Hovedbegivenheter i arkeisk tid. Arkeisk ("innledende") epoke i utviklingen av livet. store begivenheter i den arkeiske epoken

Den eldste perioden av jordens eksistens, som dekker tidsintervallet fra 4 til 2,5 milliarder år siden, kalles "Arkeetiden". Floraen og faunaen begynte akkurat å dukke opp, det var veldig lite oksygen på jorden, og av vannmassene på planeten var det bare ett grunt hav, bestående av flere reservoarer med mettet saltvann, mens det ikke var noe fjelllandskap og depresjoner i det hele tatt. Dette er perioden for begynnelsen av dannelsen av mineralforekomster: grafitt, nikkel, svovel, jern og gull.

På den tiden kunne solstrålene ennå ikke trenge gjennom hydrosfæren og atmosfæren blandet sammen, som utgjorde et enkelt skall av damp og gass. Den resulterende drivhuseffekten hindret solen i å berøre bakken.

Den arkeiske epoken ble navngitt slik av den amerikanske vitenskapsmannen J. Dana i 1872. Begrepet "arkean" fra gammelgresk betyr "gammel". Archean er delt inn i fire hovedepoker, alt fra den eldste, Eoarchean, til Neoarchean. La oss dvele ved dem mer detaljert.

Begynnelsen av det arkeiske - Eoarchean

400 Ma-perioden begynte for rundt 4 milliarder år siden. Eoarchean er preget av hyppige fall av meteoritter og dannelse av kratere. Lavaen som dekket overflaten av planeten begynte gradvis å vike for jordskorpen, som aktivt dannet seg.

Den arkeiske epoken i denne tidsperioden er kjent for å legge de eldste bergartene, de største formasjonene av disse ble funnet på Grønland. Deres alder er omtrent 3,8 milliarder år.

Dannelsen av hydrosfæren var så vidt i gang. Og selv om havene ennå ikke hadde dukket opp, var det allerede antydninger til de første små vannformasjonene. Med sin karakteristiske isolasjon fra hverandre, med konsentrert salt og veldig varmt vann.

Det var lite oksygen og nitrogen i atmosfæren, en betydelig del av det var karbondioksid. Temperaturen i luftskallet på jorden nådde 120 °C.

De første organismene fra den arkeiske tiden begynte å dukke opp akkurat da. Dette var cyanobakterier som etterlot eldgamle stromatolitter - avfallsstoffer. Disse mikroorganismene produserer oksygen gjennom fotosyntese, og er den eldste livsformen på planeten.

Det viktigste øyeblikket i Eoarchean er begynnelsen på dannelsen av det første terrestriske kontinentet - Vaalbara.

Andre æra - paleoarchaean

Den arkeiske epoken i denne perioden dekker et tidsintervall på 200 millioner år, som begynte for 3,6 milliarder år siden. Da hadde dagen en varighet på ikke mer enn 15 timer. Dannelsen av hovedkontinentet nærmet seg slutten, det fortsatt grunne verdenshavet dukket opp. Jordens kjerne har blitt mer solid, noe som har styrket jordens magnetfelt nesten til dagens nivå.

Det er denne perioden som lar oss hevde at allerede på den tiden dukket de første levende organismene opp. Det er sikkert kjent at restene av deres avfallsprodukter, funnet i dag, dateres tilbake til paleoarkean.

Dyr fra den arkeiske tiden er de første bakteriene, organismer som bidro til dannelsen av jordens atmosfære gjennom fotosyntese, og skapte forhold for utvikling av nye livsformer.

Mesoarchisk: splittelsen av Vaalbara

Mesoarchisk - en periode som varte i 0,4 milliarder år (begynte for 3,2 milliarder år siden). Det var da splittelsen av Vaalbara skjedde, som ble delt i en vinkel på 30 ° i to separate deler. Og dukket også opp fra en kollisjon med en asteroide, det mest kjente krateret i vår tid på Grønland. Kanskje i løpet av den mesoarchiske perioden skjedde den første istiden, den pongoliske, også på jorden.

Utviklingen av livet i den arkeiske epoken i den mesoarchiske perioden var preget av en økning i antall cyanobakterier.

Den siste fasen - neoarchaean

Neoarchean tok slutt for 2,5 milliarder år siden. Det er preget av fullføringen av dannelsen av jordskorpen, samt frigjøring av en stor mengde oksygen, som deretter førte (i begynnelsen av neste æra) til en oksygenkatastrofe. Det var da jordens atmosfære fullstendig endret seg - oksygen begynte å dominere i sammensetningen.

Vulkansk aktivitet utviklet seg raskt, noe som bidro til dannelsen av bergarter og edle metaller og steiner. Granitter, syenitter, gull, sølv, smaragder, krysoberyler - alt dette og mye mer dukket opp for flere milliarder år siden, i Neoarchean.

Hva annet er interessant med den arkeiske epoken? Floraen og faunaen på den tiden dannet de eldste forekomstene av mineraler som er mye brukt i dag. Dette ble også påvirket av den ustabile situasjonen på planeten. Dannende landskap, jordskorpen og de første fjellformasjonene ble ødelagt under påvirkning av havvann og utslipp av vulkansk lava.

Dyreverden

Forskere sier at livets opprinnelse begynte nettopp i den arkeiske perioden. Og selv om disse formene var for små, representerte de fortsatt ekte levende mikroorganismer, de første bakteriologiske samfunnene som satte sitt preg på planeten i form av fossiliserte stromatolitter.

Det ble slått fast at det var bakteriene som ga et betydelig bidrag til dannelsen av nanokrystaller av arogonitt, et mineral basert på kalsiumkarbonat. Aragonitt er en del av overflatelaget til skjellene til moderne bløtdyr og er inneholdt i eksoskjelettet til koraller.

Cyanobakterier ble de skyldige i forekomsten av forekomster av ikke bare karbonat, men også kiselholdige sedimentære formasjoner.

Den arkeiske epoken er preget av utseendet til de første prokaryotene - pre-nukleære encellede organismer.

Karakteristikker av prokaryoter

Levende organismer har ikke en dannet kjerne, men de er en komplett celle. Prokaryoter produserer oksygen gjennom fotosyntese. DNA-informasjonen (nukleotid) som en celle bærer er ikke pakket inn i proteinskallet til kjernen (histon).

Gruppen er delt inn i to domener:

• bakterie.
• Archaea.

Archaea

Archaea er de eldste mikroorganismene, som prokaryoter, som ikke har en kjerne. Imidlertid skiller deres struktur av livsorganisasjonen seg fra den til andre typer mikrober. I utseende ligner archaea på bakterier, men noen av dem har en uvanlig flat eller firkantet form.

Det er fem typer archaea, til tross for at det er ganske vanskelig å klassifisere dem. Det er umulig å dyrke arkebakterier i næringsmedier, derfor utføres alle studier kun på grunnlag av prøver tatt fra deres habitat.

Disse mikroorganismene kan bruke både sollys og karbon som energikilde, avhengig av art. Archaea danner ikke sporer og formerer seg aseksuelt. De er ikke sykdomsfremkallende for mennesker, de kan overleve under de mest ekstreme forholdene: havet, varme kilder, jord, saltsjøer. De mest tallrike artene av arkea utgjør en betydelig del av planktonet i havene, som tjener som mat for marine dyr.

Noen arter lever til og med i tarmene til mennesker, og hjelper til med å utføre fordøyelsesprosessene. Archaea brukes til å lage biologisk gass, rene kloakk og sedimentasjonstanker.

Planter

Som du kan forstå, er den arkeiske epoken, hvis flora var litt rikere enn dyreverdenen, ikke preget av tilstedeværelsen av virveldyr, fisk og til og med flercellede alger. Selv om livets begynnelse allerede har dukket opp. Når det gjelder floraen, har forskere funnet ut at de eneste plantene på den tiden var filamentøse alger, som det forresten levde bakterier i.

Og blågrønne alger, tidligere feilaktig betraktet som planter, viste seg å være kolonier av cyanobakterier som bruker både karbon og oksygen som en ressurs for å opprettholde liv, og som ikke er en del av den arkeiske planteverdenen.

filamentøse alger

Den arkeiske epoken ble preget av utseendet til de første plantene. De er encellede trådalger som er den enkleste formen for flora. De har ikke en bestemt form, struktur, organer og vev. De danner kolonier og blir synlige for det blotte øye. Dette er gjørme på overflaten av vannet, planteplankton i dypet.

Cellene til trådalger er koblet til en enkelt tråd, som kan ha grener. De kan enkelt både flyte fritt og festes på ulike overflater. Reproduksjon skjer ved å dele tråden i to separate. Både alle tråder, og bare ekstreme, eller hovedtråder, kan være i stand til å dele.

Alger har ikke flageller, de er forbundet med mikroskopiske cytoplasmatiske broer (plasmodesmata).

I løpet av evolusjonen dannet alger en annen form for liv - lav.

Den arkeiske epoken er den første perioden da biologisk liv dukket opp på jorden nesten ut av ingenting. Dette er et vendepunkt i historien til planetens utvikling, preget av fremveksten av forhold for fremveksten av flora og fauna: dannelsen av jordskorpen, havene, atmosfæren, egnet for andre mer komplekse former for flora og fauna.

Slutten av Archean markerte begynnelsen på utviklingen av den seksuelle reproduksjonsprosessen i bakterier, utseendet til de første flercellede mikroorganismene, hvorav noen senere ble landlevende organismer, andre fikk tegn på vannfugler og slo seg ned i havet.

Den arkeiske epoken er den nest lengste (900 millioner år) etter proterozoikum. Dens ende er adskilt fra vår tid med mer enn 2,5 milliarder år. I den arkeiske tiden oppsto de første levende organismer. De var heterotrofer og brukte de organiske forbindelsene til "primærbuljongen" som mat. Forholdene på den gamle jorden endret seg, og den abiogene forekomsten av organiske og uorganiske molekyler på planetarisk skala opphørte. Separate små loci forble, hovedsakelig på bunnen av havet, hvor dannelsen av de enkleste organiske forbindelsene fortsatt forekommer, men deres bidrag til tilførsel av heterotrofer med ernæring er praktisk talt ubetydelig.

Uttømmingen av organisk materiale i havene har brakt eksistensen av liv til randen av katastrofe.

Det viktigste stadiet i utviklingen av livet på jorden er assosiert med fremveksten av gamle prokaryoter fotosyntese - biogen syntese av organiske molekyler fra uorganiske på grunn av energien fra sollys, noe som førte til oppdelingen av den organiske verden i flora og fauna. De første fotosyntetiske organismene var prokaryote blågrønn - cyanid. De, etter å ha sluttet å være avhengige av ferdige organiske molekyler av "primærsuppen", begynte å utvikle seg raskt. Det er spesielt viktig at de åpnet en annen måte for liv på jorden.

Fotosyntese er ledsaget av frigjøring av et biprodukt - oksygen. I en milliard år mettet den vannet der de første levende organismene levde, og ble sluppet ut i atmosfæren.

Mikroskopisk cyanid har etterlatt mange spor etter deres eksistens. De, som fanget siltpartikler, lag på lag skapte enorme strukturer, de såkalte stromatolittene, som eksisterer i en merkbart redusert versjon på det nåværende tidspunkt, spesielt utenfor kysten av Australia og på kysten av Florida.

Nesten alt som har kommet ned til oss siden de eldgamle tider er utmattet av restene av stromatolitter.

Cyanea og deretter dukket opp eukaryote grønne alger frigjorde fritt oksygen fra havet til atmosfæren, noe som bidro til fremveksten av bakterier som var i stand til å leve i et aerobt miljø. Tilsynelatende, på samme tid - på grensen til den arkeiske og proterozoiske epoken - skjedde ytterligere to store evolusjonære hendelser: seksuell prosess og flercellethet.

For bedre å forstå betydningen av de to siste aromorfosene, la oss dvele på dem mer detaljert. Haploide organismer (mikroorganismer, blågrønne) har ett sett med kromosomer. Hver ny mutasjon manifesterer seg umiddelbart i fenotypen. Hvis mutasjonen er fordelaktig, blir den bevart ved seleksjon; hvis den er skadelig, elimineres organismen som bærer den ved seleksjon. Haploide former tilpasser seg kontinuerlig til miljøet, men de utvikler ikke fundamentalt nye funksjoner og egenskaper.

Den seksuelle prosessen øker kraftig muligheten for å tilpasse seg miljøforhold på grunn av dannelsen av utallige kombinasjoner av gener i kromosomene. diploidi, som oppsto samtidig med den dannede kjernen, lar deg lagre mutasjoner i en heterozygot tilstand og bruke dem som reserve av arvelig variasjon for videre utvikling. I tillegg, i den heterozygote tilstanden, øker mange mutasjoner ofte levedyktigheten til individer og øker derfor sjansene deres i kampen for tilværelsen.

Fremveksten av diploidi og genetisk mangfold av encellede eukaryoter førte på den ene siden til heterogeniteten i cellestrukturen og deres assosiasjon i kolonier, på den annen side muligheten for en "arbeidsdeling" mellom cellene i cellene. koloni, dvs. dannelsen av flercellede organismer. Separasjonen av cellefunksjoner i de første koloniale multicellulære organismene førte til dannelsen av primære vev - ektoderm og endoderm, differensiert i struktur avhengig av funksjonen som ble utført. Ytterligere differensiering av vev skapte mangfoldet som er nødvendig for å utvide den strukturelle og funksjonalitet organismen som helhet, noe som resulterer i flere og mer komplekse organer. Forbedring av samspillet mellom celler, første kontakt, og deretter mediert gjennom nervøs og endokrine systemer, sikret eksistensen av en flercellet organisme som en enkelt helhet med en kompleks og subtil interaksjon av delene og en tilsvarende respons på miljøet.

Banene for evolusjonære transformasjoner av de første flercellede organismene var forskjellige. Noen gikk over til en stillesittende livsstil og ble til organismer av denne typen svamper. Andre begynte å krype, bevege seg langs underlaget ved hjelp av cilia. Fra dem kom det flatormer. Atter andre beholdt en flytende livsstil, skaffet seg en munn og ga opphav til coelenterates.

Ankerpunkter

• Livet oppsto på jorden fra abiogenisk syntetiserte organiske molekyler.
• I den arkeiske tiden, på grensen til proterozoikum, markerte fremveksten av de første cellene begynnelsen på biologisk evolusjon.

Spørsmål og oppgaver for repetisjon

• 1. Etter hvilket prinsipp er jordens historie delt inn i epoker og perioder?
• 2. Husk materialet i kapittelet. Beskriv når og hvordan de første levende organismene oppsto.
• 3. Hvilke livsformer var representert av den levende verden i proterozoikumtiden?

Forskere deler jordens historie inn i lange tidsperioder - epoker. Epoker er delt inn i perioder, perioder - i epoker, epoker - i århundrer.

Inndelingen i tidsepoker er ikke tilfeldig. Slutten på en epoke og begynnelsen på en annen ble preget av en betydelig transformasjon av jordens overflate, en endring i forholdet mellom land og hav og intensive fjellbyggingsprosesser.

Navnet på epoker av gresk opprinnelse, deres betydning er som følger: Archean - det eldste, Proterozoic - primært liv, Paleozoic - eldgammelt liv, Mesozoic - mellomliv, Cenozoic - nytt liv.

Archean - den eldste epoken, begynte for mer enn 3,5 milliarder år siden og varte i omtrent 1 milliard år. Lite er kjent om livet i det arkeiske området, nesten ingen spor etter organisk liv gjenstår: de sedimentære lagene i arkeisk tidsalder ble sterkt modifisert under påvirkning av høy temperatur og trykk. Tilstedeværelsen av bergarter av organisk opprinnelse - kalkstein, marmor indikerer eksistensen av bakterier og blågrønne alger i den arkeiske epoken.

I den arkeiske epoken skjedde store aromorfoser: fremveksten av celler med en cellekjerne, den seksuelle prosessen, fotosyntese og multicellularitet.

Seksuell prosess - utvider mulighetene for naturlig utvalg, øker muligheten for tilpasning til miljøforhold på grunn av dannelsen av utallige kombinasjoner i kromosomer. Ny måte reproduksjon som nyttig i bevaring av arter har blitt sikret ved naturlig utvalg, og nå råder det i dyre- og planteriket.

Fremveksten av fotosyntese markerte begynnelsen på delingen av en enkelt stamme av livet i to - planter og dyr - i henhold til ernæringsmetoden og typen metabolisme. Metning av vann med oksygen, dets akkumulering i atmosfæren og tilstedeværelsen av mat skapte forutsetningene for utvikling av dyr i vann, som beskyttet levende organismer mot skadelig ultrafiolett stråling. Over tid begynte ozon å dannes i atmosfæren, og absorberte nesten alt ultrafiolett stråling- beskyttelse av liv på overflaten av vann og land.

Fremveksten av en flercellet struktur førte til en komplikasjon i organiseringen av levende vesener: differensiering av vev, organer og systemer, deres funksjoner. Banene for evolusjonære transformasjoner av de første flercellede organismene var forskjellige. Noen flyttet til en stillesittende livsstil og ble til organismer som svamper. Andre begynte å krype langs underlaget ved hjelp av flimmerhår - flatorm. Atter andre har opprettholdt en flytende livsstil. De skaffet seg en munn og ga opphav til coelenterates.

Utvikling av liv i Proterozoic-tiden.

Proterozoikum er den lengste i jordens historie. Det varte i omtrent 2 milliarder år. På grensen til den arkeiske og proterozoiske epoken fant den første store perioden med fjellbygging sted. Det førte til en betydelig omfordeling av land- og havområder på jorden. Disse endringene i jordens overflate tålte ikke alle typer organismer, mange av dem døde ut. De fleste fossilrestene ble ødelagt, som et resultat av at så lite er kjent om livet i den arkeiske tiden.

I løpet av denne epoken blomstrer bakterier og alger eksepsjonelt. En ekstremt intensiv sedimenteringsprosess fortsatte med deltakelse av organismer. Det er kjent at sedimentært jern er et avfallsprodukt av jernbakterier. Proterozoikum inkluderer dannelsen av de største forekomstene av jernmalm på jorden (Kursk, Krivoy Rog malm, jernmalm fra Lake Superior i USA, etc.). Dominansen til blågrønne er erstattet av en overflod av grønne alger, inkludert flercellede alger festet til bunnen. Dette krevde oppdeling av kroppen i deler. Den viktigste aromorfosen var utseendet til bilateral symmetri, som førte til differensiering av kroppen til fremre og bakre ende, samt inn i ventrale og dorsale sider.

Den fremre enden er stedet der sanseorganene, nerveknutene og senere hjernen utvikler seg. Ryggsiden utfører en beskyttende funksjon, i forbindelse med hvilken ulike hudkjertler, mekaniske formasjoner (bust, hår), beskyttende farge utvikler seg her. De fleste proterozoiske dyr var flercellede. Ikke bare lavere flercellede organismer levde i havet - svamper og radialt symmetriske coelenterater; er også bilateralt symmetriske. Blant de sistnevnte er annelids kjent - bløtdyr og leddyr stammer fra dem. Ved slutten av Proterozoic dukket de eldste representantene for leddyr, krepsdyrskorpioner, opp i havet.

Akkumuleringen av oksygen i atmosfæren førte til dannelsen av en ozonskjerm i atmosfæren. Landet er livløst, men jorddannende prosesser har begynt langs bredden av vannforekomster som følge av aktiviteten til bakterier og mikroskopiske alger.

Utvikling av liv i paleozoikum.

Paleozoikumtiden er mye kortere enn de forrige, den varte i omtrent 340 millioner år. På slutten av proterozoikum representerte landet et enkelt superkontinent, delt opp i separate kontinenter, gruppert nær ekvator. Dette førte til opprettelsen av et stort antall kystområder egnet for bosetting av levende organismer. Ved begynnelsen av paleozoikum hadde noen dyr et eksternt organisk eller mineralskjelett. Restene har blitt bevart i sedimentære bergarter. Det er derfor, fra den første perioden av Paleozoic-Cambrian, er den paleontologiske oversikten ganske fullstendig og relativt kontinuerlig.

Perioder:

kambrium;

ordovicium;

Kambrium (80 20 Ma)

Klimaet i Kambrium var temperert, kontinentene var lavtliggende. I Kambrium bebodde dyr og planter hovedsakelig havene. Bakterier og blågrønnalger levde fortsatt på land.

Livet i de kambriske hav var mest mangfoldig og rikt representert. Området deres var større enn området med moderne hav. Nesten hele Europa lå under havet. Disse havene ble dominert av grønne og brune alger festet til bunnen; kiselalger, aureus og euglena-alger svømte i vannsøylen.

Blant encellede dyr var det mange foraminiferer - representanter for protozoer, som hadde et kalkholdig eller skall limt fra sandkorn. Svamper var veldig forskjellige. Sammen med fastsittende bunndyr var mobile organismer også svært forskjellige. Blant dem var muslinger, gastropoder og blæksprutter og annelider, hvorfra leddyr allerede hadde utviklet seg av kambrium. De eldste leddyrene - trilobitter i kroppsform lignet moderne krepsdyr - trelus. Kroppen av trilobitter ble innelukket i et kitinaktig skall og dissekert i 40-50 segmenter. Antall kroppssegmenter i moderne krepsdyr er kjent for å være mye mindre.

Ordovicium(5510 Ma)

I Ordovicium synker betydelige områder av det kambriske landet, med landarealet som krymper mest i Sibir i Nord-Amerika. På grensen til Kambrium og Ordovicium fant det sted intense tektoniske bevegelser, som fortsatte til grensen til Ordovicium og Silur.

I Ordoviciums hav er eukaryoter veldig forskjellige - sifongrønne, brune og røde alger. Det er en intensiv prosess med dannelse av rev av koraller. På slutten av Ordovician dukker de første landplantene opp - psilofytter. De ble innledet av aromorfose, vev dukket opp: integumentært med stomata, mekanisk, støtter planten i rommet og ledende.

Videre utvikling av planter gikk i retning av å dele kroppen i vegetative organer og vev, forbedre det vaskulære systemet (sikre rask bevegelse av vann til stor høyde). Psilofytter var overgangsformer fra de lavere, avaskulære sporene til de høyere, vaskulære (lycopsider, kjerringrokk og bregner). De var en overgang fra vannplanter til landplanter. Deres distribusjon på land var allerede forberedt av den vitale aktiviteten til prokaryoter, alger, sopp, som skapte den første jorda.

Betydelig mangfold er observert blant blæksprutter og gastropoder. Trilobitter er svært mange. Mangfoldet av foraminiferer, svamper og noen muslinger minker.

Hos dyr oppstår en stor aromorfose - utseendet til et gripende munnapparat, noe som forårsaket en omstrukturering av hele organisasjonen av virveldyr.. Evnen til å velge mat bidro til forbedring av orienteringen i rommet ved å forbedre sansene. De første kjevene hadde ikke finner og beveget seg i vannet ved slangelignende bevegelser. Denne bevegelsesmetoden, om nødvendig, for å fange byttedyr i bevegelse viste seg imidlertid å være ineffektiv.

Derfor, for å forbedre bevegelsen i vannet, var hudfolder viktige, i fremtiden vil visse deler av denne folden utvikle seg videre og gi opphav til finner, paret og uparet. Utseendet til sammenkoblede finner - lemmer - er den neste store aromorfosen i utviklingen av virveldyr. Så kjevede virveldyr fikk gripende munndeler og lemmer. I sin utvikling ble de delt inn i bruskfisk og benfisk.

Silurus(35 10 Ma)

Som et resultat av intensive tektoniske bevegelser erstattes det varme grunne hav i Ordovicium av betydelige landområder; betydelig klimauttørking ble notert.

På slutten av siluret observeres utviklingen av særegne leddyr - krepsdyr. Blomstringen av blekksprut i havet tilhører ordovicium og silur (moderne representanter for denne klassen er blekksprut, blekksprut, blekksprut). Nye representanter for virvelløse dyr dukker opp - koraller (coelenterates), som gradvis begynner å erstatte kråkeboller (echinoderms).

I de siluriske hav dukker de første representantene for virveldyr opp - den såkalte panserfisken. Deres indre skjelett var bruskaktig, og utenfor kroppen var det omsluttet av et beinskall bestående av skurer. Panserfisk bare i form av kroppen lignet ekte fisk. De tilhørte en annen klasse virveldyr - kjeveløse, eller cyclostomer. De hadde ikke ekte parede finner, de hadde ett nesebor (den moderne representanten for denne klassen er lamprey).

Ved slutten av Silurian er begynnelsen på den intensive utviklingen av landplanter. De første landplantene psilofytter - ble fratatt ekte blader, deres struktur er veldig lik strukturen til flercellede grønne alger, som de stammer fra. Bregner vokser.

Utseendet til høyere planter på land ble forberedt av tidligere frigjøring av bakterier og blågrønne alger fra vannet, tilstedeværelsen av et biogent jordlag på land, hvorfra psilofytter og bregner kunne hente matressurser. I utviklingen av moser, bregner, kjerringrokk, klubbmoser, bevares stadiet av bevegelige flagellære kjønnsceller, som det kreves vannmiljø for. Dermed var utgangen til land og separasjon fra vannmiljøet til silurplantene ennå ikke endelig.

Opphopningen av et stort antall organiske rester i jorda skapte forutsetninger for opptreden på land av heterotrofe organismer som bruker disse organiske stoffene. Faktisk vises ikke-klorofyll heterotrofe organismer, sopp, i silur.

Tilstedeværelsen av betydelige reserver av plantebiomasse bidro til fremveksten av dyr på land. En av de første som flyttet fra vannmiljøet var representanter for leddyrtypen - edderkopper.

Mot slutten av silurtiden begynte den såkalte kaledonske orogeniperioden igjen. Fjellene som oppsto i denne perioden har overlevd til i dag - disse er de skandinaviske fjellene, fjellryggene i Sayano-Baikal-fjellbuen. Fjell i Skottland osv.

Denne fjellbygningen endret igjen konturene av land og hav, endret klimaet og betingelsene for organismers eksistens.

Devonsk(55 10 Ma)

Som et resultat av landhevingen og reduksjonen av havene, var klimaet i Devon mer skarpt kontinentalt enn i Silur. I Devon ble det også observert istider i fjellområdene i Sør-Afrika. I varmere strøk endret klimaet seg mot større uttørking, ørken- og halvørkenområder dukket opp.

I havene til Devonian fisk nå stor velstand. Etterkommere av pansrede fisker gir de mest forskjellige representantene for ekte fisk. Blant dem var bruskfisk (moderne representanter - haier), og fisk med beinskjelett dukker også opp. Blant dem levde lungefisk i grunne vannmasser, hvor det sammen med gjellepust oppsto lungeånding (lungen utviklet seg fra svømmeblæren), samt lappfinnede fisk, som typisk var vannlevende dyr, men kunne puste atmosfærisk luft ved hjelp av primitive lunger.

For å forstå den videre utviklingen av fisk, er det nødvendig å forestille seg de klimatiske forholdene i devonperioden. Det meste av landet var en livløs ørken. Langs bredden av ferskvannsreservoarer, i tette kratt av planter, levde annelids og leddyr. Klimaet er tørt, med skarpe temperatursvingninger i løpet av dagen og årstidene. Vannstanden i elver og magasiner endret seg ofte. Mange reservoarer tørket helt opp og frøs om vinteren. Vannvegetasjonen døde da vannforekomster tørket opp, planterester samlet seg og deretter råtnet. Alt dette skapte et svært ugunstig miljø for fisk.

Under disse forholdene var det bare å puste inn atmosfærisk luft som kunne redde dem. Dermed kan fremveksten av lunger betraktes som en idiotilpasning til mangel på oksygen i vannet. Når vannmasser tørket opp, hadde dyr to måter å unnslippe: å begrave seg i silt eller migrere på jakt etter vann. Lungefisken, hvis struktur nesten ikke har endret seg siden devontiden, og som nå lever i grunne, tørkende vannforekomster i Afrika, gikk langs den første stien. Disse fiskene overlever den tørre årstiden ved å grave seg ned i silt og puste inn atmosfærisk luft.

Bare lappfinnet fisk kunne tilpasse seg livet på land, på grunn av strukturen til sammenkoblede finner. Inntil nylig ble det antatt at crossopteranene nesten døde ut på slutten av paleozoikum og forsvant fullstendig ved slutten av mesozoikum. Men i 1938, 1952 og de påfølgende årene ble moderne lappfinnet fisk fanget utenfor kysten av Sør-Afrika og Madagaskar – ekte «levende fossiler» som har overlevd i en litt modifisert form frem til i dag.

På slutten av devon kommer etterkommerne av lappfinnede fisk til land, og danner den første terrestriske klassen av virveldyr - amfibier eller amfibier. De eldste amfibiene - stegocephaler - var dekket med et beinskall som kledde hodet, formen på kroppene deres lignet noe salamandere og salamandere. Stegocephalians var forskjellige i en rekke størrelser (fra noen få centimeter til 4 m i lengde). Stegocephalians kombinerte tegnene til fisk, amfibier og krypdyr. Stegocephalus - "kombinert" form. Reproduksjonen av stegocephaler, som alle andre amfibier, fant sted i vannet. Larvene hadde gjellepust og utviklet seg i vann.

På land dukker de første skogene av gigantiske bregner, kjerringrokk og klubbmoser opp, psilofytter forsvinner. Nye grupper av dyr begynner å erobre land. Representanter for leddyr som har fått luftpust, gir opphav til tusenbein og de første insektene.

Separasjonen av amfibier fra vannmiljøet var ennå ikke endelig. De var avhengige av vannmiljøet i samme grad som bregner. Derfor kunne ikke de første terrestriske høyere plantene og dyrene erobre innlandsmassene som ligger langt fra vannforekomster.

På slutten av devonen oppstår en stor aromorfose i planter - utseendet til et frø dekket med et skall som beskytter det mot å tørke ut, en ny gruppe gymnospermer oppstår. Utskiftbar reproduksjon gir en rekke fordeler: embryoet er beskyttet mot ugunstige forhold av membraner, forsynt med mat, og begynte å ha et diploid antall kromosomer. I frøplanter skjer befruktning uten deltakelse av vann.

Karbon(65 10 Ma)

I karbonperioden, eller karbon, var det en merkbar oppvarming og fukting av klimaet. På de lave kontinentene er myrlendt lavland svært vanlig. Store (opptil 40 m høye) bregner, kjerringrokk og klubbmoser vokste i varme, tropiske sumpete skoger. I tillegg til disse plantene som formerer seg med sporer, begynner gymnospermer, som oppsto så tidlig som på slutten av devon, å spre seg i karbon. Blomstringen av treaktig vegetasjon i Karbon førte til dannelsen av store sømmer av kull. Denne perioden inkluderer fremveksten av Donbass-kull og kullbassenget nær Moskva.

I fuktige og varme myrlendte skoger nådde de eldste amfibiene, stegocefalene, eksepsjonell velstand og mangfold. De første ordrene av bevingede insekter dukker opp - kakerlakker, hvis kroppslengde nådde 10 cm, og øyenstikkere, hvorav noen arter hadde et vingespenn på opptil 75 cm.

Livet i karbonhavet skilte seg ikke nevneverdig fra livet til devon.

Ved slutten av Karbon begynner en liten stigning i land, noe uttørking av klimaet og avkjølende, ugunstige forhold for amfibier er skapt. En viss gruppe amfibier viste seg å være i stand til ytterligere erobring av landet, som gjennomgikk svært store endringer som var nyttige under nye forhold. Reproduksjonsmetoden endret seg: intern befruktning oppsto: egget hadde en stor tilførsel av eggeplomme, et tett skall og et indre hulrom med væske, som beskyttet embryoet fra å tørke ut. Utviklingen av embryoet skjedde i egget på land.

Permian(50 10 Ma)

I Perm førte ytterligere landheving til utvikling av et tørt klima og avkjøling. Våte og frodige skoger vil blande seg mot ekvator, bregner dør gradvis ut. De erstattes av gymnospermer. I deres utvikling er det ingen flagellstadier, for hvis eksistens vann er nødvendig. Det var denne tilpasningen som gjorde at gymnospermer kunne motstå konkurranse med sporeplanter i Perm og fortrenge dem. Døende skoger fra eldgamle bregner dannet kullene i Kuzbass og Pechora-Vorkuta-bassenget.

Uttørkingen av klimaet bidro til at amfibiestegocefalene forsvant. En betydelig del av store amfibier døde ut. De som kunne gjemme seg i de gjenværende sumpene og sumpene ga opphav til små amfibier. Men de eldste reptilene når et betydelig mangfold. Selv i Carboniferous skilte en gruppe seg ut blant stegocephalians, som hadde velutviklede lemmer og et mobilt system av de to første ryggvirvlene. Representanter for gruppen avlet i vannet, men gikk på land lenger enn amfibier, matet på landdyr og deretter planter. Denne gruppen kalles cotylosaurer. Deretter stammet krypdyr og pattedyr fra dem.

Reptiler skaffet seg egenskaper som gjorde at de endelig kunne bryte forbindelsen med vannmiljøet. Intern befruktning og opphopning av eggeplomme i egget gjorde reproduksjon mulig på land. Keratiniseringen av huden og den mer komplekse strukturen av nyrene bidro til en kraftig reduksjon i vanntap i kroppen og en bred fordeling. Vrangbord gitt en mer effektiv type pust - sug. Mangelen på konkurranse forårsaket utbredt utbredelse av krypdyr over land og at noen av dem returnerte til vannmiljøet.

Spørsmål om selvkontroll

1. Hvilke hypoteser for livets opprinnelse kjenner du til?

2. Hva er essensen i teorien om panspermi?

3. Hvem beviste at "det levende kan oppstå fra det levende"?

4. Hva er jordens geologiske alder?

5. Var det første stadiet på veien til fremveksten av liv på jorden?

6. Hvem foreslo coocervate-teorien?

7. Hva er coocervater?

8. Er det mulig på det nåværende stadiet av fremveksten av liv på jorden?

9. Les studiemateriellet nedenfor.

10. Svar på selvkontrollspørsmålene.

Jordens alder er omtrent 4,6 milliarder år. Livet på jorden oppsto i havet for mer enn 3,5 milliarder år siden.

Historien om utviklingen av liv på jorden studeres av fossile rester av organismer eller spor av deres vitale aktivitet. De finnes i bergarter av forskjellige aldre.

Den geokronologiske skalaen til historien om utviklingen av jordens organiske verden inkluderer epoker og perioder. Følgende epoker skilles ut:

• archean (archean) - epoken med eldgamle liv,
• Proterozoic (Proterozoic) - epoken med primærliv,
• Paleozoic (Paleozoic) - epoken med eldgamle liv,
• Mesozoikum (Mesozoikum) - epoken med mellomlivet,
• Cenozoic (Cenozoic) - epoken med nytt liv.

Navnene på periodene er dannet enten fra navnene på lokalitetene der de tilsvarende forekomstene først ble funnet (byen Perm, fylket Devon), eller fra prosessene som fant sted på den tiden (i kullperioden - Karbon - forekomster av kull ble lagt, i kritt - kritt, etc. .).

Arkeisk epoke (æra for eldgammelt liv: 3500 (3800-2600) millioner år siden)

I følge ulike kilder dukket de første levende organismene på jorden opp for 3,8-3,2 milliarder år siden. Disse var prokaryote heterotrofe anaerober(pre-nukleær, fôring av ferdige organiske stoffer, trenger ikke oksygen). De levde i det primære havet og livnærte seg av organiske stoffer oppløst i vannet, skapt abiogenisk fra uorganiske stoffer under påvirkning av energi. ultrafiolette stråler Sol- og lynutladninger.

Jordas atmosfære besto hovedsakelig av CO 2, CO, H 2, N 2, vanndamp, små mengder NH 3, H 2 S, CH 4 og inneholdt nesten ikke fritt oksygen O 2. Fraværet av fritt oksygen gjorde det mulig for abiogent skapte organiske stoffer å samle seg i havet, ellers ville de umiddelbart bli brutt ned av oksygen.

De første heterotrofene utførte oksidasjon av organiske stoffer anaerobt - uten deltagelse av oksygen ved gjæring. Under gjæring brytes ikke organisk materiale helt ned, og det genereres lite energi. Av denne grunn var evolusjonen i de tidlige stadiene av livets utvikling veldig sakte.

Over tid formerte heterotrofer seg kraftig og de begynte å mangle organisk skapt organisk materiale. Så oppsto prokaryote autotrofe anaerober. De kunne syntetisere organiske stoffer fra uorganiske stoffer på egen hånd, først gjennom kjemosyntese, og deretter gjennom fotosyntese.

Den første var fotosyntese anaerob, som ikke ble ledsaget av frigjøring av oksygen:

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

Så kom aerob fotosyntese:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Aerob fotosyntese var karakteristisk for skapninger som ligner på moderne cyanobakterier.

Det frie oksygenet som ble frigjort under fotosyntesen begynte å oksidere toverdige jern-, svovel- og manganforbindelser oppløst i havvann. Disse stoffene ble til uløselige former og slo seg ned på havbunnen, hvor de dannet forekomster av jern-, svovel- og manganmalm, som i dag brukes av mennesker.

Oksidasjon av stoffer oppløst i havet skjedde over hundrevis av millioner av år, og først da deres reserver i havet var oppbrukt, begynte oksygen å samle seg i vannet og diffundere ut i atmosfæren.

Det skal bemerkes at den obligatoriske betingelsen for akkumulering av oksygen i havet og atmosfæren var begravelsen av en del av det organiske materialet syntetisert av organismer på bunnen av havet. Ellers, hvis alle organiske stoffer ble splittet med deltagelse av oksygen, ville det ikke være noe overskudd av det, og oksygen kunne ikke akkumuleres. Udekomponerte kropper av organismer slo seg ned på havbunnen, hvor de dannet forekomster av fossilt brensel - olje og gass.

Opphopningen av fritt oksygen i havet gjorde det mulig for autotrofe og heterotrofe aerober. Dette skjedde da konsentrasjonen av O 2 i atmosfæren nådde 1 % av dagens nivå (og det er 21 %).

Ved aerob oksidasjon (respirasjon) brytes organiske stoffer ned til sluttprodukter - CO 2 og H 2 O og det genereres 18 ganger mer energi enn ved oksygenfri oksidasjon (fermentering):

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

Siden mye mer energi ble frigjort under aerobe prosesser, akselererte utviklingen av organismer betydelig.

Som et resultat av symbiosen av ulike prokaryote celler, den første eukaryoter(atomkraft).

Som et resultat av utviklingen av eukaryoter, seksuell prosess- utveksling av organismer med genetisk materiale - DNA. Takket være den seksuelle prosessen gikk evolusjonen enda raskere, siden kombinativ variasjon ble lagt til mutasjonsvariabiliteten.

Først var eukaryoter encellede, og deretter de første flercellet organismer. Overgangen til flercellethet hos planter, dyr og sopp skjedde uavhengig av hverandre.

Flercellede organismer har fått en rekke fordeler fremfor encellede:

1. en lang varighet av ontogenese, siden i løpet av den individuelle utviklingen av organismen, blir noen celler erstattet av andre;
2. mange avkom, siden organismen kan tildele flere celler for reproduksjon;
3. betydelig størrelse og mangfoldig kroppsstruktur, noe som gir større motstand mot eksterne faktorer miljø på grunn av stabiliteten til det indre miljøet i kroppen.

Forskere har ikke en felles mening om spørsmålet om når den seksuelle prosessen og multicellulariteten oppsto - i den arkeiske eller proterozoiske tiden.

Proterozoikum (æra med primærliv: 2600-570 Ma)

Utseendet til flercellede organismer akselererte evolusjonen enda mer, og i løpet av en relativt kort periode (på en geologisk tidsskala), forskjellige typer levende organismer tilpasset ulike eksistensforhold. Nye livsformer okkuperte og dannet stadig nye økologiske nisjer i forskjellige områder og dyp av havet. Bergarter 580 millioner år gamle inneholder allerede avtrykk av skapninger med harde skjeletter, og derfor er det mye lettere å studere evolusjon fra denne perioden. Solide skjeletter tjener som støtte for organismenes kropper og bidrar til en økning i størrelsen deres.

Ved slutten av proterozoikumtiden (570 millioner år siden) utviklet det seg et produsent-forbrukersystem og en oksygen-karbon biogeokjemisk syklus av stoffer ble dannet.

Paleozoikum (tidligere eldgamle liv: 570-240 millioner år siden)

I den første perioden av paleozoikum, Kambrium(570-505 millioner år siden) - det var en såkalt "evolusjonær eksplosjon": på kort tid ble nesten alle kjente dyretyper dannet. Hele evolusjonstiden før denne perioden ble kalt Prekambrium, eller kryptozoisk("tiden med skjult liv") er 7/8 av jordens historie. Tiden etter kambrium ble kalt Fanerozoikum("tiden med åpenbart liv").

Etter hvert som mer og mer oksygen ble dannet, fikk atmosfæren gradvis oksiderende egenskaper. Da konsentrasjonen av O 2 i atmosfæren nådde 10 % av dagens nivå (ved grensen til Silur og Devon), i en høyde på 20-25 km, begynte det å dannes et ozonlag i atmosfæren. Det ble dannet av O 2 molekyler under påvirkning av energien til solens ultrafiolette stråler:

O 2 → O + O
O 2 + O → O 3

Ozonmolekyler (O 3) har evnen til å reflektere ultrafiolette stråler. Som et resultat har ozonskjoldet blitt en beskyttelse for levende organismer mot skadelige ultrafiolette stråler i høye doser. Før det fungerte vann som beskyttelse. Nå har livet muligheten til å bevege seg ut av havet til land.

Fremveksten av levende vesener på land begynte i den kambriske perioden: bakterier var de første som kom inn i det, og deretter sopp og lavere planter. Som et resultat ble det dannet jord på land og inne Silur(435-400 millioner år siden) dukket de første karplantene opp på land - psilofytter. Utgang til land bidro til utseendet i planter av vev (integumentært, ledende, mekanisk, etc.) og organer (rot, stilk, blader). Som et resultat dukket det opp høyere planter. De første landdyrene var leddyr, som stammet fra marine krepsdyr.

På dette tidspunktet utviklet kordater seg i det marine miljøet: virveldyrsfisk stammet fra virvelløse kordater, og amfibier fra lappfinnede fisk i Devon. De dominerte landet i 75 millioner år og var representert med svært store former. I permperioden, da klimaet ble kaldere og tørrere, fikk krypdyrene overlegenhet over amfibier.

Mesozoikum (epoke med middelliv: 240-66 millioner år siden)

I mesozoikumtiden - "dinosaurenes æra" - nådde krypdyrene sin storhetstid (deres tallrike former ble dannet) og avtar. I trias dukket det opp krokodiller og skilpadder, og klassen pattedyr stammer fra de dyretannede krypdyrene. Gjennom mesozoikum var pattedyrene små og ikke utbredt. På slutten av kritt skjedde det en avkjøling og en masseutryddelse av krypdyr, hvis endelige årsaker ikke er helt klarlagt. I krittperioden dukket det opp angiospermer (blomstrende).

Kenozoikum (æra med nytt liv: 66 millioner år siden - nåtid)

I den kenozoiske tiden var pattedyr, fugler, leddyr og blomstrende planter vidt utbredt. En mann dukket opp.

I dag har menneskelig aktivitet blitt en viktig faktor i utviklingen av biosfæren.

Arkeisk tid- den eldste, den tidligste perioden i jordskorpens historie. PÅ arkeisk tid de første levende organismene oppsto. De var heterotrofer og brukte organiske forbindelser som mat. Slutt arkeisk tid- tidspunktet for dannelsen av jordens kjerne og en sterk nedgang i vulkansk aktivitet, noe som tillot utviklingen av liv på planeten.
Arkeisk tid som begynte for omtrent 4 milliarder år siden varte i omtrent 1,5 milliarder år. Arkeisk tid delt inn i 4 perioder: Eoarchean, Paleoarchean, Mesoarchean, Neoarchean

jordskorpen

Den nedre perioden av den arkeiske epoken - Eoarchean for 4 - 3,6 milliarder år siden
For rundt 4 milliarder år siden jorden ble dannet som en planet. Nesten hele overflaten var dekket av vulkaner og elver av lava strømmet overalt. Lava, brøt ut i store mengder, dannet kontinenter og havbunner, fjell og platåer. Permanent vulkansk aktivitet, påvirkninger høye temperaturer og høytrykk førte til dannelsen av ulike mineraler: ulike malmer, bygningsstein, kobber, aluminium, gull, kobolt, jern, radioaktive mineraler og andre. For omtrent 3,8 milliarder år siden de første pålitelig bekreftede magmatiske og metamorfe bergartene som granitt, dioritt og anortositt ble dannet på jorden. Disse steinene ble funnet på en rekke steder: på øya Grønland, innenfor de kanadiske og baltiske skjoldene, etc.

Heoarchean for 2,8 - 2,5 milliarder år siden - den siste perioden av den arkeiske epoken, som sluttet for 2,5 milliarder år siden, er tidspunktet for dannelsen av hovedmassen til den kontinentale skorpen, noe som indikerer den eksepsjonelle antikken til jordens kontinenter. Atmosfære og klima fra den arkeiske tiden. I begynnelsen arkeisk tid det var lite vann på jorden, i stedet for et enkelt hav, var det bare grunne bassenger som ikke var forbundet med hverandre. Atmosfære arkeisk tid, besto hovedsakelig av karbondioksid CO2 og dens tetthet var mye høyere enn den nåværende. På grunn av den karbonholdige atmosfæren nådde vanntemperaturen 80-90°C. Nitrogeninnholdet var lavt, i størrelsesorden 10-15%. Det var nesten ikke oksygen, metan og andre gasser. Temperaturen i atmosfæren nådde 120°C.

Flora og fauna fra den arkeiske tiden

Arkeisk tid Dette er tidspunktet for fødselen til de første organismene. De første innbyggerne på planeten vår var anaerobe bakterier. Det viktigste stadiet i utviklingen av livet på jorden er assosiert med fremveksten av fotosyntese, som fører til delingen av den organiske verden i flora og fauna. De første fotosyntetiske organismene var prokaryote (pre-nukleære) cyanobakterier og blågrønne alger. De eukaryote grønnalgene som deretter dukket opp frigjorde fritt oksygen fra havet til atmosfæren, noe som bidro til fremveksten av bakterier som var i stand til å leve i et oksygenmiljø.
Samtidig - på grensen til den arkeiske proterozoiske epoken, skjedde ytterligere to store evolusjonære hendelser - den seksuelle prosessen og flercelletheten dukket opp. Haploide organismer (bakterier og blågrønne) har ett sett med kromosomer. Hver ny mutasjon manifesterer seg umiddelbart i deres fenotype. Hvis mutasjonen er fordelaktig, blir den bevart ved seleksjon; hvis den er skadelig, elimineres den ved seleksjon. Haploide organismer tilpasser seg kontinuerlig til miljøet, men de utvikler ikke fundamentalt nye egenskaper og egenskaper. Den seksuelle prosessen øker dramatisk muligheten for å tilpasse seg miljøforhold, på grunn av dannelsen av utallige kombinasjoner i kromosomene.