Архей растения и животные таблица. Развитие жизни на земле в архейскую эру

Древнейший период существования земли, охватывающий временной промежуток от 4 до 2,5 млрд лет назад, носит название "архейская эра". Растительный и животный мир еще только начинал зарождаться, кислорода на Земле было очень мало, а из водных объектов на планете имелся лишь один мелкий океан, состоящий из нескольких водоемов с насыщенной соленой водой, горного же ландшафта и впадин вообще не было. Это период начала формирования залежей полезных ископаемых: графита, никеля, серы, железа и золота.

Лучи солнечного света тогда еще не могли проникнуть сквозь смешанные между собой гидросферу и атмосферу, составлявшие единую оболочку из пара и газа. Образовавшийся парниковый эффект не давал солнцу коснуться земли.

Архейская эра была названа так американским ученым Дж. Дана в 1872 г. Термин «архей» с древнегреческого означает «древний». Архей разделен на четыре основные эры, начиная от самого древнего - эоархея и заканчивая неоархеем. Остановимся на них более подробно.

Начало архея - эоархей

Период продолжительностью 400 млн лет начался около 4 млрд лет назад. Для эоархея характерно частое падение метеоритов, образование кратеров. Лава, покрывающая поверхность планеты, постепенно начала уступать место земной коре, которая активно формировалась.

Архейская эра в этот временной отрезок известна закладкой древнейших горных пород, крупнейшие формации из которых были найдены в Гренландии. Их возраст составляет приблизительно 3,8 млрд лет.

Формирование гидросферы только начиналось. И хотя Мировой океан еще не появился, уже были намеки на первые небольшие водные образования. С характерной для них изолированностью друг от друга, с концентрированной соленой и очень горячей водой.

В атмосфере было мало кислорода и азота, значительную часть ее составлял углекислый газ. Температура в воздушной оболочке Земли достигала 120 °С.

Первые организмы архейской эры начали появляться именно тогда. Это были цианобактерии, которые оставили после себя древние строматолиты - продукты жизнедеятельности. Эти микроорганизмы с помощью фотосинтеза вырабатывают кислород, являясь наиболее древней формой жизни на планете.

Наиболее важным моментом в эоархее считается начало формирования первого земного континента - Ваальбары.

Вторая эра - палеоархей

Архейская эра этого периода охватывает временной промежуток в 200 млн лет, начало которого было положено 3,6 млрд лет назад. Тогда сутки имели продолжительность не более 15 часов. Заканчивалось формирование основного континента, появился пока еще мелкий Мировой океан. Земное ядро стало более твердым, что усилило магнитное поле Земли практически до современного уровня.

Именно этот период позволяет утверждать, что уже в те времена появились первые живые организмы. Точно известно, что останки их продуктов жизнедеятельности, найденные в наши дни, датируются именно палеоархеем.

Животные архейской эры - это первые бактерии, организмы, которые способствовали формированию атмосферы Земли посредством фотосинтеза, создавая условия для развития новых форм жизни.

Мезоархей: раскол Ваальбары

Мезоархей - период, длившийся 0.4 млрд лет (начался 3.2 млрд лет назад). Именно тогда произошел раскол Ваальбары, которая разделилась под углом 30° на две отдельные части. А также появился от столкновения с астероидом наиболее известный в наши времена кратер в Гренландии. Возможно, в период мезоархея на Земле произошло и первое оледенение - Понгольское.

Развитие жизни в архейскую эру периода мезоархея характеризовалось ростом количества цианобактерий.

Завершающий этап - неоархей

Неоархей закончился 2,5 млрд лет назад. Для него характерно завершение формирования земной коры, а также выделение большого количества кислорода, что впоследствии привело (в начале следующей эры) к кислородной катастрофе. Именно тогда атмосфера Земли полностью изменилась - в ее составе стал преобладать кислород.

Бурно развивалась вулканическая деятельность, что способствовало образованию пород и драгоценных металлов и камней. Граниты, сиениты, золото, серебро, изумруды, хризобериллы - все это и многое другое появилось несколько миллиардов лет назад, в неоархее.

Чем еще интересна архейская эра? Растительный и животный мир в то время сформировал древнейшие залежи полезных ископаемых, широко используемых и сегодня. Также на на это повлияла нестабильная обстановка на планете. Формируя ландшафты, земная кора и первые горные образования разрушались под действием вод океана и разлива вулканической лавы.

Животный мир

Ученые утверждают, что зарождение жизни началось именно в период Архея. И хотя эти формы были слишком уж малы, они все же представляли собой настоящие живые микроорганизмы, первые бактериологические сообщества, оставившие после себя след на планете в виде окаменелых строматолитов

Установлено, что именно бактерии внесли значительный вклад в формирование нанокристаллов арогонита - минерала на основе карбоната кальция. Арагонит входит в состав поверхностного слоя раковин современных моллюсков, содержится в экзоскелете кораллов.

Цианобактерии стали виновниками возникновения залежей не только карбонатных, но и кремневых осадочных образований.

Архейская эра характеризуется появлением первых прокариотов - доядерных одноклеточных организмов.

Характеристика прокариотов

Живые организмы не имеют сформированного ядра, но они являются полноценной клеткой. Питаясь при помощи фотосинтеза, прокариоты вырабатывают кислород. Информация ДНК (нуклеотид), которую несет в себе клетка, не упакована в белковую оболочку ядра (гистон).

Группа разделена на два домена:

• Бактерии.
• Археи.

Археи

Археи - древнейшие микроорганизмы, как и прокариоты, не имеющие ядра. Вместе с тем их структура организации жизни отличается от таковой у других видов микробов. По внешнему виду археи схожи с бактериями, но некоторые из них имеют необычную плоскую или квадратную форму.

Разделяют пять видов архей, несмотря на то, что классифицировать их довольно сложно. Вырастить архебактерии в питательных средах невозможно, поэтому все исследования проводятся только на основе проб, взятых с их среды обитания.

В качестве источника энергии эти микроорганизмы могут использовать как солнечный свет, так и углерод, в зависимости от вида. Археи не формируют спор, размножаются бесполым путем. Они не являются патогенными для человека, могут выживать в самых экстремальных условиях: океан, горячие источники, почва, соленые озера. Наиболее многочисленный вид архей составляет значительную часть планктона в океанах, который служит пищей для морских животных.

Некоторые виды даже обитают в кишечнике у человека, помогая осуществлять процессы пищеварения. Археи используются для создания биологического газа, очистки сточных канав, отстойников.

Растения

Как вы могли понять, архейская эра, растительный мир которой был немного богаче животного, не характеризуется наличием позвоночных животных, рыб и даже многоклеточных водорослей. Хотя зачатки жизни уже появились. Что же до флоры, то учеными установлено, что единственными растениями в то время были нитчатые водоросли, в которых, к слову, и обитали бактерии.

А сине-зеленые водоросли, ранее ошибочно считаемые растениями, оказались колониями цианобактерий, использующими одновременно углерод и кислород в качестве ресурса для поддержания жизни и не являющимися частью растительного мира архея.

Нитчатые водоросли

Архейская эра ознаменовалась появлением первых растений. Это одноклеточные нитчатые водоросли, которые являются простейшей формой флоры. Они не имеют определенной формы, структуры, органов и тканей. Образуя колонии, они становятся видимыми невооруженным глазом. Это тина на поверхности воды, фитопланктон в ее глубинах.

Клетки нитчатых водорослей соединены в единую нить, которая может иметь разветвления. Они легко могут как плавать свободно, так и прикрепляться к различной поверхности. Размножение происходит при помощи деления нити на две отдельные. К делению могут быть способны как все нити, так и только крайние, или основные.

Водоросли не имею жгутиков, они связанны между собой посредством микроскопических цитоплазматических мостиков (плазмодесмов).

В ходе эволюции водоросли образовали другую форму жизни - лишайники.

Эра Архея - это первый период, когда практически из ничего появилась биологическая жизнь на Земле. Это переломный момент в истории эволюции планеты, характеризующийся зарождением условий для появления флоры и фауны: формирование земной коры, Мирового океана, атмосферы, пригодных для жизни других более сложных форм растительного и животного мира.

Конец архея положил начало развитию полового процесса размножения у бактерий, появлению первых многоклеточных микроорганизмов, одни из которых впоследствии стали наземными организмами, другие обрели признаки водоплавающих и поселились в океане.

Ученые разделяют историю Земли на длительные промежутки времени - эры. Эры подразделяют на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века.

Разделение на эры не случайно. Окончание одной эры и начало другой знаменовалось существенным преобразованием лика Земли, изменением соотношений суши и моря, интенсивными горообразовательными процессами.

Название эр греческого происхождения, их смысл таков: Архей - древнейший, протерозой - первичная жизнь, палеозой - древняя жизнь, мезозой - средняя жизнь, кайнозой - новая жизнь.

Архей - самая древняя эра, начался более 3,5 млрд. лет назад и продолжался около 1 млрд. лет. О жизни в архее известно немного почти не осталось следов органической жизни: осадочные слои архейского возраста были сильно видоизменены под действием высокой температуры и давления. Наличие пород органического происхождения - известняка, мрамора указывает на существование в архейскую эру бактерий и сине-зеленых водорослей.

В архейскую эру произошли крупные ароморфозы: возникновение клеток с клеточным ядром, полового процесса, фотосинтеза и многоклеточности.

Половой процесс - расширяет возможности естественного отбора, повышает возможность приспособления к условиям среды вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Новый способ размножения как полезный в сохранении видов был закреплен естественным отбором, и теперь он преобладает в животном и растительном мире.

Возникновение фотосинтеза положило начало разделению единого ствола жизни на два - растения и животные - по способу питания и типу обмена веществ. Насыщение воды кислородом, накопление его в атмосфере и наличие пищи создавали предпосылки для развития животных в воде, защищавшей живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения. Со временем в атмосфере стал образовываться озон, поглощающий почти все ультрафиолетовое излучение - защита жизни на поверхности воды и суши.

Возникновение многоклеточного строения повлекло усложнение в организации живых существ: дифференциацию тканей, органов и систем, их функций. Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать по субстрату с помощью ресничек - плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни. Приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Развитие жизни в протерозойскую эру.

Протерозойская эра - самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд. лет. На границе архейской и протерозойской эры произошел первый великий период горообразования. Он привел к значительному перераспределению площадей суши и моря на Земле. Эти изменения лика Земли вынесли не все виды организмов, многие из них вымерли. Было уничтожено и большинство ископаемых останков, в результате чего так мало известно о жизни в архейскую эру.

В течение этой эры бактерии и водоросли достигают исключительного расцвета. Чрезвычайно интенсивный процесс отложения осадков шел с участием организмов. Известно, что осадочное железо - продукт жизнедеятельности железобактерий. К протерозою относится образование крупнейших залежей железных руд на Земле (курские, криворожские руды, железняки Верхнего озера в США и др.). Господство сине-зеленых сменяется обилием зеленых водорослей, в том числе многоклеточных прикрепленных к дну. Это потребовало расчленения тела на части. Важнейшим ароморфозом было возникновение двухсторонней симметрии, которая привела к дифференцировке тела на передний и задний конец, а также на брюшную и спинную стороны.

Передний конец является местом, где развиваются органы чувств, нервные узлы, а в дальнейшем и головной мозг. Спинная сторона выполняет защитную функцию, в связи с чем здесь развиваются различные кожные железы, механические образования (щетинки, волоски), покровительственная окраска. Большинство животных протерозоя было представлено многоклеточными. В морях жили не только низшие многоклеточные - губки и радиально симметричные кишечнополостные; появляются и двухсторонне симметричные. Среди последних известны кольчатые черви - от них произошли моллюски и членистоногие. К концу протерозоя в морях появляются древнейшие представители членистоногих - ракоскорпионы.

Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в атмосфере. Суша безжизненна, но по берегам водоемов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей.

Развитие жизни в палеозойскую эру.

Палеозойская эра значительно короче предыдущих, она продолжалась около 340 млн. лет. Суша представляла в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные возле экватора. Это привело к созданию большого числа прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов. К началу палеозоя у некоторых животных образовался внешний органический или минеральный скелет. Его остатки сохранились в осадочных породах. Вот почему начиная с первого периода палеозоя- кембрия - палеонтологическая летопись достаточно полна и относительно непрерывны.

Периоды :

Кембрий;

Ордовик;

Кембрий (80 20 млн лет)

Климат кембрия был умеренным, материки - низменными. В кембрии животные и растения населяли в основном моря. На суше жили по прежнему бактерии и сине-зеленые водоросли.

Наиболее разнообразно и богато была представлена жизнь в кембрийских морях. Площадь их была больше, чем площадь современных морей. Почти вся Европа была морским дном. В этих морях господствовали зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну; в толщах вод плавали диатомовые, золотистые и эвгленовые водоросли.

Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы - представители простейших, имевших известковую или склеенную из песчинок раковину. Весьма разнообразны были губки. Наряду с сидячими придонными животными весьма разнообразны были и подвижные организмы. Среди них были двустворчатые, брюхоногие и головоногие моллюски и кольчатые черви, от которых к кембрию уже произошли членистоногие. Древнейшие членистоногие - трилобиты по форме тела напоминали современных ракообразных - мокриц. Тело трилобитов было заключено в хитиновый панцирь и расчленено на 40-50 сегментов. Число сегментов тела у современных ракообразных, как известно, значительно меньше.

Ордовик (5510 млн лет)

В ордовике значительные участки кембрийской суши погружаются, больше всего сокращается площадь суши в Сибири в Северной Америке. На грани кембрия и ордовика происходили интенсивные тектонические движения, продолжавшаяся и до грани ордовика и силура.

В морях ордовика весьма разнообразны эукариоты - сифоновые зеленые, бурые и красные водоросли. Идет интенсивный процесс образования рифов кораллами. В конце ордовика появляются первые наземные растения - псилофиты. Их возникновению предшествовал ароморфоз, возникли ткани: покровная с устьицами, механическая, поддерживающая растение в пространстве, и проводящая .

Дальнейшая эволюция растений шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту). Псилофиты были переходными формами от низших, бессосудистых споровых к высшим, сосудистым (плауновым, хвощовым и папоротниковым). Они были переходными от водных к наземным растениям. Распространение их на суше было уже подготовлено жизнедеятельностью прокариотов, водорослей, грибов, создавших первую почву.

Значительное разнообразие наблюдается среди головоногих и брюхоногих моллюсков. Весьма многочисленны трилобиты. Уменьшается разнообразие фораминифер, губок и некоторых двустворчатых моллюсков.

У животных возникает крупный ароморфоз - появление хватательного ротового аппарата, который вызвал перестройку всей организации позвоночных . Возможность выбирать пищу способствовала улучшению ориентации в пространстве путем совершенствования органов чувств. Первые челюстноротые не имели плавников и передвигались в воде путем змееподобных движений. Однако этот способ передвижения при необходимости поймать движущуюся добычу оказался малоэффективен.

Поэтому для улучшения передвижения в воде имели значение кожные складки, в дальнейшем определенные участки этой складки развиваются дальше и дают начало плавникам, парным и непарным. Появление парных плавников - конечностей - следующий крупный ароморфоз в эволюции позвоночных. Итак, челюстноротые позвоночные приобрели хватательный ротовой аппарат и конечности. В своей эволюции они разделились на хрящевых и костных рыб.

Силур (35 10 млн лет)

На смену теплым мелководным морям ордовика в результате интенсивных тектонических движений приходят значительные площади суши; отмечено большое иссушение климата.

В конце силура наблюдается развитие своеобразных членистоногих - ракоскорпионов. К ордовику и силуру относится расцвет в морях головоногих моллюсков (современные представители этого класса - кальмары, каракатицы, осьминоги). Появляются новые представители беспозвоночных - кораллы (кишечнополостные), которые начинают постепенно вытеснять морских ежей (иглокожие).

В силурийских морях появляются первые представители позвоночных животных - так называемые панцирные рыбы. Внутренний скелет у них был хрящевым, а снаружи тело было заключено в костный панцирь, состоящий из щитков. Панцирные рыбы лишь по форме тела напоминали настоящих рыб. Они принадлежали к другому классу позвоночных - бесчелюстным, или круглоротым. У них не было настоящих парных плавников, имелась одна ноздря (современный представитель этого класса - минога).

К концу силура относится начало интенсивного развития наземных растений. Первые наземные растения псилофиты - были лишены настоящих листьев, их строение весьма напоминает строение многоклеточных зеленых водорослей, от которых они и произошли. Развиваются папоротники.

Появление на суше высших растений было подготовлено более ранним выходом из воды бактерий и сине-зеленых водорослей, наличием на суше биогенного слоя почвы, откуда могли черпать пищевые ресурсы псилофиты и папоротники. В развитии мхов, папоротников, хвощей, плаунов сохраняется стадия подвижных жгутиковых гамет, для которых необходима водная среда. Таким образом, выход на сушу и отрыв от водной среды силурийских растений еще не были окончательными.

Накопление в почве большого числа органических остатков создавало предпосылки для появления на суше гетеротрофных организмов, использующих эти органические вещества. Действительно в силуре появляются бесхлорофилльные гетеротрофные организмы - грибы.

Наличие значительных запасов биомассы растений способствовало выходу на сушу животных. Одними из первых перешли из водной среды представители типа членистоногих - пауки.

К концу силура вновь наступил так называемый каледонский горообразовательный период. Горы, возникшие в этот период, сохранились и поныне - это Скандинавские горы, хребты Саяно-Байкальской горной дуги. Горы Шотландии и др.

Это горообразование вновь изменило очертания суши и моря, изменило климат и условия существования организмов.

Девон (55 10 млн лет)

В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более резко континентальный, нежели в силуре. В девоне наблюдались и оледенения в горных районах Южной Африки. В более теплых районах климат изменился в сторону большего иссушения, появились пустынные и полупустынные области.

В морях девона большого расцвета достигают рыбы. Потомки панцирных рыб дают разнообразнейших представителей настоящих рыб. Среди них были хрящевые рыбы (современные представители - акулы), появляются и рыбы с костным скелетом. Среди них в мелководных водоемах жили двоякодышащие рыбы, у которых наряду с жаберным дыханием возникло и легочное (легкое развилось из плавательного пузыря), а также кистеперые рыбы, которые были типично водными животными, но могли дышать атмосферным воздухом с помощью примитивных легких.

Чтобы понять дальнейшую эволюцию рыб, необходимо представить климатические условия в девонском периоде. Большая часть суши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоемов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебаниями температуры в течении суток и по сезонам. Уровень воды в реках и водоемах часто менялся. Многие водоемы полностью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность гибла при пересыхании водоемов, накапливались и затем гнили растительные остатки. Все это создавало очень неблагоприятную среду для рыб.

В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом. Таким образом, возникновение легких можно рассматривать как идиоадаптацию к недостатку кислорода в воде. При пересыхании водоемов у животных были два пути спасения: зарывание в ил или миграция в поисках воды. По первому пути пошли двоякодышащие рыбы, строение которых почти не изменилось со времени девона и которые обитают сейчас в мелких пересыхающих водоемах Африки. Эти рыбы переживают засушливое время года, зарываясь в ил и дышат атмосферным воздухом.

Приспособиться к жизни на суше смогли только кистеперые рыбы, в связи со строением парных плавников. До недавнего времени считалось, что кистеперые почти вымерли в конце палеозоя и совсем исчезли к концу мезозоя. Но в 1938, 1952 и в последующие годы у берегов Южной Африки и Мадагаскара были пойманы современные кистеперые рыбы - настоящие «живые ископаемые», сохранившиеся в мало измененном виде и до наших времен.

В конце девона потомки кистеперых рыб выходят на сушу, образуя первый наземный класс позвоночных - земноводных или амфибий. Древнейшие амфибии - стегоцефалы - были покрыты костным панцирем, одевавшим голову, форма их тела несколько напоминала тритонов и саламандр. Стегоцефалы отличались разнообразием размеров (от нескольких сантиметров до 4 м в длину). Стегоцефалы соединяли признаки рыб, земноводных и пресмыкающихся. Стегоцефал - «сборная» форма. Размножение стегоцефалов, как и всех других земноводных, происходило в воде. Личинки имели жаберное дыхание и развивались в воде.

На суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов исчезают псилофиты. Новые группы животных начинают завоевывать сушу. Представители членистоногих, приобретшие воздушное дыхание, дают начало многоножкам и первым насекомым.

Отрыв земноводных от водной среды не был еще окончательным. Они в такой же степени зависели от водной среды, как и папоротникообразные. Поэтому первые наземные высшие растение и животные не могли завоевать внутриконтинентальные массивы суши, расположенные вдали от водоемов.

В конце девона у растений происходит крупный ароморфоз - возникновение семени, покрытого оболочкой, предохраняющей от высыхания, возникает новая группа голосеменные. Сменное размножение дает ряд преимуществ: зародыш защищен от неблагоприятных условий оболочками, обеспечен пищей, стал иметь диплоидное число хромосом. У семенных растений оплодотворение происходит без участия воды.

Карбон (65 10 млн лет)

В каменноугольном периоде, или карбоне, произошло заметное потепление и увлажнение климата. На низменных материках весьма распространились заболоченные низины. В жарких, тропического типа болотистых лесах произрастали громадные (высотой до 40м) папоротники, хвощи и плауны. Помимо этих растений, размножающихся спорами, в карбоне начинают распространяться голосеменные растения, возникшие еще в конце девона. Расцвет древесной растительности в карбоне привел к образованию больших пластов каменного угля. К этому периоду относится возникновение углей Донбасса и подмосковного угольного бассейна.

Во влажных и теплых болотистых лесах исключительного расцвета и разнообразия достигли древнейшие земноводные - стегоцефалы. Появляются первые отряды крылатых насекомых - тараканы, длина тела которых доходила до 10 см, и стрекозы, некоторые виды которых имели размах крыльев до 75 см.

Жизнь в морях карбона существенно не отличалась от девона.

К концу карбона начинается небольшое поднятие суши, некоторое иссушение климата и похолодание, создались неблагоприятные условия для земноводных. Способной к дальнейшему завоеванию суши оказалась какая-то группа земноводных, которые претерпели очень большие изменения, полезные в новых условиях. Изменился способ размножения: возникло внутреннее оплодотворение: яйцо имело большой запас желтка, плотную оболочку и внутреннюю полость с жидкостью, что защищало зародыш от высыхания. Развитие зародыша происходило в яйце на суше .

Пермь (50 10 млн лет)

В пермском периоде дальнейшее поднятие суши привело к развитию засушливого климата и похолоданию. Влажные и пышные леса смешаются к экватору, постепенно вымирают папоротникообразные. Им на смену приходят голосеменные растения. В их развитии отсутствуют жгутиковые стадии, для существования которых необходима вода. Именно это приспособление позволило голосеменным растениям успешно выдержать в пермии конкуренцию со споровыми растениями и вытеснить их. Отмирающие леса из древних папоротникообразных образовали каменные угли Кузбасса и Печоро-Воркутинского бассейна.

Иссушение климата способствовало исчезновению земноводных стегоцефалов. Значительная часть крупных земноводных вымерла. Те же, которые могли укрыться в оставшихся болотах и топях, дали начало земноводным малых размеров. Зато значительного разнообразия достигают древнейшие пресмыкающиеся. Еще в карбоне среди стегоцефалов выделилась группа, имевшая хорошо развитые конечности и подвижную систему двух первых позвонков. Представители группы размножались в воде, но уходили по суше дальше амфибий, питались наземными животными, а затем и растениями. Эта группа получила название котилозавров. В дальнейшем от них произошли рептилии и млекопитающие.

Рептилии приобрели свойства, позволившие им окончательно порвать связь с водной средой. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и широкому расселению. Грудная клетка обеспечила более эффективный тип дыхания - всасывающий. Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий по суше и возвращение части их в водную среду.

Вопросы самоконтроля

1. Какие гипотезы возникновения жизни вам известны?

2. В чем сущность теории панспермии?

3. Кто доказал что «живое может возникнуть из живого»?

4. Каков геологический возраст Земли?

5. Первым этапом на пути возникновения жизни на Земле стало?

6. Кем была предложена кооцерватная теория?

7. Что такое кооцерваты?

8. Возможно ли на современном этапе возникновения жизни на Земле?

9. Прочитайте ниже изложенный учебный материал.

10. Ответьте на вопросы самоконтроля.

Древнейший период существования земли, охватывающий временной промежуток от 4 до 2,5 млрд лет назад, носит название "архейская эра". Растительный и животный мир еще только начинал зарождаться, кислорода на Земле было очень мало, а из водных объектов на планете имелся лишь один мелкий океан, состоящий из нескольких водоемов с насыщенной соленой водой, горного же ландшафта и впадин вообще не было. Это период начала формирования залежей полезных ископаемых: графита, никеля, серы, железа и золота.

Лучи солнечного света тогда еще не могли проникнуть сквозь смешанные между собой гидросферу и атмосферу, составлявшие единую оболочку из пара и газа. Образовавшийся не давал солнцу коснуться земли.

Архейская эра была названа так американским ученым Дж. Дана в 1872 г. Термин «архей» с древнегреческого означает «древний». Архей разделен на четыре основные эры, начиная от самого древнего - эоархея и заканчивая неоархеем. Остановимся на них более подробно.

Начало архея - эоархей

Период продолжительностью 400 млн лет начался около 4 млрд лет назад. Для эоархея характерно частое падение метеоритов, образование кратеров. Лава, покрывающая поверхность планеты, постепенно начала уступать место земной коре, которая активно формировалась.

Архейская эра в этот временной отрезок известна закладкой древнейших горных пород, крупнейшие формации из которых были найдены в Гренландии. Их возраст составляет приблизительно 3,8 млрд лет.

Формирование гидросферы только начиналось. И хотя Мировой океан еще не появился, уже были намеки на первые небольшие водные образования. С характерной для них изолированностью друг от друга, с концентрированной соленой и очень горячей водой.

В атмосфере было мало кислорода и азота, значительную часть ее составлял Температура в воздушной оболочке Земли достигала 120 °С.

Первые организмы архейской эры начали появляться именно тогда. Это были цианобактерии, которые оставили после себя древние строматолиты - продукты жизнедеятельности. Эти микроорганизмы с помощью фотосинтеза вырабатывают кислород, являясь наиболее древней формой жизни на планете.

Наиболее важным моментом в эоархее считается начало формирования первого земного континента - Ваальбары.

Вторая эра - палеоархей

Архейская эра этого периода охватывает временной промежуток в 200 млн лет, начало которого было положено 3,6 млрд лет назад. Тогда сутки имели продолжительность не более 15 часов. Заканчивалось формирование основного континента, появился пока еще мелкий Мировой океан. Земное ядро стало более твердым, что усилило практически до современного уровня.

Именно этот период позволяет утверждать, что уже в те времена появились первые живые организмы. Точно известно, что останки их продуктов жизнедеятельности, найденные в наши дни, датируются именно палеоархеем.

Животные архейской эры - это первые бактерии, организмы, которые способствовали формированию атмосферы Земли посредством фотосинтеза, создавая условия для развития новых форм жизни.

Мезоархей: раскол Ваальбары

Мезоархей - период, длившийся 0.4 млрд лет (начался 3.2 млрд лет назад). Именно тогда произошел раскол Ваальбары, которая разделилась под углом 30° на две отдельные части. А также появился от столкновения с астероидом наиболее известный в наши времена кратер в Гренландии. Возможно, в период мезоархея на Земле произошло и первое оледенение - Понгольское.

Развитие жизни в архейскую эру периода мезоархея характеризовалось ростом количества цианобактерий.

Завершающий этап - неоархей

Неоархей закончился 2,5 млрд лет назад. Для него характерно завершение формирования земной коры, а также выделение большого количества кислорода, что впоследствии привело (в начале следующей эры) к кислородной катастрофе. Именно тогда атмосфера Земли полностью изменилась - в ее составе стал преобладать кислород.

Бурно развивалась вулканическая деятельность, что способствовало образованию пород и драгоценных металлов и камней. Граниты, сиениты, золото, серебро, изумруды, хризобериллы - все это и многое другое появилось несколько миллиардов лет назад, в неоархее.

Чем еще интересна архейская эра? Растительный и животный мир в то время сформировал древнейшие залежи полезных ископаемых, широко используемых и сегодня. Также на на это повлияла нестабильная обстановка на планете. Формируя ландшафты, земная кора и первые горные образования разрушались под действием вод океана и разлива вулканической лавы.

Животный мир

Ученые утверждают, что зарождение жизни началось именно в период Архея. И хотя эти формы были слишком уж малы, они все же представляли собой настоящие живые микроорганизмы, первые бактериологические сообщества, оставившие после себя след на планете в виде окаменелых строматолитов

Установлено, что именно бактерии внесли значительный вклад в формирование нанокристаллов арогонита - минерала на основе карбоната кальция. Арагонит входит в состав поверхностного слоя раковин современных моллюсков, содержится в экзоскелете кораллов.

Цианобактерии стали виновниками возникновения залежей не только карбонатных, но и кремневых осадочных образований.

Архейская эра характеризуется появлением первых прокариотов - доядерных одноклеточных организмов.

Характеристика прокариотов

Живые организмы не имеют сформированного ядра, но они являются полноценной клеткой. Питаясь при помощи фотосинтеза, прокариоты вырабатывают кислород. Информация ДНК (нуклеотид), которую несет в себе клетка, не упакована в белковую оболочку ядра (гистон).

Группа разделена на два домена:

• Бактерии.
• Археи.

Археи

Археи - древнейшие микроорганизмы, как и прокариоты, не имеющие ядра. Вместе с тем их жизни отличается от таковой у других видов микробов. По внешнему виду археи схожи с бактериями, но некоторые из них имеют необычную плоскую или квадратную форму.

Разделяют пять видов архей, несмотря на то, что классифицировать их довольно сложно. Вырастить архебактерии в питательных средах невозможно, поэтому все исследования проводятся только на основе проб, взятых с их среды обитания.

В качестве источника энергии эти микроорганизмы могут использовать как солнечный свет, так и углерод, в зависимости от вида. Археи не формируют спор, размножаются бесполым путем. Они не являются патогенными для человека, могут выживать в самых экстремальных условиях: океан, горячие источники, почва, соленые озера. Наиболее многочисленный вид архей составляет значительную часть планктона в океанах, который служит пищей для

Некоторые виды даже обитают в кишечнике у человека, помогая осуществлять процессы пищеварения. Археи используются для создания биологического газа, очистки сточных канав, отстойников.

Растения

Как вы могли понять, архейская эра, растительный мир которой был немного богаче животного, не характеризуется наличием позвоночных животных, рыб и даже многоклеточных водорослей. Хотя зачатки жизни уже появились. Что же до флоры, то учеными установлено, что единственными растениями в то время были нитчатые водоросли, в которых, к слову, и обитали бактерии.

А сине-зеленые водоросли, ранее ошибочно считаемые растениями, оказались колониями цианобактерий, использующими одновременно углерод и кислород в качестве ресурса для поддержания жизни и не являющимися частью растительного мира архея.

Нитчатые водоросли

Архейская эра ознаменовалась появлением первых растений. Это одноклеточные нитчатые водоросли, которые являются простейшей формой флоры. Они не имеют определенной формы, структуры, органов и тканей. Образуя колонии, они становятся видимыми невооруженным глазом. Это тина на поверхности воды, фитопланктон в ее глубинах.

Клетки нитчатых водорослей соединены в единую нить, которая может иметь разветвления. Они легко могут как плавать свободно, так и прикрепляться к различной поверхности. Размножение происходит при помощи деления нити на две отдельные. К делению могут быть способны как все нити, так и только крайние, или основные.

Водоросли не имею жгутиков, они связанны между собой посредством микроскопических цитоплазматических мостиков (плазмодесмов).

В ходе эволюции водоросли образовали другую форму жизни - лишайники.

Эра Архея - это первый период, когда практически из ничего появилась биологическая жизнь на Земле. Это переломный момент в истории эволюции планеты, характеризующийся зарождением условий для появления флоры и фауны: формирование земной коры, Мирового океана, атмосферы, пригодных для жизни других более сложных форм растительного и животного мира.

Конец архея положил начало развитию полового процесса размножения у бактерий, появлению первых многоклеточных микроорганизмов, одни из которых впоследствии стали наземными организмами, другие обрели признаки водоплавающих и поселились в океане.

Археозойская эра или архей – древнейший период в геологической истории нашей планеты.

Точно установить, когда начался архей, не удалось. Приблизительно этот этап наступил около 4 миллиардов лет назад.

Продлился архейский период 1,5 миллиарда лет, после чего на Земле стали появляться первые живые организмы.

С окончанием архея на планете стала эволюционировать жизнь. Термин архей ввел в 1872 году американский ученый-геолог по имени Джеймс Дана.

Периоды археозойской эры

• Эоархей или нижний период архея - длился с 4 по 3,6 миллиарда лет назад.
• Палеоархей – длился с 3,6 до 3,2 миллиардов лет назад.
• Мезоархей – длился с 3,2 до 2,8 миллиарда лет назад.
• Неоархей – длился с 2,8 до 2,5 миллиардов лет назад.

Процессы археозойской эры

Для эоархея характерно формирование Земли как планеты, когда отовсюду текла лава, а вулканы находились в самой активной своей фазе. Из лавы образовывались материки, впадины океанов, горы и предгорья. В этом же периоде появились залежи полезных ископаемых и горных пород.

В палеоархее появился суперконтинент – Вальбара – и единый Мировой океан. Эти образования полностью изменили рельеф гребней хребтов, которые находились на дне океана. Это вызвало увеличение количества воды на планете, и стал сжиматься объем углекислого газа.

В мезоархее – суперконтинент распался на отдельные континенты. В самом конце периода сформировался континентальный покров. Характеристика археозойской эры В Мировом океане протекали химические процессы, охватившие кислоты, соли, щелочи.

Для атмосферы было характерно полное отсутствие кислорода, из-за чего она восстанавливалась постепенно. В отложениях архея, которые содержат богатые флору и фауну, и входят во все осадочные образования коры планеты.

Ученые обнаруживают огромные залежи глинистых и кристаллических сланцев, известняков и гнейсов. В состав этих пород совсем не входила органика. В верхней группе слюдяных и глинистых сланцев, известняков есть много остатков органики.

В архее стали постепенно обрисовываться материки и зарождалась органическая жизнь, представителями которой в лавреньевских отложениях была огромная корненожка. Были найдены следы графита – первых растительных организмов.

Жизнь в археозойскую эру

Появились живые организмы, которых ученые называют гетеротрофными. Они питались органическими веществами, жизненные процессы внутри протекали анаэробным способом. Поэтому первые существа были анаэробами, т.е. существовали без кислорода. Запасы органики были незначительными, из-за чего абиогенный синтез внутри протекал крайне медленно.

Когда стал происходить естественный отбор, появились аутотрофные организмы. Тогда же появились организмы, способные к фотосинтезу. Это были первичные сине-зеленые водоросли. Благодаря процессам фотосинтеза в атмосфере стал копиться кислород, ослабилась конкуренция организмов за органику.

Кроме того, в атмосфере появился озоновый экран, который защищал живые существа от губительного ультрафиолета. Стали возникать организмы, которые были способны к аэробному дыханию.

Растения археозойской эры

Первобытная флора представлена сине-зелеными и колониальными водорослями.

Животные археозойской эры

• Анаэробные прокариоты, эукариоты, многоклеточные.
• Бактерии.
• Графиты –соединения микроорганизмов органического происхождения.

Ароморфозы археозойской эры

Возникновение полового процесса, который способствовал обмену генами, образованию комбинативной изменчивости. Это вызвало расширение ассортимента материала для естественного отбора. Сформировался фотосинтез, который способствовал разделению органического мира по способу питания на флору и фауну.

Развился симбиоз прокариот, что способствовало возникновению эукариотов. Это одноклеточные организмы, которые имеют в ядре обособленный генетический материал. Появились многоклеточные организмы, которые захватывали и переваривали крупные частицы пищи, осваивали постепенно новые места обитания.

Климат археозойской эры

Существовали атмосфера и гидросфера, которые способствовали распределению тепла по всей земной поверхности. Это способствовало тому, что на планете существовали отдельные зоны климата. Наличие зональности подтвердили остатки метаморфизованных отложений, найденных в ледниках и называющиеся тиллитами.

В отдельных зонах земного шара на тот момент существовал теплый климат, примитивная растительность. Теплый климатический пояс мог проходить по берегам океана Тетис.

• В горных породах, которым 3,8 миллиарда лет, существуют следы первой жизни, которая зарождалась на планете. Это особые изотопы, которые сохранились в графите. Изотопы раскиданы в углероде и графите. Такое могли сделать только бактерии, которые были способны к фотосинтезу.
• Археобактерии жили при высокой солености и кислотности, а также при очень высоких температурах. Для этого не нужен был кислород, благодаря чему бактерии обитали в серной кислоте.

Итоги

Таким образом, архей – древнейший период в жизни нашей планеты, когда появился фотосинтез, произошло разделение на флору и фауну, сформировались очертания материков и океанов. Немаловажно и то, что в атмосфере стал копиться кислород, который изменил структуру воздушной оболочки земли и способствовал протеканию новых химических процессов.

Жизнь на Земле зародилась свыше 3,5 млрд лет назад, сразу после завершения формирования земной коры. На протяжении всего времени возникновение и развитие живых организмов влияло на формирование рельефа, климат. Также и тектонические, и климатические изменения, происходившие на протяжении многих лет, влияли на развитие жизни на Земле.

Таблица развития жизни на Земле может быть составлена, исходя из хронологии событий. Всю историю Земли можно разделить на определенные этапы. Наиболее крупные из них - это эры жизни. Они делятся на эры, эры - на -на эпохи, эпохи - на века.

Эры жизни на Земле

Весь период существования жизни на Земле можно разделить на 2 периода: докембрий, или криптозой (первичный период, 3,6 до 0,6 млрд лет), и фанерозой.

Криптозой включает в себя архейскую (древняя жизнь) и протерозойскую (первичная жизнь) эры.

Фанерозой включает в себя палеозойскую (древняя жизнь), мезозойскую (средняя жизнь) и кайнозойскую (новая жизнь) эры.

Эти 2 периода развития жизни принято делить на более мелкие - эры. Границы между эрами - это глобальные эволюционные события, вымирания. В свою очередь эры делятся на периоды, периоды - на эпохи. История развития жизни на Земле связана непосредственно с изменениями земной коры и климата планеты.

Эры развития, отсчет времени

Наиболее значительные события принято выделять в специальные интервалы времени - эры. Отсчет времени ведется в обратном порядке, от древнейшей жизни до новой. Существует 5 эр:

1. Архейская.
2. Протерозойская.
3. Палеозойская.
4. Мезозойская.
5. Кайнозойская.

Периоды развития жизни на Земле

Палеозойская, мезозойская и кайнозойская эры включают в себя периоды развития. Это более мелкие отрезки времени, по сравнению с эрами.

Палеозойская эра:

• Кембрийский (кембрий).
• Ордовикский.
• Силурийский (силур).
• Девонский (девон).
• Каменноугольный (карбон).
• Пермский (пермь).

Мезозойская эра:

• Триасовый (триас).
• Юрский (юра).
• Меловой (мел).

Кайнозойская эра:

• Нижнетретичный (палеоген).
• Верхнетретичный (неоген).
• Четвертичный, или антропоген (развитие человека).

Первые 2 периода входят в третичный период продолжительностью 59 млн. лет.

Развитие живых организмов

Таблица развития жизни на Земле предполагает разделение не только на временные промежутки, но и на определенные этапы формирования живых организмов, возможные климатические изменения (ледниковый период, глобальное потепление).

• Архейская эра. Самые значительные изменения в эволюции живых организмов - это появление сине-зеленых водорослей - прокариотов, способных к размножению и фотосинтезу, возникновение многоклеточных организмов. Появление живых белковых веществ (гетеротрофов), способных к поглощению растворенных в воде органических веществ. В дальнейшем появление этих живых организмов позволило разделить мир на растительный и животный.

• Мезозойская эра.

• Триасовый период. Распространение растений (голосеменных). Увеличение количества пресмыкающихся. Первые млекопитающие, костные рыбы.
• Юрский период. Преобладание голосеменных, возникновение покрытосеменных. Появление первоптицы, расцвет головоногих моллюсков.
• Меловой период. Распространение покрытосеменных, сокращение других видов растений. Развитие костных рыб, млекопитающих и птиц.

• Кайнозойская эра.
  • Нижнетретичный период (палеоген). Расцвет покрытосеменных. Развитие насекомых и млекопитающих, появление лемуров, позже приматов.
  • Верхнетретичный период (неоген). Становление современных растений. Появление предков людей.
  • Четвертичный период (антропоген). Формирование современных растений, животных. Появление человека.

Развитие условий неживой природы, изменения климата

Таблица развития жизни на Земле не может быть представлена без данных об изменениях неживой природы. Возникновение и развитие жизни на Земле, новые виды растений и животных, все это сопровождается изменениями и в неживой природе, климате.

Климатические изменения: архейская эра

История развития жизни на Земле началась через этап преобладания суши над водными ресурсами. Рельеф был слабо расчерчен. В атмосфере преобладает углекислый газ, количество кислорода минимально. На мелководье пониженная соленость.

Для архейской эры характерны извержения вулканов, молнии, черные облака. Горные породы богаты графитом.

Климатические изменения в протерозойскую эру

Суша - это каменная пустыня, все живые организмы обитают в воде. В атмосфере накапливается кислород.

Климатические изменения: палеозойская эра

В различные периоды палеозойской эры происходили следующие :

• Кембрийский период. Суша по-прежнему пустынна. Климат жаркий.
• Ордовикский период. Наиболее значительные изменения - это затопление практически всех северных платформ.
• Силурийский период. Тектонические изменения, условия неживой природы разнообразны. Происходит горообразование, моря преобладают над сушей. Определены области разных климатов, в том числе и районы похолодания.
• Девонский период. Преобладает сухой климат, континентальный. Образование межгорных впадин.
• Каменноугольный период. Опускание материков, заболоченные территории. Теплый и влажный климат, в атмосфере много кислорода и углекислого газа.
• Пермский период. Жаркий климат, вулканическая деятельность, горообразование, высыхание болот.

В эру палеозоя сформировались горы Такие изменения в рельефе повлияли на мировой океан - морские бассейны сократились, образовалась значительная площадь суши.

Палеозойская эра положила начало практически всем основным месторождениям нефти и каменного угля.

Климатические изменения в мезозое

Для климата различных периодов мезозоя характерны следующие черты:

• Триасовый период. Вулканическая деятельность, климат резко континентальный, теплый.
• Юрский период. Мягкий и теплый климат. Моря преобладают над сушей.
• Меловой период. Отступление морей от суши. Климат теплый, но в конце периода глобальное потепление сменяется похолоданием.

В мезозойскую эру сформированные ранее горные системы разрушаются, равнины уходят под воду (Западная Сибирь). Во второй половине эры сформировались Кордильеры, горы Восточной Сибири, Индокитая, частично Тибета, сформировались горы мезозойской складчатости. Преобладает жаркий и влажный климат, способствующий образованию болот и торфяников.

Климатические изменения - кайнозойская эра

В кайнозойскую эру произошло общее поднятие поверхности Земли. Изменился климат. Многочисленные оледенения земных покровов наступающих с севера изменили облик материков Северного полушария. Благодаря таким изменениям были сформированы холмистые равнины.

• Нижнетретичный период. Мягкий климат. Разделение на 3 климатические зоны. Формирование континентов.
• Верхнетретичный период. Сухой климат. Возникновение степей, саванн.
• Четвертичный период. Многократное оледенение северного полушария. Похолодание климата.

Все изменения на протяжении развития жизни на Земле можно записать в виде таблицы, которая отразит самые значительные этапы в становлении и развитии современного мира. Несмотря на уже известные методы исследования, и сейчас ученые продолжают изучать историю, совершают новые открытия, которые позволяют современному обществу узнать, как развивалась жизнь на Земле до появления человека.