Крупнейшие ароморфозы архея

Итак, жизнь зародилась в архейскую эру, т. е. более 2,5 миллиардов лет назад (схема 1).

Схема 1. Геохронология

Первые живые организмы были одноклеточными прокариотами.

Крупнейшие ароморфозы архея – это:

1. появление фотосинтеза у цианобактерий;
2. появление кислородного дыхания (аэробные организмы);
3. появление эукариотических клеток путем симбиогенеза;
4. появление колониальных и многоклеточных организмов.

В протерозойскую эру, происходит разделение эукариот (ядреных организмов) на животных, растения (водоросли) и грибы; появляется половой процесс.

Ароморфозы протерозойской эры

Среди животных в протерозое выделяются протисты, губки, кишечнополостные, черви и членистоногие (схема 2).

Схема 2. Животные в протерозое

Жизнь в этот период сосредоточена только в воде.

«Кембрийский взрыв» в начале палеозоя

В начале палеозойской эры, т. е. 540 миллионов лет назад, происходит кембрийский взрыв – стремительное увеличение биоразнообразия.

Появляются все ныне существующие типы животных, т. е. помимо кишечнополостных, губок, червей и членистоногих возникают моллюски, иглокожие и хордовые, а также некоторые ныне вымершие типы.

Среди хордовых появляются хрящевые, а затем костные рыбы.

В начале палеозойской эры биомасса живых организмов уже очень большая, но жизнь пока сосредоточена в воде (см. видео).

В отложениях начинают скапливаться раковины моллюсков и брахиопод, известковые скелеты кишечнополостных и других животных.

Во второй половине палеозойской эры, после формирования озонового экрана, защищающего живые существа от губительного ультрафиолета, происходит выход растений на сушу.

Появляются низшие, в том числе сосудистые растения: мхи, плауны, хвощи и папоротники. Они вскоре образуют околоводные сообщества (см. видео).

В конце палеозойской эры появляются первые голосеменные растения. Голосеменные, благодаря более совершенной сосудистой системе и меньшей зависимости от воды, начинают вытеснять плауны и папоротники и заселять безводные пространства суши.

На сушу выходят и членистоногие. У них появляются трахеи (насекомые) и легочные мешки (паукообразные).

Вслед за растениями и членистоногими, на сушу выходят земноводные – потомки кистеперых рыб. У них развит скелет с мощными поясами конечностей и легкие.

В поздней палеозойской эре из-за засушливого климата земноводные дают начало рептилиям.

Расцвет рептилий в мезозойскую эру

В мезозойскую эру, т. е. 250 миллионов лет назад, рептилии переживают свой расцвет. Теплый, мягкий климат и особенности физиологии рептилий, позволявшие им жить вне водоемов, обуславливают их доминирующую позицию среди наземных животных.

Рептилии осваивают воздушную среду, многие из них достигают огромных размеров. Некоторые рептилии вторично ушли в водную среду обитания и конкурировали там с хрящевыми и костными рыбами, а также головоногими моллюсками, переживавшими свой расцвет.

В мезозойскую эру появляются покрытосеменные растения, которые начинают вытеснять голосеменных.

Благодаря цветку и плоду, размножение и распространение покрытосеменных протекает с участием животных, что позволяет им эффективнее размножаться.

Внутри плода семя лучше защищено и обеспечено запасом питательных веществ.

В конце мезозойской эры появляются примитивные млекопитающие и птицы – первые классы теплокровных животных (рис. 1).

Рис. 1. Появление сумачтых млекопитающих и первоптиц в мезозое

Источник: interneturok.ru

Геохронологическая шкала — это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования.

Шкала активнее всего применяется в геологии и палеонтологии, также находит применение в палеоэкологии, палеогеографии, палеопочвоведении и др.

Установлено, что возраст нашей планеты оценивается в 4,5-4,6 миллиардов лет

История создания геохронологической шкалы берет свое начало со второй половины XIX века.
Тогда на II-VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК) в 1881-1900 гг. были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений.
Названия периодам чаще всего давались по географическому признаку: так, Девонский период получил имя собственное от графства Девоншир в Англии, Пермь от одноименного города в России и тд.
Главная цель, преследуемая при создании шкалы — определение относительного геологического возраста пород.

В шкале история Земли подразделяется на два главных этапа: Докембрий и Фанерозой

Докембрий включает в себя Архей и Протерозой, Фанерозой состоит из Палеозоя, Мезозоя и Кайнозоя

Архей знаменателен появлением бактерий-анаэробов и формированием бескислородной атмосферы

В протерозое, самом длительном периоде в истории Земли, оформился озоновый слой и современный уровень мирового океана, появились многоклеточные, начинает образовываться почвенный слой

Палеозой считается эрой древней жизни. Помимо впечатляющих эволюционных изменений растительного и животного мира, а также трендов климатических изменений, Палеозой примечателен формированием многих полезных ископаемых: гипсов, ангидритов, солей (каменных и калийных), фосфоритов, меди, кобальта, железа, золота, нефтеносных горизонтов и др.

Мезозой рассматривается как эра тектонической, климатической и эволюционной активности. Это также самый теплый период в Фанерозое. Залежи полезных ископаемых чаще всего датируются Юрским и Меловым периодои, причем ископаемые Мела встречаются чаще

Кайнозой начался 66 миллионов лет назад и продолжается до сих пор. Этот этап характеризуется наибольшим биоразнообразием и относительной упорядоченностью и успокоенностью геотектоники.

Источник: neftegaz.ru

Архейская эра (эра древнейшей жизни: 3500 (3800-2600) млн лет назад)

Первые живые организмы на Земле появились по разным данным 3,8-3,2 млрд лет назад. Это были прокариотические гетеротрофные анаэробы (доядерные, питающиеся готовыми органическими веществами, не нуждающиеся в кислороде). Они жили в первичном океане и питались растворенными в его воде органическими веществами, созданными абиогенно из неорганических веществ под действием энергии ультрафиолетовых лучей Солнца и грозовых разрядов.

Атмосфера Земли состояла преимущественно из CO₂, CO, H₂, N₂, водяных паров, небольших количеств NH₃, H₂S, CH₄ и почти не содержала свободного кислорода O₂. Отсутствие свободного кислорода обеспечило возможность накопления в океане абиогенно созданных органических веществ, в противном случае они сразу же расщеплялись бы кислородом.

Первые гетеротрофы осуществляли окисление органических веществ анаэробно — без участия кислорода путем брожения. При брожении органические вещества расщепляются не полностью, и энергии образуется немного. По этой причине эволюция на ранних этапах развития жизни шла очень медленно.

С течением времени гетеротрофы сильно размножились и им стало не хватать абиогенно созданного органического вещества. Тогда возникли прокариотические автотрофные анаэробы. Они могли синтезировать органические вещества из неорганических самостоятельно сначала посредством хемосинтеза, а затем — фотосинтеза.

Первым был фотосинтез анаэробный, который не сопровождался выделением кислорода:

6CO₂ + 12H₂S → C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O

Затем появился фотосинтез аэробный:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Аэробный фотосинтез был характерен для существ, похожих на современных цианобактерий.

Выделяющийся при фотосинтезе свободный кислород стал окислять растворенные в воде океана двухвалентное железо, соединения серы и марганца. Эти вещества превращались в нерастворимые формы и оседали на дне океана, где образовали залежи железных, серных и марганцевых руд, которые в настоящее время использует человек.

Окисление растворенных в океане веществ происходило в течение сотен миллионов лет, и только когда их запасы в океане были исчерпаны, кислород стал накапливаться в воде и диффундировать в атмосферу.

Необходимо отметить, что обязательным условием накопления в океане и атмосфере кислорода было погребение некоторой части синтезированного организмами органического вещества на дне океана. В противном случае, если бы вся органика расщеплялась с участием кислорода, его излишков не оставалось бы и кислород не смог бы накапливаться. Неразложившиеся тела организмов оседали на дне океана, где образовали залежи ископаемого топлива — нефти и газа.

Накопление в океане свободного кислорода сделало возможным появление автотрофных и гетеротрофных аэробов. Это произошло когда концентрация O₂ в атмосфере достигла 1% от современного уровня (а он равен 21%).

При аэробном окислении (дыхании) органические вещества расщепляются до конечных продуктов — CO₂ и H₂O и образуется в 18 раз больше энергии, чем при бескислородном окислении (брожении):

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 38АТФ

Поскольку при аэробных процессах стало выделяться намного больше энергии, эволюция организмов значительно ускорилась.

В результате симбиоза различных прокариотических клеток появились первые эукариоты (ядерные).

В результате эволюции эукариот возник половой процесс — обмен организмов генетическим материалом — ДНК. Благодаря половому процессу эволюция пошла еще быстрее, поскольку к мутационной изменчивости добавилась комбинативная.

Сначала эукариоты были одноклеточными, а затем появились первые многоклеточные организмы. Переход к многоклеточности у растений, животных и грибов произошел независимо друг от друга.

Многоклеточные организмы получили ряд преимуществ по сравнению с одноклеточными:

1. большую продолжительность онтогенеза, так как в ходе индивидуального развития организма происходит замещение одних клеток другими;
2. многочисленное потомство, поскольку для размножения организма может выделить больше клеток;
3. значительные размеры и разнообразное строение тела, что обеспечивает большую устойчивость к внешним факторам среды за счет стабильности внутренней среды организма.

Ученые не имеют единого мнения по вопросу, когда возникли половой процесс и многоклеточность — в архейскую или протерозойскую эру.

Протерозойская эра (эра первичной жизни: 2600-570 млн лет назад)

Появление многоклеточных еще более ускорило эволюцию и за относительно короткий период (в геологическом масштабе времени) появились различные виды живых организмов, приспособленные к разным условиям существования. Новые формы жизни занимали и формировали все новые экологические ниши в разных областях и глубинах океана. В породах возрастом 580 млн лет уже имеются отпечатки существ с твердыми скелетами и поэтому изучать эволюцию с этого периода гораздо легче. Твердые скелеты служат опорой для тел организмов и способствуют увеличению их размеров.

К концу протерозойской эры (570 млн лет назад) сложилась система продуценты-консументы и сформировался кислородно-углеродный биогеохимический круговорот веществ.

Палеозойская эра (эра древней жизни: 570-240 млн лет назад)

В первый период палеозойской эры — кембрийский (570-505 млн лет назад) — произошел так называемый «эволюционный взрыв»: за короткое время образовались почти все известные в настоящее время типы животных. Все предшествующее этому периоду эволюционное время получило название докембрий, или криптозой («эра скрытой жизни») — это 7/8 истории Земли. Время после кембрия назвали фанерозоем («эрой явной жизни»).

Так как кислорода образовывалось все больше, атмосфера постепенно приобретала окислительные свойства. Когда концентрация O₂ в атмосфере достигла 10% от современного уровня (на границе силура и девона), на высоте 20-25 км в атмосфере начал образовываться озоновый слой. Он формировался из молекул O₂ под действием энергии ультрафиолетовых лучей Солнца:

O₂ → O + O
O₂ + O → O₃

Молекулы озона (O₃) обладают способностью отражать ультрафиолетовые лучи. В результате озоновый экран стал защитой живых организмов от губительных для них в больших дозах ультрафиолетовых лучей. До этого защитой служила вода. Теперь жизнь получила возможность выйти из океана на сушу.

Выход живых существ на сушу начался в кембрийском периоде: первыми на нее вышли бактерии, а затем — грибы и низшие растения. В результате на суше образовалась почва и в силурийский период (435-400 млн лет назад) на суше появились первые сосудистые растения — псилофиты. Выход на сушу способствовал появлению у растений тканей (покровных, проводящих, механических и др.) и органов (корня, стебля, листьев). В результате появились высшие растения. Первыми сухопутными животными стали членистоногие, произошедшие от морских ракоскорпионов.

В это время в морской среде эволюционировали хордовые: от беспозвоночных хордовых произошли позвоночные рыбы, а в девоне от кистеперых рыб амфибии. Они господствовали на суше 75 млн лет и были представлены очень крупными формами. В пермский период, когда климат стал холодней и засушливей, превосходство над амфибиями получили рептилии.

Мезозойская эра (эра средней жизни: 240-66 млн лет назад)

В мезозойской эре — «эра динозавров» — рептилии достигли своего расцвета (образовались их многочисленные формы) и упадка. В триасе появились крокодилы и черепахи, а от зверозубых рептилий произошел класс Млекопитающие. В течение всей мезозойской эры млекопитающие были мелкими и не были широко распространены. В конце мелового периода наступило похолодание и произошло массовое вымирание рептилий, окончательные причины которого до конца не выяснены. В меловом периоде появились покрытосеменные (цветковые).

Кайнозойская эра (эра новой жизни: 66 млн лет назад — настоящее время)

В кайнозойской эре широко распространились млекопитающие, птицы, членистоногие, цветковые растения. Появился человек.

В настоящее время деятельность человека стала важным фактором развития биосферы.

Источник: jbio.ru