Hlavní události archejské éry. Archean ("počáteční") éra ve vývoji života. hlavní události archaické éry

Nejstarší období existence Země, zahrnující časový interval před 4 až 2,5 miliardami let, se nazývá „archejská éra“. Flóra a fauna se teprve začínaly objevovat, na Zemi bylo velmi málo kyslíku a z vodních útvarů na planetě byl pouze jeden mělký oceán, skládající se z několika nádrží s nasycenou slanou vodou, přičemž neexistovala žádná horská krajina a deprese. vůbec. Toto je období začátku tvorby ložisek nerostů: grafitu, niklu, síry, železa a zlata.

V té době ještě nemohly sluneční paprsky proniknout hydrosférou a smíšenou atmosférou, která tvořila jeden obal páry a plynu. Výsledný skleníkový efekt zabránil slunci dotknout se země.

Archeánskou éru tak pojmenoval americký vědec J. Dana v roce 1872. Výraz „archean“ ze starověké řečtiny znamená „starověký“. Archean je rozdělen do čtyř hlavních epoch, od nejstarší, Eoarchean, po Neoarchean. Pojďme se jim věnovat podrobněji.

Počátek archeanu - Eoarchean

Období 400 Ma začalo asi před 4 miliardami let. Eoarchean se vyznačuje častým pádem meteoritů a tvorbou kráterů. Láva pokrývající povrch planety začala postupně ustupovat zemské kůře, která se aktivně formovala.

Archejská éra v tomto časovém období je známá pokládáním nejstarších hornin, jejichž největší útvary byly nalezeny v Grónsku. Jejich stáří je přibližně 3,8 miliardy let.

Tvorba hydrosféry právě začínala. A přestože se oceány ještě neobjevily, už tu byly náznaky prvních malých vodních útvarů. S jejich charakteristickou izolací od sebe, s koncentrovanou slanou a velmi horkou vodou.

V atmosféře bylo málo kyslíku a dusíku, významnou část tvořil oxid uhličitý. Teplota ve vzduchovém obalu Země dosáhla 120 °C.

Právě tehdy se začaly objevovat první organismy archejské éry. Jednalo se o sinice, které po sobě zanechaly prastaré stromatolity – odpadní produkty. Tyto mikroorganismy produkují kyslík prostřednictvím fotosyntézy, což je nejstarší forma života na planetě.

Nejdůležitějším okamžikem v Eoarcheanu je začátek formování prvního pozemského kontinentu – Vaalbary.

Druhá éra - paleoarchean

Archejská éra tohoto období pokrývá časový interval 200 milionů let, který začal před 3,6 miliardami let. Pak den netrval déle než 15 hodin. Formování hlavního kontinentu se chýlilo ke konci, objevil se dosud mělký Světový oceán. Zemské jádro se stalo pevnějším, což posílilo magnetické pole Země téměř na současnou úroveň.

Právě toto období nám umožňuje tvrdit, že již v té době se objevily první živé organismy. S jistotou je známo, že dnes nalezené zbytky jejich odpadních produktů pocházejí z paleoarcheanu.

Zvířata archejské éry jsou prvními bakteriemi, organismy, které se prostřednictvím fotosyntézy podílely na vzniku zemské atmosféry a vytvořily podmínky pro rozvoj nových forem života.

Mesoarchean: rozdělení Vaalbary

Mesoarchean - období, které trvalo 0,4 miliardy let (začalo před 3,2 miliardami let). Tehdy došlo k rozdělení Vaalbary, která byla rozdělena pod úhlem 30° na dvě samostatné části. A také se objevil ze srážky s asteroidem, nejslavnějším kráterem naší doby v Grónsku. Možná během mezoarcheanu došlo na Zemi také k prvnímu zalednění, pongolskému.

Vývoj života v archejské éře období Mesoarchean byl charakterizován nárůstem počtu sinic.

Konečná fáze - neoarchaean

Neoarchean skončil před 2,5 miliardami let. Vyznačuje se dokončením tvorby zemské kůry a také uvolněním velkého množství kyslíku, což následně vedlo (na začátku další éry) ke kyslíkové katastrofě. Tehdy se zcela změnila zemská atmosféra – v jejím složení začal převládat kyslík.

Rychle se rozvíjela sopečná činnost, která přispěla ke vzniku hornin a drahých kovů a kamenů. Žuly, syenity, zlato, stříbro, smaragdy, chryzoberyly – to vše a mnohem více se objevilo před několika miliardami let, v Neoarcheanu.

Co dalšího je na archejské době zajímavé? Flóra a fauna v té době tvořila nejstarší ložiska dnes hojně využívaných minerálů. Také to bylo ovlivněno nestabilní situací na planetě. Formující se krajiny, zemská kůra a první horské útvary byly zničeny pod vlivem oceánských vod a rozlití sopečné lávy.

Svět zvířat

Vědci tvrdí, že vznik života začal právě v archejském období. A přestože byly tyto formy příliš malé, stále představovaly skutečné živé mikroorganismy, první bakteriologická společenství, která zanechala na planetě svou stopu v podobě zkamenělých stromatolitů.

Bylo zjištěno, že právě bakterie významně přispěly ke vzniku nanokrystalů arogonitu, minerálu na bázi uhličitanu vápenatého. Aragonit je součástí povrchové vrstvy schránek moderních měkkýšů a je obsažen v exoskeletu korálů.

Sinice se staly viníky výskytu ložisek nejen karbonátových, ale i křemičitých sedimentárních formací.

Archejská éra je charakteristická výskytem prvních prokaryot – předjaderných jednobuněčných organismů.

Charakteristika prokaryot

Živé organismy nemají vytvořené jádro, ale jsou kompletní buňkou. Prokaryota produkují kyslík prostřednictvím fotosyntézy. Informace DNA (nukleotid), kterou buňka nese, není zabalena v proteinovém obalu jádra (histonu).

Skupina je rozdělena do dvou domén:

• bakterie.
• Archaea.

Archaea

Archaea jsou nejstarší mikroorganismy, jako prokaryota, které nemají jádro. Jejich struktura organizace života se však liší od struktury jiných typů mikrobů. Vzhledově jsou archaea podobné bakteriím, ale některé z nich mají neobvyklý plochý nebo čtvercový tvar.

Existuje pět typů archaea, přestože je poměrně obtížné je klasifikovat. Pěstování archaebakterií v živných médiích je nemožné, proto jsou všechny studie prováděny pouze na základě vzorků odebraných z jejich biotopu.

Tyto mikroorganismy mohou v závislosti na druhu využívat jako zdroj energie sluneční světlo i uhlík. Archaea netvoří spory a rozmnožují se nepohlavně. Pro člověka nejsou patogenní, dokážou přežít v nejextrémnějších podmínkách: oceán, horké prameny, půda, slaná jezera. Nejpočetnější druh archaea tvoří významnou část planktonu v oceánech, který slouží jako potrava mořským živočichům.

Některé druhy dokonce žijí ve střevech lidí a pomáhají při procesech trávení. Archaea se používají k vytvoření biologického plynu, čistých kanalizací a sedimentačních nádrží.

Rostliny

Jak jistě chápete, archejská éra, jejíž rostlinný svět byl o něco bohatší než svět zvířat, se nevyznačuje přítomností obratlovců, ryb a dokonce ani mnohobuněčných řas. I když začátky života se již objevily. Pokud jde o flóru, vědci zjistili, že jedinými rostlinami v té době byly vláknité řasy, ve kterých mimochodem žily bakterie.

A modrozelené řasy, dříve mylně považované za rostliny, se ukázaly jako kolonie sinic, které využívají uhlík i kyslík jako zdroj k udržení života a nejsou součástí archejského rostlinného světa.

vláknité řasy

Archeanská éra byla poznamenána výskytem prvních rostlin. Jsou to jednobuněčné vláknité řasy, které jsou nejjednodušší formou flóry. Nemají specifický tvar, strukturu, orgány a tkáně. Tvoří kolonie a stávají se viditelnými pouhým okem. To je bahno na hladině vody, fytoplankton v jejích hloubkách.

Buňky vláknitých řas jsou spojeny do jednoho vlákna, které může mít větve. Mohou se snadno volně vznášet a přichytit na různé povrchy. K reprodukci dochází rozdělením vlákna na dvě samostatné. Rozdělit lze jak všechna vlákna, tak pouze krajní neboli hlavní.

Řasy nemají bičíky, jsou vzájemně propojeny mikroskopickými cytoplazmatickými můstky (plasmodesmata).

V průběhu evoluce řasy vytvořily další formu života - lišejníky.

Archejská éra je prvním obdobím, kdy se biologický život na Zemi objevil téměř z ničeho. Jedná se o přelomový okamžik v historii evoluce planety, charakterizovaný vznikem podmínek pro vznik flóry a fauny: vznik zemské kůry, oceánů, atmosféry, vhodné pro další složitější formy flóry. a fauna.

Konec archeanu znamenal začátek vývoje sexuálního procesu rozmnožování u bakterií, objevení se prvních mnohobuněčných mikroorganismů, z nichž některé se později staly suchozemskými organismy, jiné získaly známky vodního ptactva a usadily se v oceánu.

Archejská éra je druhá nejdelší (900 milionů let) po prvohorách. Jeho konec dělí od našeho času více než 2,5 miliardy let. V archaické éře vznikly první živé organismy. Byli heterotrofní a používali organické sloučeniny „primárního bujónu“ jako potravu. Podmínky na starověké Zemi se změnily a abiogenní výskyt organických a anorganických molekul v planetárním měřítku ustal. Samostatná malá lokusy zůstala především na dně oceánu, kde stále dochází k tvorbě nejjednodušších organických sloučenin, ale jejich příspěvek k zajištění výživy heterotrofů je prakticky zanedbatelný.

Vyčerpávání organické hmoty v oceánech přivedlo existenci života na pokraj katastrofy.

Nejdůležitější etapa ve vývoji života na Zemi je spojena se vznikem starověkých prokaryot fotosyntéza - biogenní syntéza organických molekul z anorganických díky energii slunečního záření, což vedlo k rozdělení organického světa na flóru a faunu. První fotosyntetizující organismy byly prokaryotické modrozelené - kyanid. Poté, co přestaly být závislé na hotových organických molekulách „primární polévky“, se začaly rychle rozvíjet. Zvláště důležité je, že otevřeli další cestu pro život na Zemi.

Fotosyntéza je doprovázena uvolňováním vedlejšího produktu – kyslíku. Po miliardu let sytil vodu, kde žily první živé organismy, a uvolňoval se do atmosféry.

Mikroskopický kyanid zanechal mnoho stop jejich existence. Ty, zachycující částice bahna, vrstva po vrstvě vytvářely obrovské struktury, tzv. stromatolity, které se v současnosti vyskytují ve výrazně zmenšené verzi zejména u pobřeží Austrálie a na pobřeží Floridy.

Téměř vše, co se k nám od těch dávných dob dostalo, je vyčerpáno zbytky stromatolitů.

Cyanea a pak se objevil eukaryotické zelené řasy uvolňovaly volný kyslík z oceánu do atmosféry, což přispělo ke vzniku bakterií schopných žít v aerobním prostředí. Zřejmě ve stejnou dobu – na pomezí archaické a proterozoické éry – došlo k dalším dvěma významným evolučním událostem: sexuální proces a mnohobuněčnost.

Abychom lépe porozuměli významu posledních dvou aromorfóz, zastavme se u nich podrobněji. Haploidní organismy (mikroorganismy, modrozelené) mají jednu sadu chromozomů. Každá nová mutace se okamžitě projeví ve fenotypu. Pokud je mutace prospěšná, je selekcí zachována, je-li škodlivá, je organismus, který ji nese, eliminován selekcí. Haploidní formy se neustále přizpůsobují prostředí, ale nevyvíjejí zásadně nové rysy a vlastnosti.

Sexuální proces prudce zvyšuje možnost adaptace na podmínky prostředí díky vytváření nesčetných kombinací genů v chromozomech. diploidie, vznikající současně s vytvořeným jádrem, umožňuje uložit mutace v heterozygotním stavu a použít je jako rezerva dědičné variability pro další vývoj. Navíc v heterozygotním stavu mnoho mutací často zvyšuje životaschopnost jedinců, a tím zvyšuje jejich šance v boji o existenci.

Vznik diploidie a genetické diverzity jednobuněčných eukaryot vedl na jedné straně k heterogenitě struktury buněk a jejich asociaci v koloniích, na druhé straně k možnosti „dělby práce“ mezi buňkami kolonie, tzn. tvorba mnohobuněčných organismů. Oddělení buněčných funkcí u prvních koloniálních mnohobuněčných organismů vedlo ke vzniku primárních tkání – ektodermu a endodermu, strukturálně diferencovaných v závislosti na vykonávané funkci. Další diferenciace tkání vytvořila diverzitu nutnou k rozšíření strukturních a funkčnost organismu jako celku, což má za následek stále složitější orgány. Zlepšení interakce mezi buňkami, první kontakt, a pak zprostředkovaný prostřednictvím nervové a endokrinní systémy, zajistil existenci mnohobuněčného organismu jako jediného celku se složitou a jemnou interakcí jeho částí a odpovídající reakcí na prostředí.

Cesty evolučních přeměn prvních mnohobuněčných organismů byly různé. Někteří přešli na sedavý způsob života a proměnili se v organismy tohoto typu houby. Další se začali plazit, pohybovat se po substrátu pomocí řasinek. Od nich pocházeli ploštěnci. Ještě jiní si zachovali plovoucí životní styl, získali ústa a dali vznik koelenterátům.

Kotevní body

• Život vznikl na Zemi z abiogenně syntetizovaných organických molekul.
• V archejské éře na hranici s proterozoikem znamenal vznik prvních buněk počátek biologické evoluce.

Otázky a úkoly k opakování

• 1. Podle jakého principu se dělí dějiny Země na epochy a období?
• 2. Připomeňte si látku kapitoly. Popište, kdy a jak vznikly první živé organismy.
• 3. Jaké formy života představoval živý svět v proterozoickém období?

Vědci rozdělují historii Země na dlouhá časová období – éry. Éry se dělí na období, období - na epochy, epochy - na století.

Rozdělení do epoch není náhodné. Konec jedné epochy a začátek druhé byl ve znamení výrazné proměny povrchu Země, změny poměru pevniny a moře a intenzivních horotvorných procesů.

Názvy epoch řeckého původu, jejich význam je následující: Archean - nejstarší, Proterozoikum - prvotní život, Paleozoikum - starověký život, Mesozoikum - střední život, Cenozoikum - nový život.

Archean - nejstarší éra, začala před více než 3,5 miliardami let a trvala asi 1 miliardu let. O životě v Archeanu se ví jen málo, po organickém životě nezůstaly téměř žádné stopy: sedimentární vrstvy archejského věku byly silně modifikovány vlivem vysoké teploty a tlaku. Přítomnost hornin organického původu – vápence, mramoru svědčí o existenci bakterií a modrozelených řas v archaické éře.

V archejské éře se vyskytly velké aromorfózy: vznik buněk s buněčným jádrem, sexuální proces, fotosyntéza a mnohobuněčnost.

Sexuální proces - rozšiřuje možnosti přirozeného výběru, zvyšuje možnost adaptace na podmínky prostředí díky vytváření nesčetných kombinací v chromozomech. Nová cesta reprodukce jako užitečná při ochraně druhů byla zajištěna přirozeným výběrem a nyní převládá v živočišné a rostlinné říši.

Vznik fotosyntézy znamenal počátek rozdělení jediného kmene života na dva – rostliny a živočichy – podle způsobu výživy a typu metabolismu. Nasycení vody kyslíkem, jeho akumulace v atmosféře a přítomnost potravy vytvořily předpoklady pro vývoj živočichů ve vodě, kteří chránili živé organismy před škodlivým ultrafialovým zářením. Postupem času se v atmosféře začal tvořit ozón, který téměř všechen pohltil ultrafialová radiace- ochrana života na hladině vody a země.

Vznik mnohobuněčné struktury vedl ke komplikaci v organizaci živých bytostí: diferenciaci tkání, orgánů a systémů, jejich funkcí. Cesty evolučních přeměn prvních mnohobuněčných organismů byly různé. Někteří přešli na sedavý způsob života a proměnili se v organismy, jako jsou houby. Další se začali plazit po substrátu pomocí řasinek – ploštěnek. Ještě jiní si udržovali plovoucí životní styl. Získali ústa a dali vznik koelenterátům.

Vývoj života v proterozoické éře.

Proterozoická éra je nejdelší v historii Země. Trvalo to asi 2 miliardy let. Na pomezí archejské a proterozoické éry došlo k prvnímu velkému období horského budování. To vedlo k výraznému přerozdělení pevninských a mořských oblastí na Zemi. Tyto změny ve tváři Země nevydržely všechny druhy organismů, mnoho z nich vymřelo. Většina fosilních pozůstatků byla zničena, v důsledku čehož je o životě v archejské éře známo tak málo.

Během této éry se výjimečně daří bakteriím a řasám. Za účasti organismů probíhal mimořádně intenzivní proces sedimentace. Je známo, že sedimentární železo je odpadním produktem železných bakterií. Proterozoikum zahrnuje vznik největších ložisek železných rud na Zemi (rudy Kursk, Krivoj Rog, železná ruda Hořejšího jezera v USA aj.). Převahu modrozelených vystřídá hojnost zelených řas, včetně mnohobuněčných, přichycených na dně. To vyžadovalo rozřezání těla na části. Nejvýznamnější aromorfózou byl výskyt oboustranné symetrie, která vedla k diferenciaci těla na přední a zadní konec a také na ventrální a dorzální stranu.

Přední konec je místo, kde se vyvíjejí smyslové orgány, nervové uzliny a později i mozek. Hřbetní strana plní ochrannou funkci, v souvislosti s níž se zde vyvíjejí různé kožní žlázy, mechanické útvary (štětiny, chlupy), ochranné zbarvení. Většina proterozoických zvířat byla mnohobuněčná. V mořích nežily pouze nižší mnohobuněčné organismy - houby a radiálně symetrické koelenteráty; jsou také oboustranně symetrické. Z posledně jmenovaných jsou známí kroužkovci - z nich vznikli měkkýši a členovci. Na konci proterozoika se v mořích objevili nejstarší zástupci členovců, korýši štíři.

Hromadění kyslíku v atmosféře vedlo k vytvoření ozónové clony v atmosféře. Půda je bez života, ale podél břehů vodních ploch začaly půdotvorné procesy v důsledku činnosti bakterií a mikroskopických řas.

Vývoj života v paleozoické éře.

Paleozoická éra je mnohem kratší než předchozí, trvala asi 340 milionů let. Na konci proterozoika představovala země jeden superkontinent, rozdělený na samostatné kontinenty, seskupené blízko rovníku. To vedlo k vytvoření velkého množství pobřežních oblastí vhodných pro osídlení živými organismy. Na začátku paleozoika měla některá zvířata vnější organickou nebo minerální kostru. Jeho zbytky se zachovaly v usazených horninách. Proto je paleontologický záznam počínaje prvním obdobím paleozoika-kambria zcela úplný a relativně souvislý.

Období:

kambrium;

ordovik;

kambrium (80 20 mil.)

Klima kambria bylo mírné, kontinenty byly nízko položené. V kambriu zvířata a rostliny obývaly především moře. Na souši stále žily bakterie a modrozelené řasy.

Život v kambrických mořích byl nejrozmanitější a nejbohatěji zastoupený. Jejich plocha byla větší než plocha moderních moří. Téměř celá Evropa byla pod mořem. V těchto mořích dominovaly zelené a hnědé řasy připojené ke dnu; ve vodním sloupci plavaly rozsivky, aureus a euglena řasy.

Mezi jednobuněčnými živočichy byly četné foraminifery – zástupci prvoků, kteří měli vápenitou nebo schránku slepenou ze zrnek písku. Houby byly velmi rozmanité. Spolu s přisedlými bentickými živočichy byly velmi rozmanité i pohyblivé organismy. Byli mezi nimi mlži, plži a hlavonožci a kroužkovci, z nichž se členovci vyvinuli již v kambriu. Nejstarší členovci - trilobiti tvarem těla připomínali moderní korýše - vši. Tělo trilobitů bylo uzavřeno v chitinózní schránce a rozřezáno na 40-50 segmentů. Je známo, že počet segmentů těla u moderních korýšů je mnohem menší.

ordovikum(5510 Ma)

V ordoviku významné oblasti kambrické pevniny ustupují, přičemž plocha pevniny se nejvíce zmenšuje na Sibiři v Severní Americe. Na pomezí kambria a ordoviku probíhaly intenzivní tektonické pohyby, které pokračovaly až na hranici ordoviku a siluru.

V mořích ordoviku jsou eukaryota velmi rozmanitá - sifonové zelené, hnědé a červené řasy. Dochází k intenzivnímu procesu tvorby útesů korály. Na konci ordoviku se objevují první suchozemské rostliny - psilofyty. Předcházeli jim aromorfóza, objevila se pletiva: krycí s průduchy, mechanická, podporující rostlinu v prostoru a vodivá.

Další evoluce rostlin šla směrem k rozdělení těla na vegetativní orgány a pletiva, zlepšení cévního systému (zajištění rychlého pohybu vody do velké výšky). Psilofyty byly přechodné formy od nižších bezcévných výtrusů k vyšším, cévnatým (lykopsidy, přesličky a kapradiny). Byly přechodné od vodních k suchozemským rostlinám. Jejich distribuci na souši již připravila životně důležitá činnost prokaryot, řas, hub, které vytvořily první půdu.

Značná rozmanitost je pozorována mezi hlavonožci a plži. Trilobiti jsou velmi četní. Diverzita foraminifer, houbiček a některých mlžů se zmenšuje.

U zvířat dochází k velké aromorfóze - vzhledu uchopovacího ústního aparátu, což způsobilo restrukturalizaci celé organizace obratlovců.. Schopnost vybrat si jídlo přispěla ke zlepšení orientace v prostoru zlepšením smyslů. První čelisti neměly ploutve a pohybovaly se ve vodě hadími pohyby. Tento způsob pohybu v případě potřeby k ulovení pohybující se kořisti se však ukázal jako neúčinný.

Pro zlepšení pohybu ve vodě byly proto důležité kožní záhyby, v budoucnu se určité části tohoto záhybu dále vyvíjejí a dávají vzniknout ploutvím, párovým i nepárovým. Vzhled párových ploutví - končetin - je další hlavní aromorfózou ve vývoji obratlovců. Čelistní obratlovci tak získali vnímavé ústní ústrojí a končetiny. Ve svém vývoji se rozdělili na ryby chrupavčité a kostnaté.

Silurus(35 10 mil.)

V důsledku intenzivních tektonických pohybů jsou teplá mělká moře ordoviku nahrazena významnými pevninskými oblastmi; bylo zaznamenáno výrazné vysychání klimatu.

Na konci siluru je pozorován vývoj svérázných členovců – korýšů. Kvetení hlavonožců v mořích patří do ordoviku a siluru (moderními zástupci této třídy jsou chobotnice, sépie, chobotnice). Objevují se noví zástupci bezobratlých - korálovci (coelenterates), kteří začínají postupně nahrazovat ježovky (ostnokožce).

V silurských mořích se objevují první zástupci obratlovců – tzv. pancéřovky. Jejich vnitřní kostra byla chrupavčitá a vně těla byla uzavřena v kostěné skořápce, skládající se z štítků. Obrněné ryby pouze tvarem těla připomínaly skutečné ryby. Patřili do jiné třídy obratlovců – bezčelistní neboli cyklostomové. Neměli skutečné párové ploutve, měli jednu nosní dírku (moderním zástupcem této třídy je mihule).

Koncem siluru je počátek intenzivního rozvoje suchozemských rostlin. První suchozemské rostliny psilofyty - byly zbaveny pravých listů, jejich struktura je velmi podobná struktuře mnohobuněčných zelených řas, ze kterých vznikly. Rostou kapradiny.

Vzhled vyšších rostlin na souši byl připraven dřívějším uvolněním bakterií a modrozelených řas z vody, přítomností biogenní půdní vrstvy na souši, ze které mohly psilofyty a kapradiny čerpat potravní zdroje. Ve vývoji mechů, kapradin, přesliček, kyjových mechů je zachováno stadium pohyblivých bičíkových gamet, pro které je nutné vodní prostředí. Výstup na pevninu a oddělení silurských rostlin od vodního prostředí tedy ještě nebyly konečné.

Akumulace velkého množství organických zbytků v půdě vytvořila předpoklady pro to, aby se na souši objevily heterotrofní organismy využívající tyto organické látky. V siluru se skutečně objevují nechlorofylové heterotrofní organismy, houby.

Přítomnost významných zásob rostlinné biomasy přispěla ke vzniku živočichů na souši. Jedni z prvních, kteří se z vodního prostředí přesunuli, byli zástupci typu členovců – pavouci.

Ke konci siluru opět začalo tzv. kaledonské období orogeneze. Hory, které v tomto období vznikly, přetrvaly dodnes – to jsou skandinávské hory, hřebeny sajansko-bajkalského horského oblouku. Skotské hory atd.

Tato horská stavba opět změnila obrysy pevniny a moře, změnila klima a podmínky pro existenci organismů.

devonský(55 10 mil.)

V důsledku vyzdvižení pevniny a zmenšení moří bylo devonské klima ostřeji kontinentální než v siluru. V devonu bylo zalednění pozorováno také v horských oblastech Jižní Afriky. V teplejších oblastech se klima změnilo směrem k většímu vysychání, objevily se pouštní a polopouštní oblasti.

V mořích devonu dosahují ryby velké prosperity. Potomci obrněných ryb dávají nejrozmanitější zástupce skutečných ryb. Mezi nimi byly chrupavčité ryby (novodobí zástupci - žraloci), objevují se i ryby s kostěnou kostrou. Mezi nimi žily plicníky v mělkých vodních útvarech, ve kterých spolu s dýcháním žábrami docházelo k plicnímu dýchání (plíce se vyvinuly z plaveckého měchýře), a také lalokoploutvé ryby, které byly typicky vodními živočichy, ale mohly dýchat atmosférický vzduch. s pomocí primitivních plic.

Pro pochopení dalšího vývoje ryb je třeba si představit klimatické podmínky v období devonu. Většina země byla poušť bez života. Podél břehů sladkovodních nádrží žili v hustých houštinách rostlin kroužkovci a členovci. Podnebí je suché, s prudkými výkyvy teplot během dne a ročních období. Hladina vody v řekách a nádržích se často měnila. Mnoho nádrží v zimě zcela vyschlo a zamrzlo. Vodní vegetace odumřela vysycháním vodních ploch, hromaděním zbytků rostlin a následným hnilobou. To vše vytvořilo pro ryby velmi nepříznivé prostředí.

Za těchto podmínek je mohlo zachránit pouze dýchání atmosférického vzduchu. Vznik plic lze tedy považovat za idioadaptaci na nedostatek kyslíku ve vodě. Když vodní útvary vyschly, měla zvířata dva způsoby úniku: zahrabání se do bahna nebo migraci při hledání vody. Plicník, jehož struktura se od devonu téměř nezměnila a nyní žije v mělkých vysychajících vodních plochách Afriky, šel první cestou. Tyto ryby přežívají období sucha tím, že se zavrtávají do bahna a dýchají atmosférický vzduch.

Pouze lalokoploutvé ryby se mohly přizpůsobit životu na souši, kvůli struktuře párových ploutví. Donedávna se věřilo, že crossopterani koncem prvohor téměř vymřeli a na konci druhohor zcela zmizeli. Ale v letech 1938, 1952 a v následujících letech byly u pobřeží Jižní Afriky a Madagaskaru uloveny moderní lalokoploutvé ryby – skutečné „živé zkameněliny“, které se v mírně pozměněné podobě zachovaly dodnes.

Na konci devonu přicházejí na souš potomci lalokoploutvých ryb, kteří tvoří první suchozemskou třídu obratlovců – obojživelníky nebo obojživelníky. Nejstarší obojživelníci - stegocefalové - byli pokryti kostěným krunýřem, který jim pokrýval hlavu, tvar jejich těla trochu připomínal čolky a mloky. Stegocefalci se lišili v různých velikostech (od několika centimetrů po 4 m délky). Stegocefalci kombinovali znaky ryb, obojživelníků a plazů. Stegocephalus - "kombinovaná" forma. Rozmnožování stegocefalů, stejně jako všech ostatních obojživelníků, probíhalo ve vodě. Larvy dýchaly žábrami a vyvíjely se ve vodě.

Na souši se objevují první lesy obřích kapradin, přesliček a kyjových mechů, mizí psilofyty. Nové skupiny zvířat začínají dobývat zemi. Zástupci členovců, kteří získali dýchání vzduchu, dávají vznik stonožkám a prvnímu hmyzu.

Oddělení obojživelníků od vodního prostředí ještě nebylo definitivní. Na vodním prostředí byly závislé ve stejné míře jako kapradiny. Proto první suchozemské vyšší rostliny a zvířata nemohly dobýt vnitrozemské masy nacházející se daleko od vodních ploch.

Na konci devonu dochází u rostlin k velké aromorfóze - vzhled semene pokrytého skořápkou, která ho chrání před vysycháním, vzniká nová skupina nahosemenných rostlin. Zaměnitelné rozmnožování poskytuje řadu výhod: embryo je chráněno před nepříznivými podmínkami skořápkami, je mu poskytnuto jídlo a začalo mít diploidní počet chromozomů. U semenných rostlin dochází k hnojení bez účasti vody.

Uhlík(65 10 mil.)

V období karbonu neboli karbonu došlo ke znatelnému oteplení a zvlhčení klimatu. Na nízkých kontinentech jsou velmi časté bažinaté nížiny. V horkých tropických bažinatých lesích rostly obrovské (až 40 m vysoké) kapradiny, přesličky a kyjovité mechy. Kromě těchto rostlin, které se rozmnožují výtrusy, se v karbonu začínají rozšiřovat nahosemenné rostliny, které vznikly již na konci devonu. Rozkvět dřevin v karbonu vedl ke vzniku velkých uhelných slojí. Toto období zahrnuje vznik donbaského uhlí a uhelné pánve u Moskvy.

Ve vlhkých a teplých bažinatých lesích dosáhli nejstarší obojživelníci, stegocefalové, výjimečné prosperity a rozmanitosti. Objevují se první řády okřídleného hmyzu - švábi, jejichž délka těla dosahovala 10 cm, a vážky, jejichž některé druhy měly rozpětí křídel až 75 cm.

Život v mořích karbonu se výrazně nelišil od života devonu.

Ke konci karbonu začíná mírný vzestup pevniny, určité vysychání klimatu a ochlazování, jsou vytvořeny nepříznivé podmínky pro obojživelníky. Ukázalo se, že určitá skupina obojživelníků je schopna dalšího dobývání země, která prošla velmi velkými změnami, které byly užitečné v nových podmínkách. Změnil se způsob rozmnožování: vzniklo vnitřní oplodnění: vajíčko mělo velkou zásobu žloutku, hustou skořápku a vnitřní dutinu s tekutinou, která zárodek chránila před vyschnutím. Vývoj embrya probíhal ve vejci na souši.

permský(50 10 mil.)

V permu vedlo další zvednutí země k rozvoji suchého klimatu a ochlazení. Vlhké a bujné lesy se budou mísit směrem k rovníku, kapradiny postupně vymírají. Nahrazují je gymnospermy. V jejich vývoji se nevyskytují bičíková stádia, pro jejichž existenci je voda nezbytná. Právě tato adaptace umožnila nahosemenným rostlinám úspěšně odolat konkurenci s výtrusnými rostlinami v permu a vytlačit je. Odumírající lesy ze starých kapradin vytvořily uhlí Kuzbassu a pánve Pečora-Vorkuta.

Vysychání klimatu přispělo k vymizení obojživelníků stegocefalických. Vyhynula významná část velkých obojživelníků. Ti, kteří se mohli ukrýt ve zbývajících bažinách a bažinách, dali vzniknout malým obojživelníkům. Ale nejstarší plazi dosahují značné rozmanitosti. I v karbonu vynikla mezi stegocefaly skupina, která měla dobře vyvinuté končetiny a pohyblivý systém prvních dvou obratlů. Zástupci skupiny se chovali ve vodě, ale na souši se dostali dále než obojživelníci, živili se suchozemskými zvířaty a poté rostlinami. Tato skupina se nazývá kotylosauři. Následně z nich sestoupili plazi a savci.

Plazi získali vlastnosti, které jim umožnily konečně přerušit spojení s vodním prostředím. Vnitřní oplodnění a hromadění žloutku ve vejci umožnilo reprodukci na souši. Keratinizace kůže a složitější struktura ledvin přispěly k prudkému snížení ztráty vody tělem a široké distribuci. Hrudní koš zajišťovala efektivnější typ dýchání – sání. Nedostatek konkurence způsobil rozsáhlé rozšíření plazů po souši a návrat některých z nich do vodního prostředí.

Otázky sebeovládání

1. Jaké znáš hypotézy o vzniku života?

2. Co je podstatou teorie panspermie?

3. Kdo dokázal, že „živé může povstat z živých“?

4. Jaké je geologické stáří Země?

5. Byla první etapa na cestě ke vzniku života na Zemi?

6. Kdo navrhl koocervátovou teorii?

7. Co jsou to koocerváty?

8. Je to možné v současné fázi vzniku života na Zemi?

9. Přečtěte si níže uvedený studijní materiál.

10. Odpovězte na otázky sebeovládání.

Stáří Země je asi 4,6 miliardy let. Život na Zemi vznikl v oceánu před více než 3,5 miliardami let.

Historii vývoje života na Zemi studují fosilní pozůstatky organismů nebo stopy jejich životně důležité činnosti. Nacházejí se v horninách různého stáří.

Geochronologické měřítko historie vývoje organického světa Země zahrnuje éry a období. Rozlišují se následující éry:

• archean (archean) - éra starověkého života,
• Proterozoikum (proterozoikum) - éra primárního života,
• Paleozoikum (paleozoikum) - éra starověkého života,
• Mesozoikum (mezozoikum) - éra středního života,
• Cenozoikum (Kenozoikum) - éra nového života.

Názvy období se tvoří buď z názvů lokalit, kde byla příslušná ložiska poprvé nalezena (město Perm, hrabství Devon), nebo z procesů probíhajících v té době (v době uhelné - karbon - byla položena ložiska uhlí, v křídě - křída atd. .).

Archean éra (éra starověkého života: před 3500 (3800-2600) miliony let)

Podle různých zdrojů se první živé organismy na Zemi objevily před 3,8-3,2 miliardami let. Tyto byly prokaryotické heterotrofní anaeroby(předjaderné, živí se hotovými organickými látkami, nepotřebují kyslík). Žili v primárním oceánu a živili se organickými látkami rozpuštěnými v jeho vodě, vzniklými abiogenně z anorganických látek vlivem energie. ultrafialové paprsky Slunce a výboje blesku.

Atmosféra Země se skládala převážně z CO 2, CO, H 2, N 2, vodní páry, malého množství NH 3, H 2 S, CH 4 a téměř neobsahovala volný kyslík O 2. Absence volného kyslíku umožnila hromadění abiogenně vytvořených organických látek v oceánu, jinak by byly okamžitě rozloženy kyslíkem.

První heterotrofy prováděly oxidaci organických látek anaerobně - bez účasti kyslíku kvašení. Během fermentace nedochází k úplnému rozkladu organické hmoty a vzniká málo energie. Z tohoto důvodu byla evoluce v raných fázích vývoje života velmi pomalá.

Postupem času se heterotrofní velmi rozmnožili a začala jim chybět abiogenně vytvořená organická hmota. Pak povstal prokaryotické autotrofní anaeroby. Dokázaly samy syntetizovat organické látky z anorganických látek, nejprve chemosyntézou a poté fotosyntézou.

První byl fotosyntéza anaerobní který nebyl doprovázen uvolňováním kyslíku:

6CO2 + 12H2S → C6H12O6 + 12S + 6H20

Pak přišla aerobní fotosyntéza:

6CO2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O2

Aerobní fotosyntéza byla charakteristická pro tvory podobné moderním sinicím.

Volný kyslík uvolněný během fotosyntézy začal oxidovat sloučeniny dvojmocného železa, síry a manganu rozpuštěné v oceánské vodě. Tyto látky se přeměnily v nerozpustné formy a usadily se na dně oceánu, kde vytvořily ložiska železných, sírových a manganových rud, které v současnosti využívá člověk.

Oxidace látek rozpuštěných v oceánu probíhala stovky milionů let a teprve když se jejich zásoby v oceánu vyčerpaly, začal se kyslík hromadit ve vodě a difundovat do atmosféry.

Je třeba poznamenat, že povinnou podmínkou pro akumulaci kyslíku v oceánu a atmosféře bylo pohřbení nějaké části organické hmoty syntetizované organismy na dně oceánu. V opačném případě, kdyby se všechny organické látky rozštěpily za účasti kyslíku, nebyl by ho přebytek a kyslík by se nemohl akumulovat. Nerozložená těla organismů se usadila na dně oceánu, kde vytvořila ložiska fosilních paliv – ropy a plynu.

Akumulace volného kyslíku v oceánu to umožnila autotrofní a heterotrofní aeroby. Stalo se tak, když koncentrace O 2 v atmosféře dosáhla 1 % současné úrovně (a to je 21 %).

Při aerobní oxidaci (respiraci) se organické látky rozkládají na konečné produkty - CO 2 a H 2 O a vzniká 18x více energie než při bezkyslíkaté oxidaci (fermentaci):

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H20 + 38ATP

Vzhledem k tomu, že se při aerobních procesech začalo uvolňovat mnohem více energie, vývoj organismů se výrazně zrychlil.

V důsledku symbiózy různých prokaryotických buněk se první eukaryota(jaderná).

V důsledku evoluce eukaryot, sexuální proces- výměna organismů s genetickým materiálem - DNA. Díky sexuálnímu procesu probíhala evoluce ještě rychleji, protože k variabilitě mutační se přidala kombinační variabilita.

Nejprve byla eukaryota jednobuněčná a pak první mnohobuňečný organismy. Přechod k mnohobuněčnosti u rostlin, živočichů a hub probíhal nezávisle na sobě.

Mnohobuněčné organismy získaly řadu výhod oproti jednobuněčným:

1. dlouhé trvání ontogeneze, protože v průběhu individuálního vývoje organismu jsou některé buňky nahrazeny jinými;
2. početné potomstvo, protože organismus může přidělit více buněk pro reprodukci;
3. výrazná velikost a různorodá stavba těla, která poskytuje větší odolnost vůči vnější faktory prostředí z důvodu stálosti vnitřního prostředí těla.

Vědci nemají společný názor na otázku, kdy vznikl sexuální proces a mnohobuněčnost - v archeické nebo proterozoické éře.

Proterozoická éra (éra primárního života: 2600-570 Ma)

Objevení se mnohobuněčných organismů ještě více urychlilo evoluci a v relativně krátkém období (v geologickém časovém měřítku) různé druhyživé organismy přizpůsobené různým podmínkám existence. Nové formy života zabíraly a formovaly stále nové ekologické niky v různých oblastech a hloubkách oceánu. Horniny staré 580 milionů let již obsahují otisky tvorů s tvrdou kostrou, a proto je mnohem snazší studovat evoluci z tohoto období. Pevné kostry slouží jako opora pro těla organismů a přispívají ke zvětšení jejich velikosti.

Do konce proterozoické éry (před 570 miliony let) se vytvořil systém producent-spotřebitel a vytvořil se biogeochemický cyklus látek kyslík-uhlík.

Paleozoická éra (éra starověkého života: před 570-240 miliony let)

Během prvního období paleozoické éry, kambrium(před 570-505 miliony let) - došlo k tzv. "evoluční explozi": v krátké době vznikly téměř všechny v současnosti známé druhy živočichů. Celá evoluční doba předcházející tomuto období byla tzv Prekambrium, nebo kryptozoikum(„éra skrytého života“) je 7/8 historie Země. Doba po kambriu byla nazvána fanerozoikum(„éra zjevného života“).

Jak se tvořilo více a více kyslíku, atmosféra postupně získávala oxidační vlastnosti. Když koncentrace O 2 v atmosféře dosáhla 10 % současné úrovně (na hranici siluru a devonu), ve výšce 20-25 km se začala v atmosféře vytvářet ozonová vrstva. Vznikl z molekul O 2 vlivem energie ultrafialových paprsků Slunce:

O 2 → O + O
O 2 + O → O 3

Molekuly ozonu (O 3) mají schopnost odrážet ultrafialové paprsky. V důsledku toho se ozonový štít stal ochranou živých organismů před škodlivými ultrafialovými paprsky ve vysokých dávkách. Předtím sloužila voda jako ochrana. Nyní má život příležitost přesunout se z oceánu na pevninu.

Vznik živých bytostí na souši začal v kambrickém období: jako první se do ní dostaly bakterie a poté houby a nižší rostliny. V důsledku toho se na souši i uvnitř tvořila půda silurský(před 435-400 miliony let) se na souši objevily první cévnaté rostliny - psilofyty. Výstup na pevninu přispěl k tomu, že se v rostlinách objevily tkáně (krycí, vodivé, mechanické atd.) a orgány (kořen, stonek, listy). V důsledku toho se objevily vyšší rostliny. První suchozemská zvířata byli členovci, pocházející z mořských korýšů.

V této době se v mořském prostředí vyvinuli strunatci: obratlovci vznikli z bezobratlých strunatců a obojživelníci z lalokoploutvých ryb v devonu. Dominovali zemi 75 milionů let a byli zastoupeni velmi velkými formami. V permském období, kdy se klima stalo chladnějším a sušším, získali plazi nad obojživelníky převahu.

Mesozoická éra (éra středního života: před 240-66 miliony let)

V druhohorní éře – „éře dinosaurů“ – dosáhli plazi svého rozkvětu (vznikly jejich četné formy) a úpadku. V triasu se objevili krokodýli a želvy a třída Savci vznikla z plazů se zvířecími zuby. V průběhu druhohor byli savci malí a nebyli široce rozšířeni. Na konci křídy došlo k ochlazení a hromadnému vymírání plazů, jehož konečné příčiny nebyly zcela objasněny. V období křídy se objevily krytosemenné rostliny (kvetoucí).

Cenozoická éra (éra nového života: před 66 miliony let – současnost)

V kenozoické éře byli široce rozšířeni savci, ptáci, členovci a kvetoucí rostliny. Objevil se muž.

V současnosti se lidská činnost stala důležitým faktorem rozvoje biosféry.

Archean éra- nejstarší, nejranější období v historii zemské kůry. V archaická éra vznikly první živé organismy. Byli heterotrofní a používali organické sloučeniny jako potravu. Konec archaická éra- doba vzniku zemského jádra a silného poklesu vulkanické činnosti, což umožnilo rozvoj života na planetě.
Archean éra který začal asi před 4 miliardami let, trval asi 1,5 miliardy let. Archean éra rozdělena do 4 období: Eoarchean, Paleoarchean, Mesoarchean, Neoarchean

zemská kůra

Spodní období archejské éry - Eoarchean 4 - před 3,6 miliardami let
Asi před 4 miliardami let Země vznikla jako planeta. Téměř celý povrch byl pokryt sopkami a všude tekly řeky lávy. Láva, která vytryskla ve velkém množství, vytvořila kontinenty a oceánské deprese, hory a náhorní plošiny. Stálá vulkanická činnost, dopady vysoké teploty a vysoký tlak vedly ke vzniku různých nerostů: různé rudy, stavební kámen, měď, hliník, zlato, kobalt, železo, radioaktivní nerosty a další. Přibližně před 3,8 miliardami let na Zemi vznikly první spolehlivě potvrzené vyvřelé a metamorfované horniny jako žula, diorit a anorthosit. Tyto horniny byly nalezeny na nejrůznějších místech: na ostrově Grónsko, v kanadských a baltských štítech atd.

Heoarchean před 2,8 - 2,5 miliardami let - poslední období archaické éry, končící před 2,5 miliardami let, je dobou vzniku hlavní hmoty kontinentální kůry, což ukazuje na výjimečnou starobylost kontinentů Země. Atmosféra a klima archaické éry. Na začátku archaická éra na Zemi bylo málo vody, místo jediného oceánu tu byly jen mělké tůně, které nebyly navzájem propojené. Atmosféra archaická éra, sestával hlavně z oxidu uhličitého CO2 a jeho hustota byla mnohem vyšší než současná. Vlivem uhličité atmosféry dosahovala teplota vody 80-90°C. Obsah dusíku byl nízký, řádově 10-15 %. Nebyl tam téměř žádný kyslík, metan a další plyny. Teplota atmosféry dosáhla 120°C.

Flóra a fauna archaické éry

Archean éra Toto je doba zrození prvních organismů. Prvními obyvateli naší planety byly anaerobní bakterie. Nejdůležitější etapa ve vývoji života na Zemi je spojena se vznikem fotosyntézy, která vede k rozdělení organického světa na flóru a faunu. Prvními fotosyntetickými organismy byly prokaryotické (předjaderné) sinice a modrozelené řasy. Eukaryotické zelené řasy, které se pak objevily, uvolnily volný kyslík z oceánu do atmosféry, což přispělo ke vzniku bakterií schopných žít v kyslíkovém prostředí.
Ve stejné době - ​​na pomezí archaické proterozoické éry, došlo k dalším dvěma významným evolučním událostem - objevil se sexuální proces a mnohobuněčnost. Haploidní organismy (bakterie a modrozelené) mají jednu sadu chromozomů. Každá nová mutace se okamžitě projeví na jejich fenotypu. Pokud je mutace prospěšná, je selekcí zachována, pokud je škodlivá, je selekcí eliminována. Haploidní organismy se neustále přizpůsobují prostředí, ale nevyvíjejí zásadně nové rysy a vlastnosti. Sexuální proces dramaticky zvyšuje možnost adaptace na podmínky prostředí, a to díky vytváření nesčetných kombinací v chromozomech.