Еволюція одно- та багатоклітинних еукаріот. Формування наземних екосистем.
Еволюція прокаріот. Гіпотези виникнення еукаріот, колоніальних і багатоклітинних організмів.
Кайнозойська ера: антропоген
неоген
палеоген
Мезозойська ера: крейдовий
юрський
тріасовий
Палеозойська ера: пермський
кам'яно-вугільний
девонський
силурійський
ордовицький
кембрійський Протерозойська ера: вендський Архейська ера
Архейська ера (4,5-2,5 млрд р.т.)
Знайдені перші залишки живих організмів – прокаріоти представлені рештками оболонок ціанобактерій та клітинними стінками бактерій.
Внаслідок фотосинтезуючої діяльності ціанобактерій наприкінці ери в атмосфері накопичився 02 і виник озоновий екран, тобто виникло аеробне розщеплення поживних речовин живими організмами і захист поверхні Землі від шкідливого опромінення.
Первинні бактеріальні екосистеми докорінно змінили умови впродовж архейської ери та самі пристосувались до них, у свою чергу змінившись.
Аналізуючи викопні рештки прокаріот і сучасні бактерії, можна сказати, що еволюції будови прокаріот не було, а відбувалась лише біохімічна (функціональна) еволюція.
Протерозойська ера(2,5 млрд - 0,6 млрд. р. т.)
Прокаріоти освоїли весь світовий океаном. Виникли первісні одноклітинні сукаріоти (джгутикові), які швидко дивергували на рослини (водорості), тварини (найпростіші) та гриби.
Найпопулярніша гіпотеза походження еукаріот – симбіотична(декілька видів прокаріот жили в симбіозі і в результаті утворилися еукаріоти).
Формування складного геному, ядерної оболонки, домінування статевого способу розмноження та здатності до ускладнення організації еукаріот зумовило їхні широкі адаптивні можливості та подальшу бурхливу еволюцію.
На думку багатьох вчених, багатоклітинні організми виникли від колоніальних предків. Ймовірно шляхи походження багатоклітинних пояснюють гіпотези „гастреї"(Е.Геккель, спираючись на біогенетичний закон говорив про існування колись гіпотетичної тварини „гастреї" – гастуляція шляхом інвагінації, утворення первинного рота та кишечника, тобто „гастрея" схожа на мішок, два шари клітин, захоплювала "їжу ротом і перетравлювала її в кишечнику) та „фагоцители"(Мечников вважав, що первинним способом травлення багатоклітинних був фагоцитоз. Досліджуючи гоструляцію кошковопорожнинних він встановив, що вона іде шляхом міграції клітин всередину, тобто первісною багатоклітинною твариною була гіпотетична „фагоцитела", вкрита шаром війчастих клітин, здатних до захоплення поживних часток за допомогою фагоцитозу).
Останній період ери - вендський: на великих глибинах світового океану виникла багата на види біота, основними продуцентами були ціанобактерії та зелені водорості, а консументами - різноманітні кишковопорожнинні, несегментові та сегментові тварини нез'ясованої систематичної належності. Всі вендські тварини не мали скелета.
Наприкінці ери внаслідок біосферної кризи вендська біота зруйнувалась, більшість видів зникло, за винятком ціанобактерій, зелених водоростей та частини кишковопорожнинних (подібно до сучасних медуз).
Еволюція одно- та багатоклітинних еукаріот. Формування наземних екосистем.
Палеозойська ера(600 – 240 млн р. т.)
Життя опонувало суходілля, біосфера набула сучасних меж.
Кембрійський періодхарактеризується виникненням всіх типів сучасних тварин.
Період мав загалом теплий клімат. Життя було сконцентровано переважно в мілководних морях (температура води складала 20...25 °С). У південній півкулі - велетенський материк Гондвана (Південна Америка, Африка, півострів Індостан, Австралія, Антарктида). У північній півкулі -кілька невеликих материків (Північна Америка, східна Европа, Китай і т.д.), розділені мілководними морями. З рослин виникли червоні водорості, з найпростіших - форамініфери. З'явилися губки (мали масивний скелет, їхні колонії утворювали рифи, один з представників цього класу зберігся і зараз). У морях поширилися кишкопорожнинні (коралових поліпів не було), багатощетинкові черви (нагадували сучасних ракоподібних), серед яких особливої різноманітності набули трилобіти. З'явились представники усіх класів молюсків (сучасних): двостулкові, черевоногі, головоногі (мали зовнішню черепашку і належали до бентасних – донних форм). Жили представники 8 класів типу голкошкірих (нині 6). З'явилися перші хордові - головохордові (нагадували сучасного ланцетника) та безщелепні (розквіт – в ордовику).
Ордовицький період.У морях існували велетенські головоногі молюски (конусоподібні черепашки до 6м завдовжки) та морські лілії до 20 м у довжину. Виникли коралові поліпи - основні рифоутворювачі.
Життя опанувало прісні водойми, де росли земні водорості, мешкали ракоподібні та ракоскорпіони (евриптериди до 2 м завдовжки)
На цей період припадає розквіт безщелепних хребетних – щиткових (мали обтічну рибоподібну форму, непарні та інколи парні плавці та скелет з хряща, ззовні були вкриті захисними щитками з кісткової тканини, які часто зливались у суцільний панцир; не мали зябрових дуг та щелеп, дихали за допомогою зябрових мішків - як їх нащадки міноги. Мешкали у прісних водоймах, живилися планктоном і рештками різних організмів).
Силурійський період.Характерна наявність мілких (до 10 м) теплих морів. З 'явилися в цих морях перші щелепні хребетні тварини, представлені наступними класами риб: колючозубі та пластинчастошкірі (панцерні). Вони мали зяброві дуги (передні з них перетворились на щелепи), розвинені парні плавці. Предки їх невідомі. Обидва класи вимерли. Вони мали хрящовий скелет, не було плавального міхура та зябрових кришок.
Колючозубі (до 30 см завдовжки), до 8 пар парних плавців, вкриті кістковою лускою.
Панцирні - вкриті кістковими пластинами, які зливались у панцир (до 6 м).
У прибрежних частинах континентальних водойм внаслідок зміни рівня води утворився шар мулу - основа первісних ґрунтів. На них виникли перші наземні БГЦ – риніофіти та плауноподібні (рослини); салощетинкові черви та багатоніжні (тварини), знайдено скорпіонів.
Девонський період.Наземні екосистеми займали значні площі суходолу, а хребетні вийшли на нього. Велике різноманіття клімату, часті коливання рівня світового океану, процесси пароутворення.
У морях вимерли безхребетні (трилобіти), панцерні риби та щиткові.
Суходіл зайняли вищі спорові (дерев'яністі плауни, хвощі, папароті). Риніофіти вимерли. З'явилися перші голонасінні (клас голонасінні папороті - ззовні як папороті розмножувались насінням).
Суходіл опанували безхребетні павуки та кліщі.„Вік риб": виникли хрящові риби (первісні акули) – у морях, кісткові риби – у прісних водоймах. Відомо багато видів кистеперих, двоякодишних, променеперих риб. Вони мали м'язисті парні плавці, за допомогою яких переміщувались по дну водойм і почали виходити на суходіл за їжею. Так виникли перші земноводні (від кількох см до 3-4 м). Деякі перейшли до вторинноводного способу життя, інші – живились на суходолі різними безхребетними, а великі за розмірами – полювали на інших земноводних.
Кам'яно-вугільний періодбув одним з найтепліших в історії Землі. Поверхня моря значно переважала площу суходолу. На суходолі у зволожених низовинах були ліси вищих спорових та різноманітних голонасінних (стовбури відмерлих дерев, потрапляли у заболочений грунт, перегнивали, замулювались і перетворювались на кам'яне вугілля). У цей час виникли хвойні рослини, розмноження яких не було пов'язане з водою. З'явились мохоподібні. Рослини і тварини освоювали суходіл (на кінець періоду він був повністю заселений життям).
На початку періоду з'явились безкрилі, а потім крилаті комахи (деякі бабки досягали до 1 м в розмаху крил). На суходолі з'явились черевоногі молюски, що дихали легенями. У середині періоду деякі земноводні почали розмножуватись на суходолі, у них зникли (у деяких) шкірні залози, шкіра стала дуже товстою і вони дали початок першим плазунам. Інші зберегли шкірні залози, від деяких через ряд форм з'явились ссавці.
Пермський періодхарактеризується переважанням суходолу над морем: у кінці періоду утворився єдиний велечезний материк Пангея, був сухий клімат. Відбулося кілька зледенінь, у зв'язку з чим на початку та наприкінці періоду відбулися глобальні біосферні кризи (вимирали існуючі та з'явились нові форми).
Основою наземних БГЦ були хвойні та інші голонасінні. Розвивалися комахи (вже було 30 рядів). Зростає різноманіття плазунів: з'явились черепахи, лускаті (ящерки). Деякі плазуни у мезозойську еру дали початок динозаврам, вторинноводним та літаючим плазунам.
Плазуни періоду: ряд пеликозаврів (до 4 м довжиною, пересувались на чотирьох кінцівках), ряд звірозубих (йому поступились пеликозаври, були комахоїдні дрібних розмірів і великі хижі та рослиноїдні до 6 м довжиною), які були потомками ссавців.
Наприкінці періоду вимерли трибіти, деякі групи коралових поліпів, колючозубі риби - у морях, а у прісних водоймах -двоякодишні, кистепері риби та первісні земноводні.
Мезозойська ера(240 – 65 млн. р. т.)
В наземних біотах панували голонасінні, плазуни та комахи. Виникли покритонасінні, птахи та ссавці.
Тріасовий періодмав клімат, схожий на пермський період, існувала Пангея.
У морях з'явились коралові поліпи, зростало різноманіття хрящових і кісткових риб (заселили крім прісних, і солоні водойми). Наприкінці періоду майже повністю вимерли первинні земноводні, з цього періоду відомі всі сучасні ряди комах і деякі викопні.
Виникли динозаври, від комахоїдних звірозубих – перші ссавці (нагадували землерийок 5-15 см). З'явились перші крокодили (були рухливими наземними хижаками). В кінці Пангея розпалась на кілька меньших континентів, із-за загального потепління клімату зникли первісні земноводні та звірозубі.
Юрський періодхарактеризується помірним кліматом, існувало багато мілководних морів. У морях були поширені головоногі молюски (белемніти), які нагадували кальмара, мали зовнішню черепашку.
У водоймах виникли діатомові водорості.
Плазуни опанували повітряне і морське середовище. Крокодили освоїли водойми (прісні і моря), деякі морські були до 15 м завдовжки.
Морські плазуни: плезіозаври і іхтіозаври (виникли у тріасі, розвинулись у юрському періоді).
Плезіозаври (2-20 м) мали довгу шию, голова до 3 м, у роті – гострі зуби. Тулуб короткий, кінцівки перетворені на ласти, хвіст довгий, перетворений на плавець. Живились рибою, молюсками, розмножувались на суходолі.
Іхтіозаври (до 15 м) мали рибоподібну форму, коротку шию, кінцівки – на ласти, хвіст – вертикальний хвостовий плавець. Живилися рибою, молюсками, були живородними.
Літаючі ящери – птерозаври: виникли в кінці тріасового періоду, розвинулися у юрському. Як сучасні птахи мали порожнисті кістки, кіль, полегшений череп, на щелепах – дрібні зуби або рогові чохли (як дзьоб). Крила – шкіряста перетинка від передніх кінцівок (трималась на видовженному 5-му пальці) до задніх. Існували рамфоринки – з довгим хвостом (комахоподібні та рибоподібні), які вимерли наприкінці періоду, та поступились безхвостим птеродактелям.
Наземні динозаври: диплодок (до 30 м), який мав масивний тулуб, довгу шию з маленькою головою та хвіст; бронтозавр (мав масу до 80 тон); стегозавр (до 10 м). Диплодок та бронтозавр – найбільші наземні тварини за всю історію Землі. Вони пересувалися на передніх кінцівках, були рослиноїдними.
Багато динозаврів пересувались на задніх кінцівках: авінім (мешкав у помірних широтах, покритий пір'ям, передні кінцівки перетворились на крила, бігав по равнинам). В лісах мешкав архіоптерикс (крилоподібні передні кінцівки мали пальці для лазання по деревам, був здатний до ширяючого польоту). Вважають, що від таких динозаврів виникли птахи.
Протягом періоду тривала еволюція ссавців (було відомо чотири ряди). Всі вони були дрібними.
У другій половині періоду з'явилися безхвості та хвостаті земноводні, близькі до сучасних.
Крейдяний періодназваний так тому, що в морях, крім бентостних, розповсюдились планктонні форамініфери, залишки їхніх черепашок утворили поклади крейди.
У цей період найбільшої різноманітності досягли птерозаври, розміри яких були від 10 см до 13 м у розмаху крил (велетенський птеранодон). Птахи невідомі, ссавці – ті, що в юрському.
У середині періоду відбулася біосферна криза - причина і поява покритонасінних від голонасінних (ароморфози - подвійне запліднення та запилення комахами). Вимерли голонасінні (масово).
Разом з цим вимирали і тварини – багато видів комах, п’ять родин динозаврів, у морях – значна частина планктонних форамініфер; тобто головоногі молюски із зовнішньою черепашкою, іхтіозаври та ін.
У другій половині періоду з'вились нові БГЦ, основу яких складали покритонасінні рослини. Відбувалась бурхлива еволюція квіткових рослин і комах- запилювачів; виникають бджоли, метелики,мухи.
Відомі сумчасті та плацентарні ссавці (комахоїдні, рукокрилі, примати – напівмавпи та декілька викопних рядів). Розміри ссавців від 5-10 см до 5-6 м (травоїдні, комахоїдні, хижі).
З'явились птахи:
Зубаті: гесперорніси – прибережні птахи, більшу частину життя проводили у воді, грудина була позбавлена кіля, крила вкорочені (до 1 м завдовжки). Іхтіорніси - мешкали поблизу водойм, мали кіль, добре розвинені крила. Відрізнялись відь сучасних птахів наявністю зубів.
У другій половині крейдяного періоду виникли нові родини динозаврів: страусоподібні динозаври (нагадували страусів); тиранозаври (хижі наземні тварини, пересувались на задніх кінцівках, передні – вкорочені, до 6 м завдовжки); рослиноїдні: ігуанодони (пересувались на задніх кінцівках, великий палець перетворився у кінжалоподібний кістковий шип – для захисту); качкодзьобі динозаври (щелепи за формою нагадували дзьоб качки, але мали зуби; це напівводні тварини до 2-6 м завдовжки); трицератопс (до 10 м, пересувались на чотирьох кінцівках, третина усього тіла – голова, шия захищена кістковою пластиною, на верхній щелепі і над очима – роги для захисту від ворогів).
Наприкінці періоду відбулася ще одна криза внаслідок руйнування та опускання материків. Клімат став вологим. На суходолі вимерли: багато груп комах, зубаті птахи, динозаври, птерозаври, кілька рядів ссавців. У морях зникли планктонні форамініфери, багато видів черепашкових молюсків, вимерли плезіозаври.