Эволюция органического мира
В истории развития планеты происходили геологические и следующие за
ними климатические преобразования. Изменялся и органический мир.
В процессе эволюции постоянно вымирали старые формы , возникали новые организмы, которые были лучше приспособлены к новым условиям существования. Миллионы лет на остатки некогда живших на Земле организмов в виде окаменелостей накапливали в виде пластов осадочных пород. По закону Н. Стесена нижележащие пласты являются более старыми, чем верхние.
Анализ окаменелостей позволил геологам определить возраст пластов и последовательность их образования. На этом принципе была создана относительная геохронологическая шкала.
В начале ХХ в. физики П. Кюри и Э. Резерфорд предложили радио метрический метод определения возраста пород и окаменелостей. Это позволило определить не только относительный , но абсолютный возраст, поэтому современная геохронологическая шкала построена по изотопным датировкам возраста.
Зона Криптозоя 2,5 – 3 млрд дет
Архейская эра (нижний криптозой)
Датируются первые остатки организмов возрастом 3,5 млрд. лет. Гетеротрофные живые организмы могли обитать только на дне теплых водоемов. С археем связано и появление первых фотосинтезирующих организмов. В конце архея произошло разделение на про- и эукариотов. Найденный в отложениях архейского возраста графит имеет органическое происхождение и соответствует количеству живого вещества того времени.
Протерозойская эра (средний криптозой)
Геологические остатки этого возраста- залежи известняков и железных руд имеют бактериальное происхождение. Следовательно в протерозое интенсивно развиваются прокариотические фотосинтетики и бактерии. Произошло разделение эукариотов на царства растения, грибы и животные.
Вендская эра (верхний криптозой)
Широко распространились прикрепленные к дну (в хорошо освещенных и прогреваемых мелких водоемахв) нитчатые формы многоклеточных водорослей, среди которых уже появились группы со сложно дифференцированным талломом (слоевищем). Считают, что многочисленными были и планктонные формы.
Среди животных многочисленны кишечнополостные и губки, обнаружены остатки плоских, круглых и кольчатых червей, моллюсков и примитивных членистоногих. (трилобиты и мечехвосты). Поскольку растения были пркирепленные, то и животные, использующие их в корм, были в основном придонные.
ЗОНА ФАНЕРОЗОЯ
Палеозойская эра (330 млн лет)
Кембрий (50 млн лет)
В кембрии преобладали процессы опускания, которые вызвали интенсивное осадонакопления в геосинклинальных поясах (Атлантический, Урало-Монгольский и проч.), и на древних платформах. В кембрийский период на Земле существовали громадные области, занятые континентальным шельфом, или материковыми отмелями. Здесь создались идеальные условия для жизни: дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. К этому времени в атмосфере образовалось много кислорода, хотя он и был меньше, чем сегодня.
В эту эпот период климат на Земле был теплый. Тропические побережья материков окаймляли гигантские рифы напоминали коралловые рифы современных тропических вод. На суше в те времена не было ни растительности, ни почвенного слоя, поэтому вода и ветер разрушали ее гораздо быстрее, чем сейчас. В результате в море смывалась большое количество осадков
Растения были представлены большим разнообразием водорослей.
Животные, пока у них еще не сформировались твердые скелеты, очень редко сохранялись в виде окаменелостей. Ученые пришли к выводу, что для откложения в организме животного минералов, необходимых для формирования скелета, требуется определенное количество кислорода. Возможно, концентрация кислорода в атмосфере стала достаточной для этого только в раннем кембрии. Первые скелеты состояли в основном из карбоната кальция. В бедной кислородом атмосфере реакции присоединения кислорода, требующие от клетки больших энергетических затрат, будут прежде всего использоваться не для синтеза коллагена, а для жизненно важных процессов энергетического обмена. Поэтому в условиях бедной кислородом атмосферы коллаген будет синтезироваться только в тех случаях, когда он совершенно необходим организму: скажем, для укрепления целома, мускулатуры, для развития сегментации. Новые хищники поедали древние рифы, которые при разрушении, выбрасывали в воду океанов все больше и больше кальция, пригодного для формирования скелетов и раковин. Ракушки и панцири не только служили надежной опорой организму животных, но и защищали их от хищников, появившихся вокруг в изобилии. Более жесткие скелеты позволяли животным перейти к новому образу жизни: они смогли подниматься над донным илом, а стало быть, и быстрее передвигаться по морскому дну. Как только у животных развились членистые конечности, им стали доступны самые разнообразные способы передвижения, в том числе ходьба и плавание. Щетинистые конечности подходили также для фильтрации пищи из морской воды, а членистые ротовые органы открывали новые возможности для захвата добычи.
Кембрийский эволюционный взрыв - одна из величайших загадок в истории развития жизни на Земле. Всего за 100 млн. лет, мир оказался заселен многоклеточными животными. Развитие твердых покровов привело к появлению новых жизненных форм, таких, как членистоногие, артроподов. Животным понадобились новые способы защиты от новых высокоорганизованных хищников. В течение кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом некоторые популяции вымирали, а места их проживания занимали другие животные, которым, в свою очередь, приходилось приспосабливаться к новым условиям жизни. Впоследствии животные кембрия осваивали все новые, более и более специализированные способы питания. Животный мир становился разнообразнее, и все больше видов животных могло существовать бок о бок, не претендуя на пищевые ресурсы соседей. Никогда больше на нашей планете не будет такого количества незанятых экологических ниш и столь слабой конкуренции между видами - это неограниченные возможности для экспериментирования со стороны природы. В Канадских Скалистых горах, на высоте около 2400 м, найдена небольшая линзу глинистого сланца с огромным количеством очень странных окаменелостей мягкотелых животных, многие из которых отлично сохранились. Они жили в раннем кембрии на илистом мелководье по соседству с большим рифом. Очевидно, часть илистого берега обвалилась и увлекла за собой этих животных в глубокую донную впадину, прихватив по пути кое-кого из тех, кто жил в водной толще над рифом; все они оказались быстро погребены под толстым слоем ила: артроподы, которые ползали в иле, поедая детрит (органические останки), и их родственники - активные пловцы и добытчики корма фильтрованием воды. Некоторые членистоногие, были хищниками. Другие животные жили либо на иле, или в его толще. Среди них можно выделить многочисленные разновидности губок, на длинных отростках некоторых из них селились брахиоподы (плеченогие), чтобы фильтровать воду.
В течение кембрия возникло множество странных типов и "проектов" строения животных, которые давно исчезли с лица нашей планеты. Важнейшие из них - трилобиты, членистоногие животные, во многом похожие на современных мечехвостов. Их тела были покрыты щитообразными панцирями. Большинство ранних трилобитов жили на морском дне, однако некоторые плавали в воде над поверхностью дна и, вполне возможно, охотились на своих сородичей, живших в иле. В морской воде жило и множество других организмов. Они образовывали пищевую цепь (последовательность живых существ, служивших пищей друг другу), в основе которого находились миллионы водорослей, плавающих и микроскопических животных. Некоторые из них, например фораминиферы и примитивные креветки, появившиеся еще в докембрии, постепенно выработали твердые покровы. Морские волны переносили с места на место медуз и родственных им животных, а к концу кембрийского периода в морях появились и весьма высокоорганизованные хищники - такие, как головоногие моллюски (похожие на современных осьминогов и кальмаров) или примитивные панцирные рыб Были в то время и многие хорошо знакомые сейчас группы животных. До конца кембрийского периода появились все нынешние типы твердотелых животных, за исключением лишь одного. Так почему же с тех пор эволюция не породила новые типы животных? Возможно в их генетической структуре произошли какие-то изменения и они утратили способность к столь быстрой трансформации. Или большое разнообразие видов создала сильную межвидовую конкуренцию. В современности любую экологическую нишу, моментально заполняют уже существующие животные, отлично приспособленые к данной среде обитания.
Ордовикский период (40 млн лет)
Произошло самое сильное затопление суши, в результате чего большая площадь суши покрылась болотами. В морях широко распространились членистоногие, головоногие моллюски, появились первые бесчелюстные позвоночные (панцирники). Жили они на дне, питались органическими остатками, тело было покрыто щитками, защищавшими их от хищников- ракоскорпионов.
Силурийский период (85 млн лет)
В силуре развивалась гшеократическая фаза- море отступило, увеличилась площадь суши. На сушу вышли растения и беспозвоночные животные.
В середине силура большое распространение получили зеленые водоросли с сильно дифференцированным талломом. По болотистым берегам водоемов, лагун, в зоне приливов – отливов появились первые наземные растения – риниофиты.
У риниофитов , как адаптации к условиям сцши, появились эпидермис с устьицами, центральная проводящая ткань, механическая ткань. Следовательно у растений появились корни, стебли, листья. Формируются споры с толстой оболочкой, предохраняющей от высыхания в условиях изменяющегося увлажнения. Появилось дихотомическое (вильчатое) ветвление - ветвление, при котором главная ось на верхушке разделяется на две, обычно одинаково развитые оси, а сама прекращает свой рост. Древний способ ветвления побегов.
Дальше эволюция высших растений пошла в двух направления- гаметофитном – моховидные и спорофитном- высшие споровые и семенные растения.
Беспозвоночные на сушу вышли в результате поиска новых местообитаний и отсутствием конкурентов и хищников. Первые беспозвоночные были представлены многоножками и паукообразными (видимо возникли от трилобитов в условиях отмелей при отливах. Панцирники, спапаясь от хищников перешли в пресные континентальные водоемы.
Девонский период (40 млн лет)
Широко распространены были споровые растений- плайны, хвощи, папоротники, мхи.В конце девона возникли низинные леса из древовидных хвощей, плаунов и папоротников.
Панцирники водоемов дали начало бесчелюстным(в наше время- круглоротые класс- миниги и миксины), бесчелюстные дали начало хрящевым рыбам. В пересыхающих и бедных кислородом пресных водоемах от челюстноротых возникли кистеперые , двоякодышащие и лучеперые рыбы.
В девоне позвоночные вышли на сушу: от кистеперых, способных дышать кислородом и переползать из водоема в водоем, произошли первые земноводные.
Каменноугольный период – карбон ( 75 млн лет)
Широко распространены споровые растения и леса из них – сигиллярии, лепидодендроны( плауны), каламиты (хвощи), ужовниковые (папоротники). Появились первые голосеменные (кордаиты).
Появились первые примитивные насекомые – тараканы, стрекозы , жесткокрылые (жуки). Возросло разнообразие амфибий. Появились примитивные рептилии, которые стали заселять более сухие местообитания (избегали конкуренции).