Происхождение жизни на Земле и её современные формы

По современным представлениям наша планета возникла около 6 млрд. лет тому назад. Около 4 млрд. лет назад (в начале архейской эры) у поверхности Земли появились первые “гранитно-гнейсовые кулаки” и первые мелководные моря, началось формирование основных геосфер - литосферы, гидросферы и атмосферы. Начался не исследованный до конца процесс, предшествующий появлению первых простейших живых существ: создание органических веществ из неорганических под влиянием мощных излучений и грозовых разрядов. Согласно теории академика А.И.Опарина сначала образовался первичный “органический бульон”, который постепенно становился всё более и более концентрированным, а органические молекулы ( белки, жиры и углеводы), объединяясь и взаимодействуя, создавали в водоёмах так называемые “коацерватные капли”, затем эти коацерваты соединялись с нуклеиновыми кислотами и образовывали “пробионты”, протоклетки, уже способные к самовоспроизводству.

Существует также другая гипотеза, что споры живых организмов были занесены на Землю вместе с космическим веществом. Эти две гипотезы, вполне возможно, не отрицают, а лишь дополняют друг друга: в принципе, параллельно могло происходить и то и другое.

Архейскую древнейшую эру в истории нашей планеты 2,6 млрд. лет назад сменила протерозойская, длившаяся около 2 млрд. лет и закончившаяся примерно 570 миллионов лет назад.

Современные материки в ту эпоху были объединены в единый праматерик Пангея ,который просуществовал вплоть до триасового периода более поздней мезозойской эры, после чего около 200 млн. лет назад произошёл его раскол и начался процесс расхождения отдельных материков.

В середине протерозойской эры произошло оледенение в высоких широтах. Первые живые клетки приспособились в тот период к автотрофному питанию с помощью фотосинтеза, усваивая из воды органические вещества под воздействием солнечной энергии, поглощая СО₂ и выделяя в атмосферу О₂.

Дальнейшая эволюция безъядерных прокариот привела к возникновению первых эвкариот - ядерных простейших живых организмов.

В результате фотосинтеза в атмосфере появился свободный кислород и на высоте 8-20 км от поверхности Земли началось формирование “озонового экрана”, необходимого для дальнейшего развития жизни, поскольку он защищает живые организмы от губительных излучений космического и солнечного происхождения. В конце протерозойской эры наступает межледниковый период и ледники отступают. Атмосфера Земли продолжает насыщаться кислородом в результате процесса фотосинтеза и жизнедеятельности водорослей. Эволюция первых одноклеточных простейших живых организмов направляется на их усложнение, наибольшую адаптацию к внешней среде. Появляются такие группы животных, как медузы, губки, членистоногие, позднее - первые хордовые животные. Наступает палеозойская эра, длившаяся около 335 млн. лет (570-235 млн. лет назад).

В кембрийском периоде палеозойской эры (570-490 млн. лет назад) на нашей планете устанавливается мягкий морской климат, продолжается насыщение атмосферы кислородом, в мелководных водоёмах Пангеи бурно расцветают многие формы жизни. В ордовикском периоде палеозойской эры (490-435 млн. лет назад) эти процессы продолжаются, в мелководных водоёмах Пангеи развивается фауна трилобитов и моллюсков, появляются первые позвоночные - рыбы и рыбообразные. В сменившем ордовик силуре (435-400 млн. лет назад) в атмосфере окончательно устанавливается мощный озоновый экран, который впервые позволил животным и растениям выйти из мелких водоёмов Пангеи на сушу. В девонском периоде (400-345 млн. лет назад) на Земле установился жаркий тропический климат, усилилась тектоническая деятельность, в атмосфере началось повышение концентрации СО₂. Жизнь начала широкое наступление из воды на сушу. Океанов всё ещё не было. В карбонском (каменноугольном) периоде (345-280 млн. лет назад) продолжалась и усиливалась тектоническая деятельность установился современный состав атмосферы, в конце периода началось похолодание климата. В последнем, пермском периоде палеозойской эры (280-235 млн. лет назад) усилилась сухость (аридизация) климата, тектоническая деятельность уменьшилась. В водной среде и на суше происходит кардинальная смена флоры и фауны вследствие изменившихся условий существования: одни виды и более высокие таксоны животных и растений вымирают или меняют свой ареал, а на смену им появляются новые. Наступает мезозойская эра ,продолжавшаяся в течение почти 170 млн. лет (235-66 млн. лет назад). В начале мезозойской эры, триасовом периоде (235-185 млн. лет назад происходит важнейшее событие - раскол единого праматерика Пангеи на северный материк - Лавразию, и южный материк - Гондвану. Между Лавразией и Гондваной к северу от экватора появился океан Тетис. Вновь усилилась тектоническая деятельность и Гондвана постепенно распадается на Африку, Южную Америку, Австралию и Антарктиду. На планете устанавливается засушливый тропический климат. На суше в результате эволюции появляются первые динозавры и млекопитающие, хвойная растительность, в водоёмах -черепахи, крокодилы, ихтиозавры и другие группы животных. В юрском периоде мезозойской эры (185-135 млн. лет назад) продолжается распад Пангеи и Гондваны, развитие океана Тетис, достигшего своих максимальных размеров. На суше в этот период из животных доминируют динозавры , в океанах широкое распространение получают все современные крупные таксоны морских организмов.

В наиболее позднем, меловом периоде мезозойской эры (132-66 млн. лет назад) завершается распад Гондваны и начинается формирование современных материков и океанов. Одновременно наступает похолодание климата и усиление радиоактивного излучения. Вследствие этого на суше и в воде вымирают многие господствующие ранее группы животных - динозавры, птерозавры, аммониты, беленниты и т.п. В фауне бурно развиваются млекопитающие и костистые рыбы, во флоре- цветковые растения. Наступает новая - кайнозойская эра (66 млн. лет назад и до наших дней).На первом её этапе, палеогеновом, или нижнетретичном периоде (66-25 млн. лет назад) полностью высыхает океан Тетис, а на его месте поднимаются горные хребты -Альпы, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Памир и Гималаи, Интенсифицируется и распад Лавразии на Гренландию, Северную Америку и Евразию, океаны и материки принимают близкие к современным формы. Ускоряется опускание дна на окраинах океанов. Наступает новое потепление климата, к концу периода сменившееся похолоданием. На суше и в воде продолжает формироваться современная фауна и флора. В неогеновом периоде (25-1 млн. лет назад) происходит значительное ускорение процессов опускания дна океанов и поступления воды в них из недр Земли, глубина океанов приближается к современной. Климат планеты становится всё холоднее, нарастает его сухость, континентальность. Наконец, наступает современный период, “четвертичный”, или “антропоген” (1 млн. лет назад и до настоящего времени). Океаны и материки окончательно принимают современный вид. Продолжается опускание дна океанов и поступление в них воды из недр Земли. Наступает очередная ледниковая эпоха, сменившаяся новым потеплением климата. В результате эволюции млекопитающих появляется человек -Homo sapiens. В Х1Х-ХХ веках новой эры человек оказывает все более возрастающее, сравнимое с геологическими процессами, воздействие на всю природу планеты.

Таким образом, мы видим, что в развитии природы есть определённая целесообразность, её совершенствование и адаптация к изменяющимся условиям среды, то есть эволюция - необратимое и направленное развитие живой при­роды, сопровождающееся изменениями генофондов популяций и видов, формированием адаптаций, вымиранием и образованием но­вых видов, преобразованием биоценозов и биосферы в целом (см. эволюция видов, экосистем и биосферы).

Таблица 1. Хронология развития жизни на Земле.

1. Архейская эра - 4-2,6 млрд. лет назад

3,5 млрд. лет назад - образование “первичного органического бульона”,затем - “коацерватных капель” из молекул белков, жиров и углеводов.

Коацерваты, соединяясь с нуклеиновыми кислотами образовывали пробионты- протоклетки, способные к самовоспроизводству. Это прокариоты - первые безядерные живые организмы(бактерии и синезелёные водоросли).

2. Протерозойская эра - 2600-570 миллионов лет назад.

1,9 млрд. лет назад появились первые автотрофы,начался процесс фотосинтеза, начало насыщения атмосферы кислородом и формирования озонового экрана.1,1 млрд.лет назад появились первые многоклеточные беспозвоночные организмы.

3. Палеозойская эра -570-235 млн. лет назад.

3.1.Кембрий (570-490 млн. лет назад). Переход от медленной эволюции к быстрой (начало эволюционного взрыва).

3.2.Ордовик (490-435 млн.лет назад).Появляются трилобиты и моллюски. 450 млн.лет назад появляются первые позвоночные - рыбы и рыбообразные.

3.3.Силур (435-400 млн.лет назад). Окончание установления озонового экрана.Первый выход растений и животных на сушу.

3.4.Девон (400-345 млн.лет назад). Появление хрящевых рыб (400 млн. лет назад).

3.5.Карбон (345-280 млн.лет назад).Появление земноводных (330 млн.лет назад) и пресмыкающихся (300 млн.лет назад).

3.6.Пермь (280-235 млн.лет назад. Смена флоры и фауны.

4.Мезозойская эра (235-66 млн.лет назад).

4.1.Триас (235-185 млн.лет назад).Появление первых динозавров. Появление первых млекопитающих (200 млн. лет назад).Появление и развитие хвойной растительности,в водоёмах -черепах, крокодилов, ихтиозавров.

4.2. Юрский период (185-135 млн.лет назад).На суше доминирование динозавров. Появление и развитие птиц (160 млн.лет назад).

4.3.Меловой период (135-66 млн.лет назад).Похолодание климата и усиление радиоактивного излучения. Вымирание ранее господствовавших динозавров, птерозавров, аммонитов, беленнитов и др.В фауне бурно развиваются млекопитающие и костистые рыбы, во флоре - цветковые растения.

5.Кайнозойская эра (66 млн. лет назад - настоящее время).

5.1.Палеоген (нижнетретичный период) - 66-25 млн. лет назад. Поднятие новых горных хребтов на месте высыхающего океана Тетис. Формирование современной фауны и флоры. Широкое распространение в фауне теплокровных животных млекопитающих и птиц, наиболее приспособленных к меняющейся среде обитания.

В водной среде - развитие костистых рыб. Во флоре на суше доминируют покрытосеменные цветковые растения.

5.2.Неоген (верхнетретичный период) - 25-1 млн.лет назад. Опускание дна океанов, климат становится более холодным, сухим и континентальным.

5.3.Антропоген(четвертичный),современный период -1 млн.лет назад - настоящее время.

Океаны и материки приобретают современный вид. Ледниковые периоды чередуются с периодами потеплениями климата. Появляется человек - Homo sapiens.10-12 тыс. лет назал после последнего ледникового периода флора и фауна Земли приобретает современный вид.

Как мы уже знаем,первые беспозвоночные,по современным представлениям, произошли 1,1 млрд. лет назад (в протерозойской эре),первые позвоночные - 450 млн. лет назад (в силуре), хрящевые рыбы - 400 млн.лет назад (в девоне),земноводные - 330 млн. лет назад (также в девоне),пресмыкающиеся - 300 млн. лет назад (в карбоне),млекопитающие - 200 млн. лет назад (триас, мезозойская эра) и позднее всех птицы - 160 млн. лет назад (юрский период).

Большинство морских животных - более древние, чем животные суши.

Именно в мелководных водоёмах произошли все типы и классы современных животных.

Эволюция и современный состав флоры и фауны Земли.

Первые следы жизнедеятельности организмов, как мы уже знаем, по данным археологии, относятся к архейскому периоду и обнаружены в архейских породах, имеющих возраст от 2,6 до 3,5 млрд. лет. В течение почти трёх миллиардов лет до начала палеозойской эры на Земле процветали доядерные организмы-прокариоты, бактерии и синезелёные водоросли, эволюция шла чрезвычайно медленно. Эволюционный взрыв начался в палеозойскую эру, начавшуюся 570 млн. лет назад и закончившуюся 235 млн. лет назад, и продолжался в мезозойскую (235-66 млн. лет назад).В палеогеновом периоде (235-66 млн.лет назад) последней, кайнозойской эры, получили широкое распространение в фауне теплокровные животные - млекопитающие и птицы, жизнь которых уже в меньшей степени зависела от влияния меняющейся среды обитания ,а в водной среде - костистые рыбы, заселившие морские и пресные воды, во флоре на суше завоевали доминирующую роль покрытосеменные цветковые растения.

Современный вид флора и фауна Земли приобрела уже после последнего ледникового периода - 10-12 тыс. лет назад.

Всего за историю жизни на планете существовало около 500 млн. видов живых организмов, большая часть которых давно вымерла: современная флора и фауна Земли насчитывает приблизительно 2,73 млн. известных и описанных видов

(фактическое число, конечно, больше).

Все современные живые организмы на Земле делят на два надцарства - доядерных организмов, Прокариот (Procariotae) и ядерных организмов, Эукариот (Eucariotae).

К надцарству Прокариот относится лишь одно царство - Дробянки (Mycota), объединяющее отделы бактерий и сине-зелёных.

Надцарство Эукариот включает три царства - растений (Vegetabilia), животных (Animalia) и Грибов (Fungi).

В современную эпоху на Земле насчитывается примерно 5 тыс. известных видов прокариот, в том числе 3 тыс. видов бактерий и 2 тыс. видов сине-зелёных (всего 0,2% общего числа видов).

Общее число известных видов эукариот насчитывает приблизительно 2727 тыс. видов (99,8%), в том числе 352 тыс. известных видов растений (12,9%), 2274 тыс. известных видов животных (83,2%), и около 101 тыс. известных видов грибов (3,7%).

Из растений больше всего цветковых (около 250 тыс. видов). из животных - членистоногих (1,5 млн. видов),в том числе насекомых (1 млн. видов),круглых червей (0,5 млн. видов),моллюсков (107 тыс. видов) и хордовых (41-46 тыс. видов).

Данные о присутствии основных групп живых организмов на Земле в морских, пресных водах и на суше, а также сведения об общем числе видов по группам и предполагаемой эпохе происхождения (наиболее древних находках) представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Основные таксономические группы современных живых организмов, их встречаемость на суше, в морских и пресных водах, приблизительная оценка числа видов и эпоха происхождения.

Примечание: присутствие той или иной группы отмечено знаком “+”

Таблица 3. Распределение приблизительного числа описанных наукой видов по царствам Дробянок, Грибов, Растений и Животных, в тыс. видов и в %%.

Таким образом (табл.2), из 38 крупных таксонов (отделов, типов) только в гидросфере обитают представители 14 таксонов, в гидросфере и на суше - представители 16 таксонов и только на суше – лишь 8 таксонов.

Мировой океан - важнейшая, основная часть биосферы нашей планеты ,

в которой жизнь представлена от поверхности до максимальных глубин в виде большего числа форм, чем в пресных водах и на суше. В целом, гидросфера – это колыбель жизни.

Исследуя пути развития форм жизни на Земле, большинство современных биологов считает, что они развиваются как эволюционно, так и скачкообразно. Теория “прерывистого равновесия” Э. Майра и Д. Симпсона доказывает, что “массовые перестройки флор и фаун происходят в периоды перестройки лика Земли” (Никольский,1980).Благоприятные условия для возникновения новых видов и более высоких таксонов обычно создаются в периоды усиления тектонической деятельности на Земле, трансгрессии и регрессии морей и океанов, смен климата, и, кроме того, некоторые исследователи полагают, что скачки в эволюции жизни на Земле связаны с появлением каждые 50 млн. лет сверхновых звёзд, создающих на поверхности Земли дозу облучения 200-500 Р (около 1/2 летальной для человека дозы, по Кальвину,1971).

Кроме того ,по теории Ч. Дарвина, виды живых организмов могут изменяться постепенно, используя механизмы естественного отбора и постепенно совершенствуясь путём адаптаций к изменяющимся условиям внешней Среды.

Весьма примечательно, что многие весьма удалённые друг от друга систематические группы живых организмов в результате одинакового приспособления к среде обитания испытывают конвергентную эволюцию, то есть приобретают сходные черты внешнего и внутреннего строения. Например, в океане - это акулы (класс хрящевые рыбы),тунцы (класс костные рыбы) и дельфины (класс млекопитающие),которые в результате независимой конвергентной эволюции приобрели ряд общих признаков (форма тела, строение и форма плавников и т.д.). Большое значения для понимания закономерностей развития форм жизни на нашей планете имеет также учение Н.И.Вавилова о гомологических рядах, которое доказало, что близкие в генетическом отношении виды и роды растений в совершенно разных регионах Земли имеют сходную наследственную изменчивость и склонны, вероятно, к параллельной направленной эволюции.

Таким образом, мы видим, что в развитии природы есть определённая целесообразность, её совершенствование и адаптация к изменяющимся условиям среды, то есть эволюция - необратимое и направленное развитие живой при­роды, сопровождающееся изменениями генофондов популяций и видов, формированием адаптаций, вымиранием и образованием но­вых видов, преобразованием биоценозов и биосферы в целом (см. эволюция видов, экосистем и биосферы).

Дата добавления: 2014-09-10; просмотров: 499; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!