Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Возникновение жизни на Земле

Гипотеза А. И. Опарина.

Гипотеза А. И. Опарина. Наиболее существенная черта гинпотезы А. И. Опарина Ч постепенное сложнение химической структуры и морфологического облика предшественников жизнни (пробионтов) на пути к живым организмам.

Большое количество данных говорит о том, что средой вознникновения жизни могли быть прибрежные районы морей и океанов. Здесь, на стыке моря, суши и воздуха, создавались блангоприятные словия для образования сложных органических сонединений. Например, растворы некоторых органических веществ (сахаров, спиртов) обладают большой стойчивостью и могут сунществовать неограниченно долгое время. В концентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки, подобные сгусткам желатина в водных растворах. Танкие сгустки называют коацерватными каплями или коацерватами (рис. 66). Коацерваты способны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, происходящих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду.

Коацерваты - это еще не живые существа. Они проявляют лишь внешнее сходство с такими признаками живых организнмов, как рост и обмен веществ с окружающей средой. Поэтому возникновение коацерватов рассматривают как стадию развития преджизни.

Развитие жизни на Земле.

Историю живых организмов на Земле изучают по сохранивншимся в осадочных горных породах остаткам, отпечаткам и друнгим следам их жизнедеятельности. Этим занимается наука панлеонтология. Для добства изучения и описания вся история Земли разделена на отрезки времени, имеющие различную длинтельность и отличающиеся друг от друга климатом, интенсивнностью геологических процессов, появлением одних и исчезнонвением других групп организмов и т. д.

Названия этих отрезков времени греческого происхождения. Самые крупные такие подразделения - зоны, их два - криптозой (скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Зоны делятнся на эры (рис. 67). В криптозое две эры - архей (древнейший) и протерозой (первичная жизнь). Фанерозой включает в себя три эры - палеозой (древняя жизнь), мезозой (средняя жизнь) и кайнозой (новая жизнь). В свою очередь, эры разделены на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части.

Криптозой.

По мнению ченых, планета Земля формировалась 4,Ч 7 млрд. лет назад. Около 4 млрд. лет назад стала остывать и зантвердела земная кора, на Земле возникли словия, позволившие развиваться живым организмам.

рхей.

рхей - самая древняя эра, начался более 3,5 млрд. лет назад и продолжался около 1 млрд. лет. В это время на Земнле были же довольно многочисленны цианобактерии, окаменневшие продукты жизнедеятельности которых - строматолиты Ч найдены в значительных количествах. Австралийскими и американскими исследователями были найдены и сами оканменевшие цианобактерии. Таким образом, в архее же сущестнвовала своеобразная прокариотическая биосфера. Цианобактериям обычно для жизнедеятельности нужен кислород. Кислонрода в атмосфере еще не было, однако им, по-видимому, хватанло кислорода, который выделялся при химических реакциях, протекавших в земной коре. Очевидно, биосфера, состоящая ил анаэробных прокариот, существовала еще раньше. Важнейшим событием архея явилось возникновение фотосинтеза. Нам неизнвестно, какие именно организмы явились первыми фотосинтетиками.

Протерозой.

Протерозойская эра - самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд. лет. Примерно через 600 млн. лет после начала протерозоя, около 2 млрд. лет назад, содержание кислорода достигло так называемой точки Пастера - около 1% от его содержания в атмосфере, современной нам. ченые считают, что такая концентрация кислорода доснтаточна для того, чтобы обеспечить стойчивую жизнедеятельнность одноклеточных аэробных организмов.

Вспышка разнообразия животных. Конец протерозоя, принмерно 680 млн. лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разннообразия многоклеточных организмов и появлением животных (рис. 68). До этого периода находки многоклеточных редки и представлены растениями и, возможно, грибами. Возникшая в конце протерозоя фауна получила название эдиакарской по местности в Южной Австралии, где в середине XX в. в слоях возрастом 65Ч700 млн. лет были обнаружены первые отпечатнки животных. Впоследствии похожие находки были сделаны и на других материках. Эти находки послужили причиной выделения в протерозое особого периода, получившего название венд (по названию одного из славянских племен, живших на берегу Белого моря, где обнаружены богатые местонахожденния представителей этой фауны).

Палеозой.

Палеозойская эра значительно короче предыдущих, она прондолжалась около 340 млн лет. Суша, представлявшая в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные около экватора. Это привело к созданию большого числа мелких прибрежных районов, пригоднных для расселения живых организмов.

К началу палеозоя у некоторых животных образовался внешнний органический или минеральный скелет.

Кембрий.

Климат кембрия был меренным, материки - низнменными. В кембрии животные и растения населяли в основном моря. На суше по-прежнему жили бактерии и сине-зелёные.

Кембрийский период ознаменовался быстрым распространеннием представителей новых типов беспозвоночных животных, многие из которых имели известковый или фосфатный скелет. ченые связывают это с появлением хищничества. Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы Ч представители простейших, имевших известковую или склеенную из песчинок раковину.

Ордовик.

В ордовике значительно величивается площадь монрей. В морях ордовика весьма разнообразны зеленые, бурые и красные водоросли. Идет интенсивный процесс образования ринфов кораллами. Значительное разнообразие наблюдается среди головоногих и брюхоногих моллюсков. В ордовике впервые понявляются хордовые.

Силур.

В конце силура наблюдается развитие своеобразных членинстоногих Ч ракоскорпионов. К ордовику и силуру относится расцвет в морях головоногих моллюсков. Появляются новые представители беспозвоночных - иглокожие.

В силурийских морях начинается массовое распространение первых настоящих позвоночных - панцирных бесчелюстных. В конце силура Ч начале девона начинается интенсивное развитие наземных растений. Выходят на сушу и животные. Одними из первых перешли из водной среды представители типа членистоногих - пауки, от иссушающего действия атмосферы их защищал хитиновый панцирь.

Девон.

В результате поднятия суши и сокращения морей клинмат девона был более континентальный, нежели в силуре. В денвоне появились пустынные и полупустынные области.

В морях обитали настоящие рыбы, вытеснившие панцирных бесчелюстных. Среди них были хрящевые рыбы (современные представители - акулы), появились и рыбы с костным скелентом.

В девоне на суше появляются первые леса из гигантских панпоротников, хвощей и плаунов. Новые группы животных начиннают завоевывать сушу. Представители членистоногих, вышедншие на сушу, дают начало многоножкам и первым насекомым. В конце девона потомки рыб выходят на сушу, образуя первый класс наземных позвоночных - земноводных (амфибий).

Карбон.

В каменноугольном периоде, или карбоне, происхондит заметное потепление и влажнение климата. В жарких, тронпического типа болотистых лесах произрастают громадные (вынсотой до 40 м) папоротники, хвощи и плауны. Помимо этих раснтений, размножающихся спорами, в карбоне начинают распронстраняться голосеменные растения, возникшие еще в конце девона. Их семя было покрыто оболочкой, предохранявшей от вынсыхания. Во влажных и теплых болотистых лесах исключительного расцвета и разнообразия достигли древнейшие земноводные - стегоцефалы. Появляются первые отряды крылатых насеконмых - тараканы, длина тела которых достигает 10 см, и стренкозы, некоторые виды которых имели размах крыльев до 75 см.

Пермь.

Дальнейшее поднятие суши привело в перми к развитию засушливого климата и похолоданию. Влажные и пышные леса остаются только в районе экватора; постепенно выминрают папоротникообразные. Им на смену приходят голосемеые растения.

Сухость климата способствовала исчезновению земноводнных Ч стегоцефалов. Зато значительного разнообразия достиганют древнейшие пресмыкающиеся, возникшие еще в конце карнбона.

Мезозой.

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру.

Триас.

В триасе сильно сокращаются площади внутриконтинентальных водоемов, развиваются пустынные ландшафты. В словиях засушливого климата вымирает множество сухопутнных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой. Вымирает большинство земноводных, почти полностью исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикнле которых нет стадий, связанных с водой. Среди растений в триасе сильного развития достигают голосеменные, среди жинвотных - пресмыкающиеся. Уже в тринасе возникают первые представители теплокровных - мелкие примитивные млекопитающие и птицы.

Юра.

В юре происходит некоторое расширение площадей тепловодных морей. В морях весьма многочисленны головоногие моллюски - аммониты и белемниты.

Весьма разнообразны морские пресмыкающиеся. Помимо ихнтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры - животные с широким туловищем, длинными ластами и змеенвидной шеей. Морские пресмыкающиеся как бы поделили между собой пищевые ресурсы: плезиозавры охотились на мелнководьях прибрежной зоны, ихтиозавры Ч в открытом море. В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную сренду. Разнообразие летающих насекомых создавало словия для развития насекомоядных летающих ящеров. Мелкими летающинми ящерами стали питаться крупные ящеры. Летающие ящеры просуществовали до конца мела.

Мел.

Меловой период (или мел) назван в связи с образованнием мела в морских отложениях того времени. Он возник из остатков раковинок простейших животных - фораминифер. В этом периоде возникают и чрезвычайно быстро распространяются покрытосеменные растения, вытесняются голосеменные. Широкое распространение насекомых и появление первых понкрытосеменных растений привело со временем к связи между ними. У покрытосеменных возник цветок - орган размноженния, привлекающий насекомых окраской, запахом и запасами нектара. Насекомые, питаясь нектаром, стали переносчиками пыльцы. Перенос пыльцы насекомыми по сравнению с ветроопылением приводит к меньшей растрате гамет.

В конце мела климат изменяется в сторону резкой конти-нентальности и общего похолодания. В морях вымирают амнмониты и белемниты, вслед за ними и питавшиеся ими морнские ящеры - плезиозавры и ихтиозавры. На суше стала сокращаться влаголюбивая растительность, служившая пищей растительноядным динозаврам, что привело к их исчезновению; вымерли и хищные динозавры. Из пресмыкающихся лишь в экваториальных областях сохранились крупные формы - кронкодилы, черепахи и гаттерии. Большинство выживших пресмынкающихся (ящерицы, змеи) были небольших размеров.

В словиях резко континентального климата и общего похонлодания исключительные преимущества получили теплокровные - птицы и млекопитающие, чей расцвет относится к слендующей эре - кайнозою.

Кайнозой.

Кайнозойская эра - это расцвет цветковых растений, насенкомых, птиц и млекопитающих.

Она началась около 66 млн. лет назад и продолжается до нанстоящего времени.

Палеоген.

Первый период кайнозоя млекопитаюнщие заменили пресмыкающихся, заняв их экологические ниши на земле, птицы стали господствовать в воздухе. В течение этонго периода формируется большинство современных групп мленкопитающих - насекомоядные, хищные, ластоногие, китообнразные, копытные. Появились первые примитивные приматы лемуры затем и настоящие обезьяны.

Неоген.

В неогене климат стал более холодным и сухим. Тропичеснкие и саванновые леса, росшие некогда в меренной зоне от сонвременной Венгрии до Монголии, сменяются степями. Это принвело к широкому распространению злаковых растении, которые стали источником пищи для травоядных млекопитающих. Б этом периоде сформировались все современные отряды млеконпитающих, появились первые человекообразные обезьняны.

нтропоген.

Последний период кайнозоя - антропоген - это тот геолонгический период, в котором живем и мы. Его название обусловнлено тем, что именно в этом периоде появился человек. В антропогене выделяют два века (не столетия, а века в геологичеснком смысле) - плейстоцен и голоцен. В течение плейстоцена наблюдались очень сильные изнменения климата - произошли четыре гигантских оледенения, сменявшихся отступлением ледников.

Отрицательные температуры в зоне оледенения приводили к тому, что пары воды конденсировались в виде снега, таяние льдов и снегов ежегодно давало меньше воды, чем выпадало сненга. Накопление гигантских запасов льда на суше привело к существенному понижению ровня Мирового океана (на 6Ч90 м).

В Старом Свете (за исключением Мадагаскара) человек раснселился, как минимум, 500 тыс. лет назад, возможно, значинтельно раньше. Перед последним оледенением (около 3Ч40 тыс. лет назад) через сухопутный мост в районе современного Бериннгова пролива древние охотники из Азии перешли в Северную Америку, которую заселили до Огненной Земли. К началу гонлоцена, когда началось глобальное потепление и таяние леднинков, вымерли многие крупные млекопитающие - мамонты, шернстистые носороги, пещерный медведь. По-видимому, это выминрание было обусловлено не только изменениями климата, но и активной деятельностью человека.

Около 10 тыс. лет назад в умеренно теплых областях Земли (Средиземноморье, Ближний Восток, Индия, Китай, Мексика, Перу и др.) наступила неолитическая революция, связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Началось одомашнивание животных и введение растений в культуру.

Бурная деятельность человека: распашка земель, раскорчевнка и выжигание лесов, стравливание пастбищ и вытаптывание травостоев домашними животными - привела к вымиранию или сокращению ареалов многих степных животных (тур, тарнпан и др.), к расширению площадей пустынь (Сахара, Каракунмы, Такла-Макан), появлению подвижных песков.

Все это определило тот видовой состав органического мира, который существует в настоящее время, повлияло на совремеое географическое распространение организмов, создало их современные сообщества. Огромную роль в расселении видов и видообразовании сыграли как сухопутные мосты, так и изолянция ледниками. Множество видов и подвидов сформировались в течение плейстоцена и голоцена.