Glavni događaji arhejske ere. Arhejsko ("početno") doba u razvoju života. glavni događaji arhejske ere

Najstarije razdoblje postojanja Zemlje, koje pokriva vremenski interval od prije 4 do 2,5 milijarde godina, naziva se "arhejsko doba". Flora i fauna tek su se počele nastajati, na Zemlji je bilo vrlo malo kisika, a od vodenih tijela na planeti postojao je samo jedan plitki ocean, koji se sastojao od nekoliko rezervoara sa zasićenom slanom vodom, dok nije bilo planinskog krajolika i depresija uopće. To je razdoblje početka stvaranja mineralnih naslaga: grafita, nikla, sumpora, željeza i zlata.

U to vrijeme, zrake sunčeve svjetlosti još nisu mogle prodrijeti u hidrosferu i atmosferu pomiješanu, što je činilo jedinstvenu ljusku pare i plina. Nastali efekt staklenika spriječio je da sunce dotakne tlo.

Arhejsku eru tako je nazvao američki znanstvenik J. Dana 1872. Pojam "arhejski" od starogrčkog znači "drevni". Arhej je podijeljen u četiri glavne ere, u rasponu od najstarije, eoarhejske, do neoarhejske. Zaustavimo se na njima detaljnije.

Početak arheja – eoarhejski

Razdoblje od 400 Ma započelo je prije oko 4 milijarde godina. Eoarhej je karakteriziran čestim padom meteorita i stvaranjem kratera. Lava koja je prekrivala površinu planeta postupno je počela ustupati mjesto zemljinoj kori koja se aktivno formirala.

Arhejsko doba u ovom vremenskom razdoblju poznato je po postavljanju najstarijih stijena, od kojih su najveće formacije pronađene na Grenlandu. Njihova starost je otprilike 3,8 milijardi godina.

Formiranje hidrosfere tek je počelo. I premda se oceani još nisu pojavili, već su postojali nagovještaji prvih malih vodenih formacija. Uz njihovu karakterističnu izolaciju jedna od druge, s koncentriranom slanom i vrlo vrućom vodom.

U atmosferi je bilo malo kisika i dušika, značajan dio bio je ugljični dioksid. Temperatura u zračnoj ljusci Zemlje dosegla je 120 °C.

Prvi organizmi arhejske ere počeli su se pojavljivati ​​upravo tada. To su bile cijanobakterije koje su za sobom ostavile drevne stromatolite – otpadne produkte. Ovi mikroorganizmi proizvode kisik fotosintezom, kao najstariji oblik života na planetu.

Najvažniji trenutak u Eoarheju je početak formiranja prvog kopnenog kontinenta - Vaalbare.

Drugo doba - paleoarhejsko

Arhejsko doba ovog razdoblja pokriva vremenski interval od 200 milijuna godina, koji je započeo prije 3,6 milijardi godina. Tada dan nije trajao duže od 15 sati. Formiranje glavnog kontinenta bližilo se kraju, pojavio se još uvijek plitak Svjetski ocean. Zemljina jezgra je postala čvršća, što je Zemljino magnetsko polje ojačalo gotovo do sadašnje razine.

To je razdoblje koje nam omogućuje da tvrdimo da su se već u to vrijeme pojavili prvi živi organizmi. Pouzdano se zna da danas pronađeni ostaci njihovih otpadnih tvari potječu još iz paleoarheja.

Životinje arhejske ere prve su bakterije, organizmi koji su fotosintezom pridonijeli stvaranju Zemljine atmosfere, stvarajući uvjete za razvoj novih oblika života.

Mezoarhejski: rascjep Vaalbare

Mezoarhej - razdoblje koje je trajalo 0,4 milijarde godina (počelo je prije 3,2 milijarde godina). Tada je došlo do cijepanja Vaalbare, koja je podijeljena pod kutom od 30 ° na dva odvojena dijela. I također se pojavio od sudara s asteroidom, najpoznatijim kraterom u naše vrijeme na Grenlandu. Možda se tijekom mezoarhejskog razdoblja na Zemlji dogodila i prva glacijacija, pongolska.

Razvoj života u arhejskoj eri mezoarhejskog razdoblja karakterizirao je porast broja cijanobakterija.

Završna faza - neoarhejska

Neoarhejski je završio prije 2,5 milijarde godina. Karakterizira ga završetak formiranja zemljine kore, kao i oslobađanje velike količine kisika, što je naknadno dovelo (na početku sljedeće ere) do kisikove katastrofe. Tada se Zemljina atmosfera potpuno promijenila – kisik je počeo prevladavati u njenom sastavu.

Vulkanska aktivnost se brzo razvijala, što je pridonijelo nastanku stijena te plemenitih metala i kamenja. Graniti, sijeniti, zlato, srebro, smaragdi, krizoberili - sve se to i još mnogo toga pojavilo prije nekoliko milijardi godina, u neoarheju.

Što je još zanimljivo u arhejskoj eri? Tadašnja flora i fauna formirala je najstarije naslage minerala koji se danas široko koriste. Također, na to je utjecala i nestabilna situacija na planeti. Formirajući krajolike, zemljina kora i prve planinske formacije uništene su pod utjecajem oceanskih voda i izlijevanja vulkanske lave.

Životinjski svijet

Znanstvenici kažu da je nastanak života započeo upravo u arhejskom razdoblju. I premda su ti oblici bili premali, ipak su predstavljali prave žive mikroorganizme, prve bakteriološke zajednice koje su ostavile trag na planetu u obliku fosiliziranih stromatolita.

Utvrđeno je da su upravo bakterije dale značajan doprinos nastanku nanokristala arogonita, minerala na bazi kalcijevog karbonata. Aragonit je dio površinskog sloja školjki modernih mekušaca i sadržan je u egzoskeletu koralja.

Cijanobakterije su postale krivci za pojavu naslaga ne samo karbonatnih, već i silicijskih sedimentnih formacija.

Arhejsko doba karakterizira pojava prvih prokariota - prednuklearnih jednostaničnih organizama.

Karakteristike prokariota

Živi organizmi nemaju formiranu jezgru, ali su cjelovita stanica. Prokarioti proizvode kisik fotosintezom. DNK informacija (nukleotid) koju stanica nosi nije upakirana u proteinsku ljusku jezgre (histon).

Grupa je podijeljena u dvije domene:

• bakterije.
• Archaea.

Archaea

Arheje su najstariji mikroorganizmi, poput prokariota, koji nemaju jezgru. Međutim, njihova struktura životne organizacije razlikuje se od strukture drugih vrsta mikroba. Po izgledu, arheje su slične bakterijama, ali neke od njih imaju neobičan ravan ili kvadratni oblik.

Postoji pet vrsta arheja, unatoč činjenici da ih je prilično teško klasificirati. Arhebakterije je nemoguće uzgajati u hranjivim medijima, stoga se sva istraživanja provode samo na temelju uzoraka uzetih iz njihovog staništa.

Ovi mikroorganizmi mogu koristiti i sunčevu svjetlost i ugljik kao izvor energije, ovisno o vrsti. Arheje ne stvaraju spore i razmnožavaju se nespolno. Nisu patogeni za ljude, mogu preživjeti u najekstremnijim uvjetima: ocean, topli izvori, tlo, slana jezera. Najbrojnije vrste arheja čine značajan dio planktona u oceanima, koji služi kao hrana za morske životinje.

Neke vrste čak žive u crijevima ljudi, pomažući u provođenju procesa probave. Arheje se koriste za stvaranje biološkog plina, čišćenje kanalizacije i taložnika.

Bilje

Kao što možete razumjeti, arhejsko doba, čija je flora bila malo bogatija od životinjskog svijeta, nije karakterizirana prisutnošću kralježnjaka, riba, pa čak i višestaničnih algi. Iako su se počeci života već pojavili. Što se tiče flore, znanstvenici su otkrili da su jedine biljke u to vrijeme bile nitaste alge, u kojima su, inače, živjele bakterije.

A modrozelene alge, koje su se prije pogrešno smatrale biljkama, pokazalo se da su kolonije cijanobakterija koje koriste i ugljik i kisik kao resurs za održavanje života i nisu dio arhejskog biljnog svijeta.

nitaste alge

Arhejsko doba obilježeno je pojavom prvih biljaka. One su jednostanične nitaste alge koje su najjednostavniji oblik flore. Nemaju specifičan oblik, strukturu, organe i tkiva. Formirajući kolonije, postaju vidljive golim okom. Ovo je blato na površini vode, fitoplankton u njenim dubinama.

Stanice filamentoznih algi povezane su u jednu nit, koja može imati grane. Lako mogu slobodno plutati i pričvrstiti se na različite površine. Reprodukcija se događa dijeljenjem niti na dvije odvojene. Obje sve niti, i samo one ekstremne, ili glavne, mogu se podijeliti.

Alge nemaju flagele, međusobno su povezane mikroskopskim citoplazmatskim mostovima (plasmodesmata).

Tijekom evolucije, alge su formirale još jedan oblik života - lišajeve.

Arhejsko doba je prvo razdoblje kada se biološki život na Zemlji pojavio gotovo iz ničega. Ovo je prekretnica u povijesti evolucije planeta, koju karakterizira nastanak uvjeta za nastanak flore i faune: formiranje zemljine kore, oceana, atmosfere, pogodnih za druge složenije oblike flore i faune.

Kraj arheja označio je početak razvoja spolnog procesa razmnožavanja kod bakterija, pojavu prvih višestaničnih mikroorganizama, od kojih su neki kasnije postali kopneni organizmi, drugi su dobili znakove vodenih ptica i nastanili se u oceanu.

Arhejsko doba je drugo po dužini (900 milijuna godina) nakon proterozoika. Njegov kraj od našeg vremena dijeli više od 2,5 milijarde godina. U arhejskoj eri nastali su prvi živi organizmi. Bili su heterotrofi i koristili su organske spojeve "primarne juhe" kao hranu. Uvjeti na drevnoj Zemlji su se promijenili, a abiogena pojava organskih i anorganskih molekula na planetarnoj razini je prestala. Ostali su zasebni mali lokusi, uglavnom na dnu oceana, gdje još uvijek dolazi do stvaranja najjednostavnijih organskih spojeva, ali je njihov doprinos opskrbi heterotrofa ishranom praktički zanemariv.

Osiromašenje organske tvari u oceanima dovelo je postojanje života na rub katastrofe.

Najvažnija faza u evoluciji života na Zemlji povezana je s pojavom drevnih prokariota fotosinteza - biogena sinteza organskih molekula iz anorganskih zbog energije sunčeve svjetlosti, što je dovelo do podjele organskog svijeta na floru i faunu. Prvi fotosintetski organizmi bili su prokariotski plavo-zeleni - cijanid. Oni su se, nakon što su prestali ovisiti o gotovim organskim molekulama "primarne juhe", počeli ubrzano razvijati. Posebno je važno što su otvorili još jedan put za život na Zemlji.

Fotosintezu prati oslobađanje nusproizvoda – kisika. Milijardu godina zasićena je vodom u kojoj su živjeli prvi živi organizmi i puštena u atmosferu.

Mikroskopski cijanid ostavio je mnogo tragova svog postojanja. Oni su, hvatajući čestice mulja, sloj po sloj stvorili ogromne strukture, takozvane stromatolite, koji u današnje vrijeme postoje u osjetno smanjenoj verziji, posebice uz obale Australije i na obali Floride.

Gotovo sve što je do nas došlo od tih davnih vremena iscrpljeno je ostacima stromatolita.

Cyanea i tada se pojavila eukariotski zelene alge oslobađale su slobodni kisik iz oceana u atmosferu, što je pridonijelo nastanku bakterija sposobnih za život u aerobnom okruženju. Očigledno, u isto vrijeme - na granici arhejske i proterozojske ere - dogodila su se još dva velika evolucijska događaja: seksualni proces i višestanična.

Da bismo bolje razumjeli značenje posljednje dvije aromorfoze, zadržimo se na njima detaljnije. Haploidni organizmi (mikroorganizmi, plavo-zeleni) imaju jedan skup kromosoma. Svaka nova mutacija odmah se očituje u fenotipu. Ako je mutacija korisna, čuva se selekcijom, a ako je štetna, organizam koji je nosi eliminira se selekcijom. Haploidni oblici se kontinuirano prilagođavaju okolišu, ali ne razvijaju temeljno nova svojstva i svojstva.

Spolni proces naglo povećava mogućnost prilagodbe uvjetima okoline zbog stvaranja nebrojenih kombinacija gena u kromosomima. diploidija, koja nastaje istodobno s formiranom jezgrom, omogućuje vam spremanje mutacija u heterozigotnom stanju i korištenje kao rezerva nasljedne varijabilnosti za daljnji razvoj. Osim toga, u heterozigotnom stanju, mnoge mutacije često povećavaju održivost pojedinaca i stoga povećavaju njihove šanse u borbi za postojanje.

Pojava diploidije i genetske raznolikosti jednostaničnih eukariota, s jedne strane, dovela je do heterogenosti strukture stanica i njihovog povezivanja u kolonije, s druge strane, do mogućnosti “podjele rada” između stanica kolonija, tj. nastajanje višestaničnih organizama. Razdvajanje staničnih funkcija kod prvih kolonijalnih višestaničnih organizama dovelo je do stvaranja primarnih tkiva – ektoderma i endoderma, diferenciranih u strukturi ovisno o obavljanoj funkciji. Daljnja diferencijacija tkiva stvorila je raznolikost potrebnu za proširenje strukturnih i funkcionalnost organizam u cjelini, što rezultira sve složenijim organima. Poboljšanje interakcije između stanica, prvo kontakt, a zatim posredovano kroz živčani i endokrini sustavi, osiguralo postojanje višestaničnog organizma kao jedinstvene cjeline sa složenom i suptilnom interakcijom njegovih dijelova i odgovarajućim odgovorom na okoliš.

Putevi evolucijskih transformacija prvih višestaničnih organizama bili su različiti. Neki su prešli na sjedilački način života i pretvorili se u organizme tog tipa spužve. Drugi su počeli puzati, kretati se po podlozi uz pomoć cilija. Od njih su nastali pljosnati crvi. Drugi su pak zadržali plutajući način života, stekli su usta i doveli do koelenterata.

Točke sidrišta

• Život je nastao na Zemlji iz abiogeno sintetiziranih organskih molekula.
• U arhejskoj eri, na granici s proterozoikom, pojava prvih stanica označila je početak biološke evolucije.

Pitanja i zadaci za ponavljanje

• 1. Po kojem se principu povijest Zemlje dijeli na ere i razdoblja?
• 2. Prisjetite se materijala poglavlja. Opišite kada i kako su nastali prvi živi organizmi.
• 3. Koje je oblike života predstavljao živi svijet u proterozojskoj eri?

Znanstvenici dijele povijest Zemlje na duga vremenska razdoblja – ere. Ere se dijele na razdoblja, razdoblja - na epohe, epohe - na stoljeća.

Podjela na ere nije slučajna. Kraj jedne ere i početak drugog obilježila je značajna transformacija lica Zemlje, promjena omjera kopna i mora te intenzivni procesi izgradnje planina.

Naziv era grčkog podrijetla, njihovo značenje je sljedeće: arhej - najstariji, proterozoj - primarni život, paleozoik - drevni život, mezozoik - srednji život, kenozoik - novi život.

Arhejsko - najstarije doba, počelo je prije više od 3,5 milijardi godina i trajalo je oko 1 milijardu godina. Malo se zna o životu u Arheju, gotovo da nema tragova organskog života: sedimentni slojevi arhejskog doba bili su snažno modificirani pod utjecajem visoke temperature i pritiska. Prisutnost stijena organskog porijekla - vapnenca, mramora ukazuje na postojanje bakterija i modrozelenih algi u arhejskoj eri.

U arhejskoj eri dogodile su se velike aromorfoze: nastanak stanica sa staničnom jezgrom, spolni proces, fotosinteza i višestanična.

Spolni proces - proširuje mogućnosti prirodne selekcije, povećava mogućnost prilagodbe uvjetima okoline zbog stvaranja nebrojenih kombinacija u kromosomima. Novi put reprodukcija kao korisna u očuvanju vrsta osigurana je prirodnom selekcijom, a sada prevladava u životinjskom i biljnom carstvu.

Pojava fotosinteze označila je početak podjele jednog debla života na dva – biljke i životinje – prema načinu prehrane i vrsti metabolizma. Zasićenost vode kisikom, njeno nakupljanje u atmosferi i prisutnost hrane stvorili su preduvjete za razvoj životinja u vodi, koja je štitila žive organizme od štetnog ultraljubičastog zračenja. S vremenom se u atmosferi počeo stvarati ozon koji je apsorbirao gotovo sve ultraljubičasto zračenje- zaštita života na površini vode i kopna.

Pojava višestanične strukture dovela je do komplikacija u organizaciji živih bića: diferencijacije tkiva, organa i sustava, njihovih funkcija. Putevi evolucijskih transformacija prvih višestaničnih organizama bili su različiti. Neki su prešli na sjedilački način života i pretvorili se u organizme kao što su spužve. Drugi su počeli puzati po podlozi uz pomoć cilija - pljosnatih crva. Drugi su pak zadržali plutajući način života. Dobili su usta i iznjedrili koelenterate.

Razvoj života u proterozojskoj eri.

Proterozojska era je najduža u povijesti Zemlje. Trajalo je oko 2 milijarde godina. Na granici arhejske i proterozojske ere odigralo se prvo veliko razdoblje izgradnje planina. To je dovelo do značajne preraspodjele kopnenih i morskih područja na Zemlji. Ove promjene na licu Zemlje nisu izdržale sve vrste organizama, mnogi od njih su izumrli. Većina fosilnih ostataka je uništena, zbog čega se tako malo zna o životu u arhejskoj eri.

Tijekom tog razdoblja bakterije i alge iznimno cvjetaju. Izuzetno intenzivan proces sedimentacije odvijao se uz sudjelovanje organizama. Poznato je da je sedimentno željezo otpadni produkt željeznih bakterija. Proterozoik uključuje stvaranje najvećih nalazišta željeznih ruda na Zemlji (Kursk, Krivoy Rog rude, željezna ruda Gornjeg jezera u SAD-u, itd.). Dominaciju plavo-zelenih zamjenjuje obilje zelenih algi, uključujući i one višestanične pričvršćene na dno. To je zahtijevalo rasparčavanje tijela na dijelove. Najvažnija aromorfoza bila je pojava bilateralne simetrije, što je dovelo do diferencijacije tijela na prednji i stražnji kraj, te ventralnu i dorzalnu stranu.

Prednji kraj je mjesto gdje se razvijaju osjetilni organi, živčani čvorovi, a kasnije i mozak. Dorzalna strana obavlja zaštitnu funkciju, u vezi s kojom se ovdje razvijaju različite kožne žlijezde, mehaničke formacije (čekinje, dlake), zaštitna obojenost. Većina proterozojskih životinja bile su višestanične. U morima nisu živjeli samo niži višestanični organizmi – spužve i radijalno simetrični koelenterati; također su bilateralno simetrične. Među potonjima su poznati anelidi - od njih su nastali mekušci i člankonošci. Do kraja proterozoika u morima su se pojavili najstariji predstavnici člankonožaca, rakovi škorpioni.

Nakupljanje kisika u atmosferi dovelo je do stvaranja ozonskog zaslona u atmosferi. Zemljište je beživotno, ali su uz obale vodenih tijela započeli procesi stvaranja tla kao rezultat aktivnosti bakterija i mikroskopskih algi.

Razvoj života u paleozojskoj eri.

Paleozojska era je mnogo kraća od prethodnih, trajala je oko 340 milijuna godina. Na kraju proterozoika, kopno je predstavljalo jedan superkontinent, podijeljen na zasebne kontinente, grupirane u blizini ekvatora. To je dovelo do stvaranja velikog broja obalnih područja pogodnih za naseljavanje živih organizama. Do početka paleozoika neke su životinje imale vanjski organski ili mineralni kostur. Njegovi ostaci sačuvani su u sedimentnim stijenama. Zato je, počevši od prvog razdoblja paleozoika-kambrija, paleontološki zapis prilično cjelovit i relativno kontinuiran.

Razdoblja:

kambrij;

ordovicij;

kambrijski (80 20 Ma)

Klima kambrija bila je umjerena, kontinenti su bili nizinski. U kambriju su životinje i biljke uglavnom naseljavale mora. Na kopnu su još živjele bakterije i modrozelene alge.

Život u kambrijskim morima bio je najraznovrsniji i najbogatije zastupljen. Njihova je površina bila veća od površine modernih mora. Gotovo cijela Europa bila je pod morem. Ovim morima su dominirale zelene i smeđe alge pričvršćene za dno; dijatomeje, aureus i euglena alge plivale su u vodenom stupcu.

Među jednostaničnim životinjama postojali su brojni foraminiferi - predstavnici protozoa, koji su imali vapnenastu ili ljusku zalijepljenu od zrna pijeska. Spužve su bile vrlo raznolike. Uz sjedeće bentoske životinje, vrlo su raznoliki i pokretni organizmi. Među njima su bile školjke, puževi i glavonošci te anelidi, od kojih su se člankonošci razvili već u kambriju. Najstariji člankonošci - trilobiti u obliku tijela nalikovali su modernim rakovima - drvenim ušima. Tijelo trilobita bilo je zatvoreno u hitinskoj ljusci i secirano na 40-50 segmenata. Poznato je da je broj segmenata tijela u modernih rakova mnogo manji.

ordovicij(5510 Ma)

U ordoviciju se značajna područja kambrijskog kopna smanjuju, a kopnena površina najviše se smanjuje u Sibiru u Sjevernoj Americi. Na rubu kambrija i ordovicija odvijala su se intenzivna tektonska kretanja koja su se nastavila do ruba ordovicija i silura.

U morima ordovicija eukarioti su vrlo raznoliki - sifonske zelene, smeđe i crvene alge. Postoji intenzivan proces formiranja grebena od strane koralja. Krajem ordovicija pojavljuju se prve kopnene biljke - psilofiti. Prethodili su im aromorfoza pojavila su se tkiva: pokrovna sa pučicima, mehanička, koja podupiru biljku u prostoru i provodna.

Daljnja evolucija biljaka išla je u smjeru podjele tijela na vegetativne organe i tkiva, poboljšavajući krvožilni sustav (osiguravajući brzo kretanje vode do velike visine). Psilofiti su bili prijelazni oblici od nižih, avaskularnih spora prema višim, vaskularnim (likopsidi, preslice i paprati). Bile su prijelazne iz vodenih u kopnene biljke. Njihova distribucija na kopnu već je bila pripremljena vitalnom aktivnošću prokariota, algi, gljiva, koje su stvorile prvo tlo.

Uočena je značajna raznolikost među glavonošcima i puževima. Trilobiti su vrlo brojni. Raznolikost foraminifera, spužvi i nekih školjkaša se smanjuje.

Kod životinja dolazi do velike aromorfoze - pojave aparata za hvatanje usta, što je uzrokovalo restrukturiranje cjelokupne organizacije kralježnjaka.. Mogućnost odabira hrane pridonijela je poboljšanju orijentacije u prostoru poboljšanjem osjetila. Prve čeljusti nisu imale peraje i kretale su se u vodi pokretima poput zmija. Međutim, ova metoda kretanja, ako je potrebno, za hvatanje plijena u pokretu pokazala se neučinkovitom.

Stoga su za poboljšanje kretanja u vodi bili važni kožni nabori, u budućnosti se pojedini dijelovi ovog nabora dalje razvijaju i stvaraju peraje, parne i nesparene. Pojava parnih peraja – udova – sljedeća je velika aromorfoza u evoluciji kralježnjaka. Dakle, čeljusti kralježnjaci stekli su hvataljka usta i udove. U svojoj evoluciji dijelili su se na hrskavične i koštane ribe.

Silurus(35 10 Ma)

Kao rezultat intenzivnih tektonskih kretanja, topla plitka mora ordovicija zamjenjuju se značajnim kopnenim površinama; zabilježeno je značajno isušivanje klime.

Na kraju silura uočava se razvoj osebujnih člankonožaca - rakova. Cvjetanje glavonožaca u morima pripada ordoviciju i siluru (suvremeni predstavnici ove klase su lignje, sipe, hobotnice). Pojavljuju se novi predstavnici beskralježnjaka - koralji (coelenterates), koji počinju postupno zamjenjivati ​​morske ježeve (bodljikaši).

U silurskim morima pojavljuju se prvi predstavnici kralježnjaka - takozvane oklopne ribe. Njihov unutarnji kostur bio je hrskavičan, a izvan tijela je bilo zatvoreno koštanom ljuskom, koja se sastojala od ljuska. Oklopne ribe samo su oblikom tijela podsjećale na pravu ribu. Pripadali su drugoj klasi kralježnjaka - bezčeljusnim ili ciklostomima. Nisu imali prave uparene peraje, imali su jednu nosnicu (moderni predstavnik ove klase je lampuga).

Do kraja silura je početak intenzivnog razvoja kopnenog bilja. Prve kopnene biljke psilofiti - bile su lišene pravog lišća, njihova je struktura vrlo slična strukturi višestaničnih zelenih algi, od kojih su potekle. Paprati rastu.

Pojava viših biljaka na kopnu bila je pripremljena ranijim oslobađanjem bakterija i modrozelenih algi iz vode, prisutnošću biogenog sloja tla na kopnu, iz kojeg su psilofiti i paprati mogli crpiti resurse hrane. U razvoju mahovina, paprati, preslice, klupske mahovine očuvan je stadij pokretnih bičastih gameta za koje je potreban vodeni okoliš. Dakle, izlazak na kopno i odvajanje od vodenog okoliša silurskog bilja još nisu bili konačni.

Akumulacija velikog broja organskih ostataka u tlu stvorila je preduvjete za pojavu na kopnu heterotrofnih organizama koji koriste te organske tvari. Doista, heterotrofni organizmi bez klorofila, gljive, pojavljuju se u Siluru.

Prisutnost značajnih rezervi biljne biomase pridonijela je pojavi životinja na kopnu. Jedni od prvih koji su se preselili iz vodenog okoliša bili su predstavnici tipa artropoda - pauci.

Potkraj silura ponovno je počelo takozvano razdoblje kaledonske orogeneze. Planine koje su nastale tijekom tog razdoblja preživjele su do danas - to su skandinavske planine, grebeni planinskog luka Sayano-Baikal. Škotske planine itd.

Ova planinska građevina ponovno je promijenila obrise kopna i mora, promijenila klimu i uvjete za postojanje organizama.

devonski(55 10 Ma)

Kao rezultat izdizanja kopna i smanjenja mora, devonska klima je bila oštrije kontinentalna nego u siluru. U devonu su glacijacije uočene i u planinskim predjelima Južne Afrike. U toplijim krajevima klima se promijenila prema većem isušivanju, pojavila su se pustinjska i polupustinjska područja.

U morima Devona ribe dostižu veliki prosperitet. Potomci oklopnih riba daju najrazličitije predstavnike pravih riba. Među njima su bile hrskavice (moderni predstavnici - morski psi), a pojavljuju se i ribe s koštanim kosturom. Među njima, plućke su živjele u plitkim vodenim tijelima, u kojima je uz disanje na škrge nastalo i plućno disanje (pluća su se razvila iz plivajućeg mjehura), kao i ribe s režnjevim perajama, koje su bile tipično vodene životinje, ali su mogle udisati atmosferski zrak. uz pomoć primitivnih pluća.

Da bismo razumjeli daljnju evoluciju riba, potrebno je zamisliti klimatske uvjete u devonskom razdoblju. Većina zemlje bila je beživotna pustinja. Uz obale slatkovodnih rezervoara, u gustim šikarama biljaka, živjeli su anelidi i člankonošci. Klima je suha, s oštrim temperaturnim kolebanjima tijekom dana i godišnjih doba. Razina vode u rijekama i akumulacijama često se mijenjala. Mnoge akumulacije su zimi potpuno presušile i smrznule. Vodena vegetacija je umrla kada su vodena tijela presušila, akumulirali se biljni ostaci i zatim truli. Sve je to stvaralo vrlo nepovoljan okoliš za ribu.

U takvim uvjetima jedino ih je udisanje atmosferskog zraka moglo spasiti. Stoga se nastanak pluća može smatrati idioadaptacijom na nedostatak kisika u vodi. Kada su vodena tijela presušila, životinje su imale dva načina za bijeg: zakopati se u mulj ili seliti u potrazi za vodom. Prvu stazu krenule su plućke, čija se struktura gotovo da se nije promijenila od devona, a koje danas žive u plitkim, sušnim vodenim tijelima Afrike. Ove ribe preživljavaju sušnu sezonu zakopavajući se u mulj i udišući atmosferski zrak.

Samo ribe s režnjevim perajama mogle su se prilagoditi životu na kopnu, zbog strukture parnih peraja. Donedavno se vjerovalo da su crossopterani gotovo izumrli krajem paleozoika i potpuno nestali do kraja mezozoika. Ali 1938., 1952. i sljedećih godina, moderne ribe s režnjevima ulovljene su uz obale Južne Afrike i Madagaskara - pravi "živi fosili" koji su preživjeli u malo izmijenjenom obliku do danas.

Krajem devona na kopno dolaze potomci riba s režnjevim perajima, tvoreći prvu kopnenu klasu kralježnjaka - vodozemce ili vodozemce. Najstariji vodozemci - stegocefali - bili su prekriveni koštanom ljuskom koja im je odijevala glavu, oblik njihova tijela donekle je podsjećao na tritone i daždevnjake. Stegocefali su se razlikovali u različitim veličinama (od nekoliko centimetara do 4 m duljine). Stegocefali su kombinirali znakove riba, vodozemaca i gmazova. Stegocephalus - "kombinirani" oblik. Razmnožavanje stegocefala, kao i svih ostalih vodozemaca, odvijalo se u vodi. Ličinke su disale na škrge i razvijale su se u vodi.

Na kopnu se pojavljuju prve šume divovske paprati, preslice i klupskih mahovina, nestaju psilofiti. Nove skupine životinja počinju osvajati zemlju. Predstavnici člankonožaca koji su stekli disanje zraka daju stonoge i prve kukce.

Odvajanje vodozemaca iz vodenog okoliša još nije bilo konačno. One su ovisile o vodenom okolišu u istoj mjeri kao i paprati. Stoga prve kopnene više biljke i životinje nisu mogle osvojiti kopnene mase udaljene od vodenih tijela.

Krajem devona u biljkama se javlja velika aromorfoza - pojavom sjemena prekrivenog ljuskom koja ga štiti od isušivanja, nastaje nova skupina golosjemenjača. Izmjenjiva reprodukcija pruža niz prednosti: embrij je zaštićen od nepovoljnih uvjeta membranama, opskrbljen hranom i počeo je imati diploidni broj kromosoma. U sjemenskim biljkama gnojidba se događa bez sudjelovanja vode.

Ugljik(65 10 Ma)

U razdoblju karbona, odnosno karbona, došlo je do zamjetnog zagrijavanja i vlaženja klime. Na niskim kontinentima vrlo su česte močvarne nizine. U vrućim tropskim močvarnim šumama rasle su ogromne (do 40 m visoke) paprati, preslice i mahovine. Osim ovih biljaka koje se razmnožavaju sporama, golosjemenci, koji su nastali još krajem devona, počinju se širiti u karbonu. Cvatnja drvenaste vegetacije u karbonu dovela je do stvaranja velikih slojeva ugljena. Ovo razdoblje uključuje pojavu ugljena Donbasa i ugljenog bazena u blizini Moskve.

U vlažnim i toplim močvarnim šumama najstariji vodozemci, stegocefali, postigli su izniman procvat i raznolikost. Pojavljuju se prvi redovi krilatih kukaca - žohari, čija je duljina tijela dosegla 10 cm, i vretenčari, od kojih su neke vrste imale raspon krila i do 75 cm.

Život u morima karbona nije se bitno razlikovao od onog u devonu.

Krajem karbona počinje blagi porast kopna, određeno isušivanje klime i zahlađenje, stvaraju se nepovoljni uvjeti za vodozemce. Određena skupina vodozemaca pokazala se sposobnom za daljnje osvajanje kopna, koje je doživjelo vrlo velike promjene koje su bile korisne u novim uvjetima. Način razmnožavanja se promijenio: nastala je unutarnja oplodnja: jaje je imalo veliku zalihu žumanjka, gustu ljusku i unutarnju šupljinu s tekućinom, koja je štitila embrij od isušivanja. Razvoj embrija odvijao se u jajetu na kopnu.

permski(50 10 Ma)

U permu je daljnje izdizanje zemlje dovelo do razvoja sušne klime i zahlađenja. Mokre i bujne šume će se pomiješati prema ekvatoru, paprati postupno izumiru. Zamjenjuju ih golosjemenci. U njihovom razvoju nema bičastih stadija za čije je postojanje neophodna voda. Upravo je ta prilagodba omogućila golosjemencima da uspješno izdrže natjecanje s biljkama spora u permu i istisnu ih. Umiruće šume od drevnih paprati formirale su ugljen Kuzbasa i bazena Pechora-Vorkuta.

Isušivanje klime pridonijelo je nestanku stegocefalija vodozemaca. Značajan dio velikih vodozemaca je izumro. Oni koji su se mogli sakriti u preostalim močvarama i močvarama dali su povod za male vodozemce. Ali najstariji gmazovi dosežu značajnu raznolikost. Još se u karbonu među stegocefalima isticala skupina koja je imala dobro razvijene udove i pokretljiv sustav prva dva kralješka. Predstavnici skupine uzgajali su se u vodi, ali su otišli na kopno dalje od vodozemaca, hranili se kopnenim životinjama, a zatim i biljkama. Ova skupina naziva se kotilosauri. Nakon toga, gmazovi i sisavci potječu od njih.

Gmazovi su stekli svojstva koja su im omogućila da konačno prekinu vezu s vodenim okolišem. Unutarnja oplodnja i nakupljanje žumanjka u jajetu omogućili su reprodukciju na kopnu. Keratinizacija kože i složenija struktura bubrega pridonijeli su naglom smanjenju gubitka vode u tijelu i širokoj distribuciji. Prsni koš osigurao učinkovitiji tip disanja – usisavanje. Nedostatak konkurencije uzrokovao je široku rasprostranjenost gmazova po kopnu i povratak nekih od njih u vodeni okoliš.

Pitanja samokontrole

1. Koje hipoteze o nastanku života poznajete?

2. Koja je bit teorije panspermije?

3. Tko je dokazao da "živo može nastati iz živog"?

4. Kolika je geološka starost Zemlje?

5. Je li prva faza bila na putu do pojave života na Zemlji?

6. Tko je predložio koocervatnu teoriju?

7. Što su koocervati?

8. Je li to moguće u sadašnjoj fazi nastanka života na Zemlji?

9. Pročitajte materijal za učenje u nastavku.

10. Odgovorite na pitanja o samokontroli.

Starost Zemlje je oko 4,6 milijardi godina. Život na Zemlji nastao je u oceanu prije više od 3,5 milijardi godina.

Povijest razvoja života na Zemlji proučavaju fosilni ostaci organizama ili tragovi njihove vitalne aktivnosti. Nalaze se u stijenama različite starosti.

Geokronološka ljestvica povijesti razvoja organskog svijeta Zemlje uključuje ere i razdoblja. Razlikuju se sljedeće ere:

• archean (archean) - doba drevnog života,
• Proterozoik (Proterozoik) - doba primarnog života,
• Paleozoik (paleozoik) - doba drevnog života,
• Mezozoik (mezozoik) - doba srednjeg života,
• Kenozoik (kenozoik) - doba novog života.

Imena razdoblja nastala su ili od imena lokaliteta na kojima su prvi put pronađeni odgovarajući nalazi (grad Perm, okrug Devon), ili od procesa koji su se odvijali u to vrijeme (tijekom razdoblja ugljena - karbona - položene su naslage ugljena, u kredi - kreda itd.).

Arhejsko doba (era drevnog života: prije 3500 (3800-2600) milijuna godina)

Prema različitim izvorima, prvi živi organizmi na Zemlji pojavili su se prije 3,8-3,2 milijarde godina. Ti su bili prokariotski heterotrofni anaerobi(prednuklearni, hrane se gotovim organskim tvarima, ne trebaju kisik). Živjeli su u primarnom oceanu i hranili se organskim tvarima otopljenim u njegovoj vodi, stvorenim abiogenim putem iz anorganskih tvari pod utjecajem energije. ultraljubičaste zrake Pražnjenja sunca i munje.

Zemljina atmosfera sastojala se uglavnom od CO 2 , CO, H 2 , N 2 , vodene pare, malih količina NH 3 , H 2 S, CH 4 i gotovo nije sadržavala slobodni kisik O 2 . Nedostatak slobodnog kisika omogućio je da se abiogeno stvorene organske tvari nakupljaju u oceanu, inače bi ih kisik odmah razgradio.

Prvi heterotrofi vršili su oksidaciju organskih tvari anaerobno - bez sudjelovanja kisika. vrenje. Tijekom fermentacije organska tvar se ne razgrađuje u potpunosti, a stvara se malo energije. Zbog toga je evolucija u ranim fazama razvoja života bila vrlo spora.

S vremenom su se heterotrofi jako umnožili i počeli su im nedostajati abiogeno stvorena organska tvar. Zatim je ustao prokariotski autotrofni anaerobi. Mogli su samostalno sintetizirati organske tvari iz anorganskih, prvo kemosintezom, a zatim fotosintezom.

Prvi je bio fotosinteza anaerobna, koji nije bio popraćen oslobađanjem kisika:

6CO 2 + 12H 2 S → C 6 H 12 O 6 + 12S + 6H 2 O

Zatim je došla aerobna fotosinteza:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Aerobna fotosinteza bila je karakteristična za stvorenja slična modernim cijanobakterijama.

Slobodni kisik oslobođen tijekom fotosinteze počeo je oksidirati dvovalentne spojeve željeza, sumpora i mangana otopljene u oceanskoj vodi. Ove tvari su se pretvorile u netopive oblike i taložile se na dnu oceana, gdje su formirale naslage željeznih, sumpornih i manganskih ruda, koje čovjek trenutno koristi.

Oksidacija tvari otopljenih u oceanu odvijala se stotinama milijuna godina, a tek kada su njihove zalihe u oceanu iscrpljene, kisik se počeo nakupljati u vodi i difundirati u atmosferu.

Valja napomenuti da je obvezni uvjet za nakupljanje kisika u oceanu i atmosferi bio pokop nekog dijela organske tvari koju sintetiziraju organizmi na dnu oceana. Inače, kada bi se sve organske tvari cijepale uz sudjelovanje kisika, ne bi bilo njegovog viška i kisik se ne bi mogao akumulirati. Neraspadnuta tijela organizama naselila su se na dnu oceana, gdje su formirala naslage fosilnih goriva – nafte i plina.

Akumulacija slobodnog kisika u oceanu omogućila je autotrofni i heterotrofni aerobi. To se dogodilo kada je koncentracija O 2 u atmosferi dosegla 1% sadašnje razine (a ona je 21%).

Tijekom aerobne oksidacije (disanja) organske tvari se razgrađuju do krajnjih proizvoda - CO 2 i H 2 O i stvara se 18 puta više energije nego tijekom oksidacije bez kisika (fermentacije):

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

Budući da se tijekom aerobnih procesa počelo oslobađati mnogo više energije, evolucija organizama značajno se ubrzala.

Kao rezultat simbioze različitih prokariotskih stanica, prvi eukarioti(nuklearni).

Kao rezultat evolucije eukariota, seksualni proces- izmjena organizama s genetskim materijalom - DNK. Zahvaljujući seksualnom procesu, evolucija je išla još brže, budući da je mutacijskoj varijabilnosti dodana kombinativna varijabilnost.

U početku su eukarioti bili jednostanični, a potom i prvi višestanični organizmi. Prijelaz na višestanično stanje kod biljaka, životinja i gljiva dogodio se neovisno jedan o drugom.

Višestanični organizmi su dobili niz prednosti u odnosu na jednostanične:

1. dugo trajanje ontogeneze, budući da se tijekom individualnog razvoja organizma neke stanice zamjenjuju drugim;
2. brojno potomstvo, budući da organizam može izdvojiti više stanica za reprodukciju;
3. značajne veličine i raznolike strukture tijela, što pruža veću otpornost na vanjski faktori okoliša zbog stabilnosti unutarnjeg okruženja tijela.

Znanstvenici nemaju zajedničko mišljenje o pitanju kada je nastao spolni proces i višećeličnost - u arhejskoj ili proterozojskoj eri.

Proterozojska era (era primarnog života: 2600-570 Ma)

Pojava višestaničnih organizama još je više ubrzala evoluciju i, u relativno kratkom razdoblju (na geološkoj vremenskoj skali), različite vrsteživi organizmi prilagođeni različitim uvjetima postojanja. Novi oblici života zauzimali su i formirali sve nove ekološke niše u različitim područjima i dubinama oceana. Stijene stare 580 milijuna godina već sadrže otiske stvorenja s tvrdim kosturima, pa je stoga mnogo lakše proučavati evoluciju iz tog razdoblja. Čvrsti kosturi služe kao potpora tijelima organizama i doprinose povećanju njihove veličine.

Do kraja proterozojske ere (prije 570 milijuna godina) formiran je sustav proizvođač-potrošač i formiran je biogeokemijski ciklus tvari kisik-ugljik.

Paleozojska era (era drevnog života: prije 570-240 milijuna godina)

U prvom razdoblju paleozojske ere, kambrijski(prije 570-505 milijuna godina) - došlo je do takozvane "evolucijske eksplozije": u kratkom vremenu nastale su gotovo sve trenutno poznate vrste životinja. Svo evolucijsko vrijeme koje je prethodilo ovom razdoblju nazivalo se pretkambrij, ili kriptozoik(“era skrivenog života”) je 7/8 povijesti Zemlje. Vrijeme nakon kambrija je nazvan fanerozoik(“doba manifestnog života”).

Kako se stvaralo sve više kisika, atmosfera je postupno dobivala oksidirajuća svojstva. Kada je koncentracija O 2 u atmosferi dosegla 10% sadašnje razine (na granici silura i devona), na visini od 20-25 km u atmosferi se počeo stvarati ozonski omotač. Nastao je od O 2 molekula pod utjecajem energije ultraljubičastih zraka Sunca:

O 2 → O + O
O 2 + O → O 3

Molekule ozona (O 3) imaju sposobnost reflektiranja ultraljubičastih zraka. Kao rezultat toga, ozonski štit postao je zaštita za žive organizme od štetnih ultraljubičastih zraka u visokim dozama. Prije toga voda je služila kao zaštita. Sada život ima priliku preseliti se iz oceana na kopno.

Pojava živih bića na kopnu započela je u razdoblju kambrija: u njega su prve ušle bakterije, a zatim gljive i niže biljke. Kao rezultat toga, formirano je tlo na kopnu i u silurski(prije 435-400 milijuna godina) na kopnu su se pojavile prve vaskularne biljke - psilofiti. Izlazak na kopno pridonio je pojavi u biljkama tkiva (pokrovnih, vodljivih, mehaničkih itd.) i organa (korijen, stabljika, lišće). Kao rezultat toga, pojavile su se više biljke. Prve kopnene životinje bili su člankonošci, koji potječu od morskih rakova.

U to su vrijeme hordati evoluirali u morskom okolišu: ribe kralježnjaka potječu od hordata beskralježnjaka, a vodozemci od režnjevitih riba u devonu. Oni su dominirali zemljom 75 milijuna godina i bili su predstavljeni vrlo velikim oblicima. U permskom razdoblju, kada je klima postala hladnija i suša, gmazovi su dobili prednost nad vodozemcima.

Mezozojska era (era srednjeg života: prije 240-66 milijuna godina)

U mezozojskoj eri - "eri dinosaura" - gmazovi su dosegli svoj vrhunac (formirani su njihovi brojni oblici) i pad. U trijasu su se pojavili krokodili i kornjače, a razred Sisavci potječe od gmazova životinjskih zuba. Tijekom mezozojske ere, sisavci su bili mali i nisu bili široko rasprostranjeni. Krajem krede nastupilo je zahlađenje i masovno izumiranje gmazova, čiji konačni uzroci nisu do kraja razjašnjeni. U razdoblju krede pojavile su se kritosjemenke (cvjetnice).

Kenozojska era (era novog života: prije 66 milijuna godina - danas)

U kenozojskoj eri bili su široko rasprostranjeni sisavci, ptice, člankonošci i cvjetnice. Pojavio se čovjek.

Danas je ljudska aktivnost postala važan čimbenik u razvoju biosfere.

Arhejsko doba- najstarije, najranije razdoblje u povijesti zemljine kore. NA arhejsko doba nastali su prvi živi organizmi. Bili su heterotrofi i koristili su organske spojeve kao hranu. Kraj arhejsko doba- vrijeme formiranja zemljine jezgre i snažnog smanjenja vulkanske aktivnosti, što je omogućilo razvoj života na planetu.
Arhejsko doba koji je započeo prije oko 4 milijarde godina trajao je oko 1,5 milijardi godina. Arhejsko doba podijeljena u 4 razdoblja: eoarhejsko, paleoarhejsko, mezoarhejsko, neoarhejsko

Zemljina kora

Niže razdoblje arhejske ere - eoarhejsko prije 4 - 3,6 milijardi godina
Prije otprilike 4 milijarde godina zemlja je nastala kao planet. Gotovo cijela površina bila je prekrivena vulkanima i posvuda su tekle rijeke lave. Lava, koja je eruptirala u velikim količinama, formirala je kontinente i oceanske depresije, planine i visoravni. Trajna vulkanska aktivnost, utjecaji visoke temperature i visokotlačni dovela je do stvaranja raznih minerala: raznih ruda, građevinskog kamena, bakra, aluminija, zlata, kobalta, željeza, radioaktivnih minerala i drugih. Prije otprilike 3,8 milijardi godina na Zemlji su nastale prve pouzdano potvrđene magmatske i metamorfne stijene poput granita, diorita i anortozita. Ove stijene pronađene su na raznim mjestima: na otoku Grenlandu, unutar kanadskog i baltičkog štita itd.

Heoarhejski prije 2,8 - 2,5 milijarde godina - posljednje razdoblje arhejske ere, završava prije 2,5 milijarde godina, vrijeme je formiranja glavne mase kontinentalne kore, što ukazuje na iznimnu drevnost Zemljinih kontinenata. Atmosfera i klima arhejske ere. Na početku arhejsko doba na Zemlji je bilo malo vode, umjesto jednog oceana, postojali su samo plitki bazeni koji nisu bili međusobno povezani. Atmosfera arhejsko doba, uglavnom se sastojao od ugljičnog dioksida CO2 i njegova je gustoća bila mnogo veća od sadašnje. Zbog ugljične atmosfere temperatura vode dosezala je 80-90°C. Sadržaj dušika bio je nizak, reda veličine 10-15%. Gotovo da nije bilo kisika, metana i drugih plinova. Temperatura atmosfere dostigla je 120°C.

Flora i fauna arhejskog doba

Arhejsko doba Ovo je vrijeme rođenja prvih organizama. Prvi stanovnici našeg planeta bili su anaerobne bakterije. Najvažnija faza u evoluciji života na Zemlji povezana je s pojavom fotosinteze koja dovodi do podjele organskog svijeta na floru i faunu. Prvi fotosintetski organizmi bili su prokariotske (prednuklearne) cijanobakterije i modrozelene alge. Eukariotske zelene alge koje su se tada pojavile oslobodile su kisik iz oceana u atmosferu, što je pridonijelo nastanku bakterija sposobnih živjeti u okruženju kisika.
U isto vrijeme - na granici arhejske proterozojske ere, dogodila su se još dva velika evolucijska događaja - pojavio se spolni proces i višestanična. Haploidni organizmi (bakterije i plavo-zeleni) imaju jedan skup kromosoma. Svaka nova mutacija odmah se očituje u njihovom fenotipu. Ako je mutacija korisna, zadržava se selekcijom; ako je štetna, eliminira se selekcijom. Haploidni se organizmi kontinuirano prilagođavaju okolišu, ali ne razvijaju temeljno nova svojstva i svojstva. Spolni proces dramatično povećava mogućnost prilagodbe na uvjete okoline, zbog stvaranja nebrojenih kombinacija u kromosomima.