоские и кольчатые черви; 15—16—членистоногие; 17—иглокожие; 18 — шарообразные студенистые организмы.

Большинство форм принадле­жит, вероятно, к кишечно-полостным. Это медузоподобные организмы, вероятно “парившие” в толще воды, и прикрепленные к морскому дну полипоидные формы, одиночные или колониальные, напоминающие современных альционарий, или морские перья. Замечательно, что все они, как и другие животные эдиакарской фауны, лишены твердого скелета.

Кроме кишечно-полостных, в кварцитах Паунд, вмещающих эдиакарскую фауну, найдены останки червеобразных животных, причисляемых к плоским и кольчатым червям. Некоторые виды организмов интерпре­тируются как возможные предки членистоногих. Наконец, имеется це­лый ряд ископаемых остатков неизвестной таксономической принад­лежности. Это указывает на огромное распространение фау­ны многоклеточных мягкотелых животных в вендское время,

Поскольку вендская фауна столь разнообразна и включает довольно высокоорганизованных животных, очевидно, что до ее возник­новения эволюция продолжалась уже достаточно долго. Вероятно, многоклеточные животные появились значительно рань­ше — где-то в промежутке 700—900 млн. лет назад.

Резкое Увеличение Богатства Ископаемой Фауны

Граница между протерозойской и палеозойской эрами (т. е. меж­ду криптозоем и фанерозоем) отмечается поразительным измене­нием в составе и богатстве ископаемой фауны. Внезапно (другого слова здесь, пожалуй, и не подберешь) после толщ верхнего протерозоя, почти лишенных следов жизни, в осадочных породах кембрия (первого периода палеозойской эры), начиная с самых нижних горизонтов, появляется огромное разнообразие и обилие остатков ископаемых организмов. Среди них остатки губок, плеченогих, моллюсков, представителей вымершего типа археоциат, членистоногих и других групп. К концу кембрия появляются почти все известные ти­пы многоклеточных животных. Этот внезапный “взрыв формообразо­вания” на границе протерозоя и палеозоя — одно из самых загадоч­ных, до сих пор полностью не разгаданных, событий в истории жизни на Земле. Благодаря этому начало кембрийского периода является столь заметной вехой, что нередко все предшествующее время в геологической истории (т. е. весь криптозой) именуют "докембрием.

Вероятно, обособление всех основных типов животных произошло в верхнем протерозое, в промежутке времени 600—800 млн. лет назад. Примитивные представители всех групп многоклеточных животных были небольшими лишенными скелета организмами. Продолжавшееся накопление кислорода в атмосфере и увеличение мощности озонового экрана к концу протерозоя позволили животным, как указано выше, увеличить размеры тела и приобрести скелет. Организмы получили возможность широко расселиться на малых глубинах различных водоемов, что повело к значительному повышению разнообразия форм жизни.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

А.Предисловие

Б. Масштабы Геологического Времени

В.Основные Подразделения Геологической Истории Земли

Развитие жизни в криптозое.

А. Предисловие

Б. Отложения Криптозоя

В. Резкое Увеличение Богатства Ископаемой Фауны

Эволюционное развитие организмов исследуется целым рядом наук, рассматривающих разные аспекты этой фундаментальной проблемы естествознания. Ископаемые остатки животных и растений существовавших на Земле в прошедшие геологические эпохи, изучает палеонтология, которую и следует поставить на первое место среди наук, непосредственно связанных с исследованием эволюции органического мира. Изучая остатки древних форм и сопоставляя их с ныне живущими организмами, палеонтологи реконструируют облик, образ жизни и родственные связи вымерших животных и растений, определяют время их существования и на этой основе воссоздают филогенез — истори­ческую преемственность разных групп организмов, их эволюционную историю. Однако в решении этих сложных проблем палеонтология должна опираться на данные и выводы многих других наук, относящихся к кругу биологических, геологических и географических дисциплин (сама палеонтология, изучая ископаемые остатки организмов, нахо­дится как бы на стыке биологии и геологии). Для понимания условий жизни древних организмов, определения времени их существования и закономерностей перехода их остатков в ископаемое состояние палеонтология использует данные таких наук, как историческая геология, стратиграфия, палеогеография, палеоклиматология и др. С другой стороны, для анализа строения, физиологии, образа жизни и эволюции вымерших форм необходимо опираться на детальное зна­ние соответствующих сторон организации и биологии ныне существую­щих организмов. Такое знание дают прежде всего работы в области сравнительной анатомии. Одной из основных задач сравнительной анатомии явля­ется установление гомологии органов и структур у разных видов. Под гомологией понимается сходство, основанное на родстве; нали­чие гомологичных органов доказывает прямые родственные связи об­ладающих ими организмов (как предков и потомков или как потомков общих предков). Гомологичные органы состоят из сходных элемен­тов, развиваются из сходных эмбриональных зачатков и занимают сходное положение в организме. Развивающаяся ныне функциональная анатомия, а также срав­нительная физиология дают возможность подойти к пониманию функционированля органов у вымерших животных. В анализе строе­ния, жизнедеятельности и условий существования вымерших орга­низмов ученые опираются на принцип актуализма, выдвинутый гео­логом Д. Геттоном и глубоко разработанный одним из крупнейших геологов XIX в. — Ч. Лайелем. Согласно принципу актуализма, закономерности и взаимосвязи, наблюдаемые в явлениях и объектах неорганического и органического мира в дате время, действовали и в прошлом (а отсюда “настоящее есть ключ к познанию прошлого”). Конечно, этот принцип является допущением, но, вероятно, он верен в большинстве случаев (хотя всегда нужно принимать во внимание возможность какого-то своеобразия в протекании тех или иных процессов в прошлом по сравнению с современ­ностью). Палеонтологическая летопись, представленная ископаемыми ос­татками вымерших организмов, имеет пробелы, иногда очень круп­ные, обусловленные специфичностью условий захоронения остатков организмов и крайней редкостью совпадения всех необходимых для этого факторов. Для воссоздания филогенеза организмов во всей полноте, для реконструкции многочисленных “недостающих звеньев” па родословном древе (графическом изображе­нии филогенеза) чисто палеонтологические данные и методы оказы­ваются во многих случаях недостаточными. Здесь приходит на помощь так называемый метод тройного параллелизма, введенный в науку известным немецким ученым Э. Геккелем и основанный на сопоставлении палеонтологических, сравнительно-анатомических и эмбриологических данных. Геккель исходил из сформулированного им “основного биогенетического закона”, гласящего, что онтогенез (индивидуальное развитие организма) есть сжатое и сокращенное повторение филогенеза. Следовательно, изучение индивидуального развития современных организмов позволяет в какой-то мере судить о ходе эволюционных преобразований их далеких предков, в том числе и не сохранившихся в палеонтологической летописи. Позднее А. Н. Северцов в своей теории филэмбриогенезов показал, что соотношение онтогенеза и филогенеза гораздо сложнее, чем считал Э. Геккель. В действительности не филогенез творит индивидуальное развитие (новые эволюционные приобретения удлиняют онтогенез, прибавляя новые стадии), как полагал Геккель, а, наоборот, наследственные изменения хода онтогенеза приводят к эволюционным перестройкам (“филогенез есть эволюция онтогенеза”). Лишь в некоторых частных случаях, когда эволюционная перестрой­ ка какого-либо органа происходит посредством изменения поздних стадий его индивидуального развития, т. е. новые признаки формируются в конце онтогенеза (такой способ эволюционной перестройки онтогенеза Северцов назвал анаболией), действительно наблюдается такое соотношение между онтогенезом и филогенезом, которое описы­вается биогенетическим законом Геккеля. Только в этих случаях можно привлекать эмбриологические данные для анализа филогенеза. Сам А. Н. Северцов дал интересные примеры реконструкции гипо­ тетических “недостающих звеньев” в филогенетическом древе. Изучение онтогенезов современных организмов имеет еще и другое, не менее важное для анализа хода филогенеза значение: оно позволяет выяснить, какие изменения онтогенеза, “творящие эволюцию”, возможны, а какие — нет, что дает ключ к пониманию конкретных эволюционных перестроек.

Для понимания сущности эволюционного процесса, для причинного анализа хода филогенеза самое первостепенное значение имеют выводы эволюционистики — науки, называемой также теорией эво­люции или дарвинизмом, по имени великого создателя теории естественного отбора Ч. Дарвина. Эволюционистика, изучающая сущность, механизмы, общие закономерности и направления эволюционного процесса, является теоретической базой всей современной биологии. По сути дела, эволюция организмов представляет собой форму суще­ствования живой материи во времени, и все современные проявления жизни, на любом уровне организации живой материи, могут быть поняты лишь с учетом эволюционной предыстории. Тем в большей мере важны основные положения теории эволюции для изучения фило­генеза организмов.

Перечисленные науки отнюдь не исчерпывают перечень научных дисциплин, причастных к изучению и анализу развития жизни на Земле в прошедшие геологические эпохи. Для понимания видо­вой принадлежности ископаемых остатков и преобразований видов организмов во времени чрезвычайно важны выводы систематики; для анализа смены фаун и флор в геологическом прошлом — данные биогеографии.

Особое место занимают вопросы происхождения человека и эволюции его ближайших предков, имеющей некоторые специфические особенности по сравнению с эволюцией других высших животных, благодаря развитию трудовой деятельности и социальности.

Масштабы Геологического Времени

Изучая эволюцию организмов, необходимо иметь представление о ее ходе во времени, о продолжительности тех или иных ее этапов. Историческая последовательность образования осадочных по­род, т. е. их относительный возраст, в данном районе устанавлива­ется сравнительно просто: породы, возникшие позднее, отлагались поверх более ранних пластов.

Соответствие относительного возраста пластов осадочных пород в разных регионах можно определить, сопоставляя сохранившиеся в них ископаемые организмы (палеонто­логический метод, основы которого были заложены в конце XVIII — начале XIX в. работами английского геолога У. Смита). Обычно среди ископаемых организмов, характерных для каждой эпохи, удается выделить несколько наиболее обычных, многочисленных и широко распространенных видов - такие виды получили название руководящих ископаемых.

Как правило, абсолютный возраст осадочных пород, т. е. проме­жуток времени, прошедший со времени их образования, непосредственно установить нельзя. Информация для определения абсолютного возраста содержится в изверженных (вулканических) породах, которые возникают из остывающей магмы.

Абсолютный возраст изверженных пород можно определить по содержанию в них радиоактивных элементов и продуктов их распада. Радиоактивный распад начинается в изверженных породах с момента их кристаллизации из расплавов магмы и продолжается с постоянной скоростью до тех пор, пока все запасы радиоактивных элементов не будут исчерпаны.

Поэтому, определив содержание в горной породе того или иного радиоактивного элемента и продуктов его распада и, зная скорость распада, можно достаточно точно (с воз­можностью ошибки около 5%) вычислить абсолютный возраст дан­ной породы. Для осадочных пород приходится принимать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород. Длительное и кропотливое изучение относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, потре-бовавшее напряженной работы нескольких поколений геологов и палеонтологов, позволило наметить основные вехи геологической истории Земли. Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологи­ческого (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, приводящие к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразова­тельные процессы, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры. Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегу­лярно, продолжительность различных эпох, периодов и эр различна. Обращает на себя внимание огромная длительность древнейших гео­логических эр (археозойской и протерозойской), которые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого подразделения). Это обусловлено в первую очередь самим фактором времени — древностью отложений археозоя и протерозоя, подвергшихся за свою длительную историю значительному метаморфизму и разрушению, стершим существовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни. Отложения архейской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов; по этому признаку археозой и протерозой объединяют под названием “криптозой” (этап скрытой жизни) противопоставляя объединению трех последующих эр — “фанерозой” (этап явной, наблюдаемой жизни). Возраст Земли определяется различными учеными по-разному, но можно указать на приближенную цифру 5 млрд. лет.

Развитие жизни в криптозое.

Эры, относящиеся к криптозою, — археозойская и протерозой­ская — вместе продолжались более 3,4 млрд. лет; т. о. криптозой составляет не менее 7/8 всей геологической истории. Однако в отложениях криптозоя сохранилось чрезвычай­но мало ископаемых остатков орга­низмов, поэтому представле­ния ученых о первых этапах развития жиз­ни в течение этих огромных промежутков времени в значительной сте­пени гипотетичны.

Отложения Криптозоя

Древнейшие остатки организмов были найдены в осадочных толщах Ро­дезии, имеющих возраст 2,9—3,2 млрд. лет. Там обнаруже­ны сле­ды жизнедеятельности водорослей (вероятно, сине-зеленых), что убедительно свидетельст­вует, что около 3 млрд. лет назад на Земле уже существовали фотосинтезирующие организмы — водоросли. Очевидно, появление жизни на Зем­ле должно было произойти значи­тельно раньше,— может быть, 3,5— 4 млрд. лет назад. Наиболее из­вестна среднепротерозойская флора (нитчатые формы длиной до несколь­ких сотен микрометров и толщиной 0,6—16 мкм, имеющие различное строение, одноклеточные микроорганизмы (Рис.1), диаметром 1—16 мкм, также различного строения), остатки которой были обнаружены в Канаде —в кремнистых сланцах на северном бе­регу озера Верхнего. Возраст этих отложений составляет около 1,9 млрд. лет.

Пример найденных ископаемых останков простейших

В осадочных породах, образовавшихся в промежутке времени между 2 и 1 млрд. лет назад, часто встречаются строматолиты, что говорит о широком распространении и активной фотосинтезирующей и рифостроительной деятельности сине-зеленых водорослей в этот период.

Следующий важнейший рубеж в эволюции жизни документируется рядом находок ископаемых остатков в отложениях, имеющих возраст 0,9—1,3 млрд. лет, среди которых найдены прекрасной сохран­ности остатки одноклеточных организмов размером 8—12 мкм, в ко­торых удалось различить внутриклеточную структуру, похожую на ядро; обнаружены также стадии деления одного из видов этих одноклеточных организмов, напо­минающие стадии митоза — способа деления эукариотических (т. е. имеющих ядро) клеток.

Если интерпретация описанных ископаемых остатков правильна, это означает, что около 1,6—1,35 млрд. лет назад эволюция организ­мов прошла важнейший рубеж — был достигнут уровень организации эукариот.

Первые следы жизнедеятельности червеобразных многоклеточных животных известны из позднерифейских отложений. В вендское время (650—570 млн. лет назад) существовали уже разнообразные живот­ные, вероятно, принадлежавшие к различным типам. Немногочисленные отпечатки мягкотелых вендских животных известны из разных районов земного шара. Ряд интерес­ных находок был сделан в позднепротерозойских отложениях на тер­ритории бывшего СССР.

Наиболее известна богатая позднепротерозойская ископаемая фауна, обнаруженная Р. Сприггом в 1947 г. в Центральной Австралии. Исследовавший эту уникальную фауну М. Глесснер считает, что она включает примерно три десятка видов очень разнообразных многоклеточных животных, относящихся к разным типам (Рис. 2).

Рис. 2. Реконструкция фауны Эдиакары:

1—10—кишечно-полостные; 11—14—плоские и кольчатые черви; 15—16—членистоногие; 17—иглокожие; 18 — шарообразные студенистые организмы.

Большинство форм принадле­жит, вероятно, к кишечно-полостным. Это медузоподобные организмы, вероятно “парившие” в толще воды, и прикрепленные к морскому дну полипоидные формы, одиночные или колониальные, напоминающие современных альционарий, или морские перья. Замечательно, что все они, как и другие животные эдиакарской фауны, лишены твердого скелета.

Кроме кишечно-полостных, в кварцитах Паунд, вмещающих эдиакарскую фауну, найдены останки червеобразных животных, причисляемых к плоским и кольчатым червям. Некоторые виды организмов интерпре­тируются как возможные предки членистоногих. Наконец, имеется це­лый ряд ископаемых остатков неизвестной таксономической принад­лежности. Это указывает на огромное распространение фау­ны многоклеточных мягкотелых животных в вендское время,

Поскольку вендская фауна столь разнообразна и включает довольно высокоорганизованных животных, очевидно, что до ее возник­новения эволюция продолжалась уже достаточно долго. Вероятно, многоклеточные животные появились значительно рань­ше — где-то в промежутке 700—900 млн. лет назад.

Резкое Увеличение Богатства Ископаемой Фауны

Граница между протерозойской и палеозойской эрами (т. е. меж­ду криптозоем и фанерозоем) отмечается поразительным измене­нием в составе и богатстве ископаемой фауны. Внезапно (другого слова здесь, пожалуй, и не подберешь) после толщ верхнего протерозоя, почти лишенных следов жизни, в осадочных породах кембрия (первого периода палеозойской эры), начиная с самых нижних горизонтов, появляется огромное разнообразие и обилие остатков ископаемых организмов. Среди них остатки губок, плеченогих, моллюсков, представителей вымершего типа археоциат, членистоногих и других групп. К концу кембрия появляются почти все известные ти­пы многоклеточных животных. Этот внезапный “взрыв формообразо­вания” на границе протерозоя и палеозоя — одно из самых загадоч­ных, до сих пор полностью не разгаданных, событий в истории жизни на Земле. Благодаря этому начало кембрийского периода является столь заметной вехой, что нередко все предшествующее время в геологической истории (т. е. весь криптозой) именуют "докембрием.

Вероятно, обособление всех основных типов животных произошло в верхнем протерозое, в промежутке времени 600—800 млн. лет назад. Примитивные представители всех групп многоклеточных животных были небольшими лишенными скелета организмами. Продолжавшееся накопление кислорода в атмосфере и увеличение мощности озонового экрана к концу протерозоя позволили животным, как указано выше, увеличить размеры тела и приобрести скелет. Организмы получили возможность широко расселиться на малых глубинах различных водоемов, что повело к значительному повышению разнообразия форм жизни.

Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, что представляла собой протерозойская эра? Скорее всего, нет. Разве что из давно пройденной школьной программы кто-то вспомнит какие-то скудные данные. Например, про развитие жизни в протерозойскую эру, про формирование климата или про начало ледникового периода. Конечно, всего этого очень мало, особенно если учесть, какую роль играло это время в последующей жизни нашей планеты.

Данная статья содержит в себе массу интересной информации. А значит, читатель получит исчерпывающие ответы на многие вопросы, которые затрагивают развитие жизни на земле. Отдельно мы поговорим о необычных представителях флоры и фауны, о суровом климате, об особенностях образования различного рода полезных ископаемых.

Общая информация

Ученые утверждают, что данный период начался более 2600 млн. лет назад, причем погрешность в расчетах может быть немалой и составлять примерно 100 млн. лет.

По мнению специалистов, протерозойская эра на планете существовала достаточно долго, на протяжении 2 млрд. лет. Именно этот срок и сделал ее самым длительным периодом за всю историю существования нашей планеты.

Как раз тогда по поверхности планеты начали ползать черви и кишечнополостные, существовали простейшие известковые раковины. Также протерозойская эра известна в истории как период, когда зародились так называемые углевые растения.

Кроме всего прочего, данный период времени славится еще и такими дебютантами подводного мира, как жгутиковые, находившиеся на рубеже развития между животными и растительностью.

Кстати, далеко не всем известно о том, что во время эволюции, после определенного распада, некоторые частицы жгутиковых стали водорослями или грибами. Другие же, в свою очередь, постепенно превратились в представителей фауны.

Тогда же появились и микроскопические радиолярии, губки, архео­циаты, брахиоподы, брюхоногие моллюски и другие многоклеточные существа. Вершиной эволюционного развития в протерозое стали крупные хищные членистоногие, а именно — ракоскорпионы.

Архейская и протерозойская эры – это время, когда большую территорию Земли охватывало бескрайнее море. Кстати, в этот период массово появились полезные ископаемые, а Мировой океан начал обретать более или менее современный вид.

В целом ученые периоды протерозоя делят на следующие этапы:

• Пелеопротерозой.
• Мезопротерозой.
• Неопреторозой.

Климат Протерозойской эры

Смело можно утверждать, что в данную эпоху климат был очень разнообразным. Подтверждает это большое количество найденных следов от гор, пустынь, озер, морей и др. Морские отложения в основном расположены в два уровня и покрыты вулканическими породами и дополнительным морским слоем. В горных породах все выглядит так, будто планету смяла могучая рука. Поэтому ученые предположили, что в протерозой происходили бурные подземные процессы.

К концу раннего протерозоя начался меняться климат Земли, а именно – уменьшился парниковый эффект. Это значительно понизило температуру поверхности планеты. К тому же Солнце светило на 10% меньше, чем сейчас.

В итоге наступил первый в ледниковый период. Затем через 1700 млн. лет пришел ещё один более масштабный, в результате которого Земля почти вся покрылась льдом. А температуры на экваторе сравнялись с температурами в современной Антарктиде. Животные протерозойской эры начали развиваться только с таянием льдов, именно тогда и наступил всплеск биоразнообразия.

Что происходило с земной поверхностью в это время

Несмотря на огромные массивы льда, которые образовались под конец протерозойской эры, на Земле продолжалась активная вулканическая деятельность, температура воздуха понемногу повышалась, части материков медленно начали освобождаться от залежей льда.

Многие живые организмы протерозоя все-таки почти полностью исчезли во время вечной мерзлоты. Но, скорее всего, в Мировом океане, тропических широтах, где остались участки открытой воды со свободным доступом света и углекислого газа, по-прежнему была жизнь.

Столь глобальные оледенения больше не повторялись, ученые полагают, что это произошло из-за вновь образовывавшихся континентов, которые уже не имели приэкваториальной конфигурации.

Ароморфозы протерозойской эры. Ходить или не ходить?

Всем существам пришлось в протерозойскую эру сделать именно такой выбор: ходить или нет. Ученые утверждают, что с него и пошло разделение природы на растительную и животную.

Это случилось благодаря веществу хлорофиллу, возникшему в представителях флоры, т. к. он является важнейшим элементом для осуществления фотосинтеза.

Почти все живые существа смогли приспособиться к подвижному образу жизни, так как кушали других животных либо растения, а для того, чтобы добраться к выбранной и такой необходимой пище, нужно было постоянно перемещаться.

Именно так и происходило развитие жизни на земле.

Особенности флоры

Во время протерозоя наблюдалось изменение химического состава атмосферы от активного углекислотного до нейтрального. Это послужило толчком к возникновению эукариотных форм жизни, а также водорослей с обособленным ядром и др.

Широкого многообразия достигали и водоросли, считавшиеся первыми настоящими растениями. Особенно в протерозойскую эру широко развились одноклеточные, колониальные сине-зеленые водоросли, а также появились красные и зеленые.

Как можно было прийти к данному умозаключению? Все дело в том, что останки шульгита, обнаруженные археологами и приписываемые протерозою, похожи на уголь, который образовывается из растений.

Какой была фауна этого периода?

В протерозойскую эру начали появляться первые черви и кишечнополостные животные. Началом для зарождения многих видов стали комочки цитоплазмы, находящиеся в морях.

Кроме того, на Земле обитали животные с известковыми раковинами. Лучшее свидетельство этому факту – обнаруженные остатки древнего мрамора. Скорее всего, первыми известковыми существами были представители семейства жгутиковых. Впоследствии природа распорядилась из них создать сразу несколько видов растений и животных.

В протерозое также образовались многоклеточные организмы из одноклеточных. Например, археоциаты или губки.

Удивительные ракоскорпионы

Наиболее сложными, но в тоже время и самыми совершенными живыми существами протерозоя считались так называемые ракоскорпионы. Эти хищники были закованы в своеобразную броню, хорошо вооружены и наводили настоящий ужас на все живое. Даже крепкие раковины не всегда спасали брахиопод или двустворчатых моллюсков от грозных и хищных ракоскорпионов.

Тело этих существ было усеяно длинными и очень острыми шипами, состояло из нескольких сегментов, имело сразу 6 пар конечностей. Голова и грудь полностью прятались под четырехугольным панцирем, а на мир смотрели 4 небольших глаза. На конце тела у ракоскорпионов как для защиты, так и для нападения. Их размеры варьировались от 10 см до 3 была длинная прямая игла, соединенная с ядовитой железой. Она применялась, как для защиты, так и для нападения. Их размеры варьировались от 10 см до 3 м в длину.

Протерозойская эра и полезные ископаемые

Специалисты утверждают, что как морские, так и континентальные отложения протерозоя сейчас распространены на всех без исключения материках. Тысячелетиями в прогибах накапливались продукты разрушения пород, формируя толщи кварцевых песчаников, глины, карбонатные породы и др.

В конце протерозоя отлагались молассы (например, на Урале). Тогда же появились месторождения железных руд, фосфоритов. В Экваториальной Африке к породам протерозоя причисляют богатейшие месторождения руд, меди, кобальта и урана.

Начало Ледникового периода

Современные исследования указали на еще одну причину оледенения. Возможно, массовое вымирание организмов на Земле произошло еще примерно за 16 млн. лет до предполагаемого ранее оледенения. Безудержный рост различного вида водорослей мог плохо сказаться на морских экосистемах, так как органика не успевала разлагаться в толще воды, и водоросли могли закрыть всю поверхность воды, тем самым полностью перекрыв доступ кислорода внутрь.

В итоге вышло так, что аэробные морские обитатели вымерли из-за нехватки кислорода, что могло привести к сокращению выделения углекислого газа и стало причиной внезапного похолодания. Хотя и традиционную теорию о связывании силикатами углекислого газа не отметают.

Не случись так, возможно, по-другому пошло бы и наше развитие. Протерозойская эра на самом деле послужила основой для формирования всего того, что мы имеем сейчас в окружающей нас действительности.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Протерозойская эра. Презентация на заданную тему содержит 8 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Протерозойская эра. Протерозойский эон, протерозой (греч. πρότερος — первый, старший, греч. ζωή — жизнь) — геологический эон, охватывающий период от 2500 до 542,0 ± 1,0 млн лет назад. Приходит на смену архею. Протерозойский эон — самый длительный в истории Земли.

Начало и продолжительность эры. Протерозойская эра - вторая эра от начала геологической истории Земли, огромный по продолжительности, самый длинный этап ранней жизни продолжительностью ~2000 млн. лет.

Описание . Климат На рубеже архейской и протерозойской эры в результате процессов горообразования произошло видоизменение земной поверхности с перераспределением территорий суши и моря. Поверхность планеты, представлявшая собой безжизненную пустыню с холодным климатом, подвергалась частыми оледенениям, особо обширным в середине протерозоя. В конце протерозоя, около 2 млрд. лет назад, содержание свободного кислорода в атмосфере достигло 1%, что явилось достаточным условием для устойчивой жизнедеятельности одноклеточных аэробных организмов.

Растительные Организмы. В течении этой эры достигли расцвета бактерии и водоросли, с участием этих организмов началось активное образование осадочных пород. Именно к протерозою относится образование крупнейших залежей железных руд органического происхождения как продукта массовой жизнедеятельности железобактерий (железистые кварциты).

Животные Организмы. В конце протерозоя, 900-1000 млн. лет назад, возникли первые многоклеточные животные. Древние многоклеточные растения и животные жили в придонных слоях океана. Большинство животных позднего протерозоя были представлены многоклеточными формами. Конец протерозоя называют "веком медуз". Возникают кольчатые черви, от которых произошли моллюски и членистоногие. В течении протерозоя господство пред ядерных организмов (прокариот) сменилось господством ядерных (эукариот). На смену одноклеточным и колониальным формам пришли многоклеточные. Жизнь стала геологическим фактором. Живые организмы, изменяя формы и состав земной коры, формировали биосферу Земли, а в результате фотосинтеза изменился состав атмосферы. Накопление кислорода в атмосфере способствовало появлению и развитию высших организмов - животных; предполагается, что к концу протерозоя возникли все группы животных, кроме позвоночных.

Важнейшие Ароморфозы. Важнейшим ароморфозом было появление дыхания - процесса, при котором разрушения органических молекул производится в 19 раз более эффективно ,чем брожение. около двух миллионов лет назад содержание кислорода достигло точки Пастера -около 1 процента его содержания в современной атмосфере .Такое количество было достаточным для устойчивого существования аэробных бактерий. возникновение тканей и органов.

Вывод: В течении протерозоя господство прокариот сменилось господством эукариот. На смену одноклеточным и колониальным формам пришли многоклеточные. Жизнь стала геологическим фактором. Живые организмы меняли форму и состав земной коры, формировали ее верхний слой - биосферу. В результате фотосинтеза изменился состав атмосферы. Накопление кислорода в атмосфере способствовало развитию высших гетеротрофных организмов- животных.

Читайте также:

  
• Цифровая аналитическая платформа реферат
  
• Реферат менеджер в организационном поведении
  
• Контенсивный тип языка реферат
  
• Построение урока классического танца реферат
  
• Поиск реферата по тексту