Этапы формирования жизни на земле таблица. Этапы развития жизни на земле

Главная

Бунин

Архей - древнейшая жизнь. Продолжалась около 900 млн. лет, от 3500 до 2600 млн. лет. Остатков органической жизни немного. Горные породы архея содержат много графита͵ считается, что графит образовался из остатков живых организмов. Обнаружены строматолиты - конусообразные известковые образования биогенного происхождения. Бактериальное происхождение имеют многие запасы серы, железа, меди, никеля, кобальта. Живые организмы архея были представлены сначала анаэробными прокариотами, позже появляются синезеленые. Фотосинтез синезеленых - важнейший ароморфоз архейской эры. Благодаря их жизнедеятельности атмосфера обогащается кислородом.

Протерозойская эра.

Протерозой - эра первичной жизни. Продолжительность от 2600 млн. лет до 570 млн. лет, то есть около 2 млрд. лет. Поверхность планеты представляла собой голую пустыню, жизнь развивалась, в основном, в морях. Для этой самой продолжительной эры характерно образование крупнейших залежей железных руд, образованных за счёт деятельности бактерий. В протерозойскую эру произошли основополагающие ароморфозы:

В эту эру образуются все отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Для животных того времени характерно отсутствие скелетных образований, конец протерозоя иногда называют "веком медуз" . Появляются кольчатые черви, от них произошли моллюски и членистоногие. Количество кислорода в атмосфере достигло 1% от современного уровня.

Палеозой - эра древней жизни, продолжительность которой от 570 до 230 млн. лет. В эту эру в растительном и животном мире происходят значительные ароморфозы, связанные как с жизнью в воде, так и с освоением суши. Подразделяется на шесть периодов: кембрий , ордовик , силурий , девон , карбон , пермь .

Растения кембрия и ордовика населяют моря, представлены всеми отделами водорослей. В силурийском периоде (440 млн. лет назад) в зоне приливов и отливов от зеленых растений появляются первые наземные высшие растения - псилофиты (голые растения) (рис. 361). Появление покровных, механических, проводящих тканей были теми ароморфозами, которые помогли выйти растениям в воздушную среду. У псилофитов еще отсутствуют корни, воду и минеральные соли они поглощают с помощью ризоидов. Чешуйки на стебле псилофитов увеличивали поверхность фотосинтеза.

В девоне появляются папоротникообразные - травянистые и древовидные хвощи, плауны, папоротники. Появление корней и листьев обеспечивало достаточное воздушное и минеральное питание разнообразным папоротникообразным. Размножаются папоротникообразные одноклеточными спорами, во влажных местах из них развиваются заростки, формирующие половые клетки. Для оплодотворения нужна вода, из зиготы развивается взрослое растение.

В карбоне устанавливается теплый и влажный тропический климат. Папоротникообразные достигают гигантских размеров - до 40 м в высоту. Каменноугольные леса впоследствии привели к образованию огромных залежей каменного угля. Вместе с тем в карбоне происходят два важнейших ароморфоза, в результате которых появились высшие семенные растения: во-первых, появляется опыление с

помощью ветра, когда пыльца с мужскими половыми клетками по воздуху попадает на органы растений, содержащие женские половые клетки, вода для оплодотворения больше не нужна; во-вторых, после оплодотворения образуются семена. Такими растениями были семенные папоротники .

Семенные папоротники дали начало развитию голосеменных растений. В пермском периоде климат стал засушливым и более холодным. Тропические леса остаются у экватора, на остальной территории распространяются голосеменные.

Для животных кембрийского периода характерно разнообразие трилобитов - древнейших членистоногих, в данный период появлеются животные с минерализованным скелетом.

В ордовикском периоде появляются первые хордовые животные, имеющие внутренний скелет, отдаленными потомками которых являются ланцетники и круглоротые - миноги и миксины.

В силурийских морях появляются иглокожие и бесчелюстные панцирные "рыбы", которые только внешне напоминали настоящих рыб и не имели челюстей. Захват и удержание крупной добычи с помощью такого рта был невозможен. На сушу выходят первые членистоногие - скорпионы и пауки.

В девоне на суше появились насекомые, в морях уже плавали настоящие рыбы - хрящевые (акулы) и рыбы с костным скелетом. В результате мутаций и отбора третья пара жаберных дуг у них превратилась в челюсти, с помощью которых можно было питаться крупной добычей.

Наиболее интересными среди костистых рыб были двоякодышащие и пресноводные кистеперые, которые имели наряду с жабрами легкие. Теплая вода и обилие растительности пресных водоемов служили предпосылками для развития дополнительных органов дыхания, глоточные карманы двоякодышащих и кистеперых постепенно превращаются в легкие. Пресноводные кистеперые рыбы к тому же имели мощные парные конечности (рис. 362) и были лучше приспособлены к жизни в прибрежном мелководье, от них и произошли стегоцефалы (панцирноголовые земноводные) (рис. 363).

В карбоне на суше появляются крылатые насекомые, некоторые стрекозы в размахе крыльев имели до 70 см. Обилие членистоногих на суше вызвало появление большого количества различных форм древних земноводных (до 6 м в длину).

Дальнейшее освоение суши привело к появлению пресмыкающихся и сопровождалось рядом ароморфозов: увеличивалась поверхность легких, сухая чешуйчатая кожа защищала от испарения, внутреннее оплодотворение и откладывание крупных яиц позволило эмбрионам развиваться на суше.

В пермском периоде изменение климата сопровождалось исчезновением стегоцефалов и расселением пресмыкающихся.

Мезозойская эра.

Мезозой - эра средней жизни, началась 230, закончилась 67 млн. лет назад. Делится на три периода: триас, юра и мел. Растительность первых двух периодов мезозойской эры была представлена голосеменными и папоротникообразными, причем продолжалось вымирание древовидных папоротникообразных. В начале мелового периода (130 млн. лет назад) появляются первые покрытосеменные. Появление цветка и плода - крупные ароморфозы, которые привели к появлению покрытосеменных. С помощью цветка облегчался процесс опыления, лучше сохранялись семязачатки, расположенные внутри завязи пестика. Стенки околоплодника защищали семена и способствовали их распространению.

Рис. 364. Археоптерикс.

В животном мире мезозойской эры наибольшего распространения достигают насекомые и пресмыкающиеся. В триасе пресмыкающиеся вторично возвращаются в воду, на мелководье обитают плезиозавры, далеко от берега охотятся ихтиозавры, напоминающие современных дельфинов. Появляются первые яйцекладущие млекопитающие, в отличие от пресмыкающихся высокая интенсивность обмена веществ позволяет им поддерживать постоянную температуру тела.

В юрском периоде некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают гигантских размеров, появляются и очень крупные хищные динозавры - тиранозавры, длина тела которых достигала 12 метров. Некоторые пресмыкающиеся осваивают воздушное пространство - появляются летающие ящеры (птерозавры). В этом же периоде появляются и первоптицы, археоптерикс (размером с голубя) сохраняет многие признаки пресмыкающихся - его челюсти имеют зубы, из крыла выступают три пальца, хвост состоит из большого числа позвонков (рис. 364).

В начале мелового периода сохраняется господство пресмыкающихся на суше, в воде и в воздухе, некоторые растительноядные пресмыкающиеся достигают массы 50 т. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие, продолжается параллельная эволюция цветковых растений и насекомых опылителей. В конце мелового периода климат становится холодным, засушливым. Сокращается площадь, занятая растительностью, вымирают гигантские растительноядные, затем и хищные динозавры. В конце мезозойской эры некоторые млекопитающие из отряда насекомоядных стали вести древесный образ жизни, от них в начале кайнозойской эры появились предковые формы приматов.

Кайнозойская эра.

Кайнозой - эра новой жизни. Продолжается 67 млн. лет и делится на два неравных по времени периода - третичный (палеоген и неоген) и четвертичный (антропоген). В первой половине третичного периода (в палеогене) на большей части Земли вновь установился теплый тропический климат, во второй половине (неогене) тропические леса заменяются степями, распространяются однодольные растения. В четвертичном периоде, который продолжается около 1,5 млн. лет в ледниковый период Евразия и Северная Америка четыре раза подвергались оледенениям.

В результате остепнения, происходившего во второй половине третичного периода, часть приматов вынуждена была спуститься на землю и приспосабливаться к жизни на открытых пространствах. Это были предковые формы людей - гоминиды , прямоходящие приматы. Другая часть осталась жить в тропических лесах и стала предками человекообразных обезьян - понгид . В конце третичного периода от гоминид появляются обезьянолюди, питекантропы .

В четвертичном периоде холодный климат привел к уменьшению уровня мирового океана на 60 - 90 м, образовывались и спускались к югу ледники, толщина льда которых достигала десятков метров, вода испарялась, а таять не успевала. Образовались сухопутные мосты между Азией и Северной Америкой, между Европой и Британскими островами. По этим сухопутным мостам происходили миграции животных с континента на континент. Около 40 тыс. лет назад по Берингийскому мосту древние люди ушли из Азии в Северную Америку. В результате похолодания и появления человека, охотившегося на животных, исчезают многие крупные звери: саблезубые тигры, мамонты, шерстистые носороги. Рядом со стоянками древних людей обнаруживаются останки многих десятков мамонтов и других крупных животных. В связи с истреблением крупных животных 10 - 12 тыс. лет назад человек вынужден был от собирательства и охоты перейти к земледелию и скотоводству.

Развитие жизни на Земле - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Развитие жизни на Земле" 2017, 2018.

Основные этапы эволюции растительного и животного мира

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменение очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов, пепла, что снижало прозрачность атмосферы и способствовало уменьшению количества поступающей на Землю солнечной радиации. Это было одной из причин развития оледенений, которые вызвали изменение климата, что оказало сильное влияние на развитие органического мира. В процессе эволюции постоянно возникали новые формы организмов, а прежние формы, оказавшиеся неприспособленными к новым условиям существования, вымирали.

В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы (табл. 4.2). Применение радио-изотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

На основе данных палеонтологии всю историю жизни на Земле подразделяют на эры и периоды.

Основные этапы эволюции растений. В протерозойскую эру (около 1 млрд. лет назад) ствол древнейших эукариот разделился на несколько ветвей, от которых возникли растения, грибы и животные. Большинство растений этого периода свободно плавало в воде, часть из них прикреплялась ко дну.

Табл. 4.2. Геохронологическая шкала Земли.

	Период	Начало (млн. лет назад)	Эволюционные события

Кайнозойская (новой жизни)	Четвертичный		Растения: Вымирание многих видов растений, упадок древесных форм, расцвет травянистых; растительный мир приобретает современный облик. Животные: Развитие многих групп морских и пресноводных моллюсков, кораллов, иглокожих и др. Формирование ныне существующих сообществ, возникновение и эволюция человека.
	Неогеновый (неоген)		Растения: Преобладание покрытосеменных и хвойных, отступавшие лесов, увеличение площади степей. Животные: Видовой состав беспозвоночных приближается к современному. Расцвет плацентарных млекопитающих, сходных с современными. Появление человекообразных обезьян.
	Палеогеновый (палеоген)		Растения: Расцвет диатомовых водорослей и основных групп покрытосеменных. Господство двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Животные: Вымирание древнейших млекопитающих. Развитие сумчатых и примитивных плацентарных: насекомоядных, древних копытных, древних хищников. Начало развития антропоидов.
Мезозойская (средней жизни)	Меловой (мел)		Растения: В начале периода господство голосеменных и появление покрытосеменных, которые преобладают во второй половине периода. Животные: Развитие двустворчатых и брюхоногих моллюсков, других беспозвоночных. Развитие крупных рептилий в первой половине периода и их вымирание во второй половине периода. Развитие млекопитающих и птиц.
	Юрский (юра)		Растения: Появление диатомовых водорослей. Господство папоротников и голосеменных. Расцвет головоногих и двустворчатых моллюсков. Расцвет пресмыкающихся: наземных, водоплавающих, летающих. Появление древних птиц, развитие древних млекопитающих.
	Триасовый (триас)		Растения: Вымирание семенных папоротников. Развитие голосеменных. Животные: Вымирание многих животных, процветающих в палеозойскую эру. Вымирание стегоцефалов, развитие пресмыкающихся, появление древних млекопитающих.
Палеозойская (древней жизни)	Пермский		Растения: Распространение первых групп голосеменных. Животные: Уменьшение количества видов хрящевых, кистеперых и двоякодышащих рыб. Развитие стегоцефалов, пресмыкающихся, часть которых были предковыми по отношению к млекопитающим и птицам.
	Каменноугольный (карбон)		Растения: Расцвет плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных, семенных папоротников; появление хвойных. Животные: Расцвет древних морских беспозвоночных. Появление первичнобескрылых и древнекрылых насекомых. Распространение акул, стегоцефалов. Появление и расцвет амфибий. Появление древних пресмыкающихся.
	Девонский(девон)		Растения: Расцвет риниофитов, к началу позднего девона их вымирание. Появление современных типов сосудистых растении. Животные: Расцвет древних беспозвоночных, появление паукообразных. Расцвет панцирных, кистеперых и двоякодышащих рыб. В конце периода появление первых четвероногих - стегоцефалов (древних земноводных).
	Силурийский (силур)		Растения: Возникновение современных групп водорослей и грибов. В конце периода достоверное появление первых наземных растений. Появление наземных членистоногих -- скорпионов. Появление древних панцирных и хрящевых рыб.
	Ордовикский (ордовик)		Растения: Обилие морских водорослей. Предположительное появление первых наземных растений - риниофитов. Появление первых позвоночных- бесчелюстных.
	Кембрийский (кембрий)		Растения: Жизнь сосредоточена в морях. Эволюция водорослей. Животные: Развитие многоклеточных форм. Расцвет морских беспозвоночных с хитиново-фосфатной раковиной.
Протерозойская (ранней жизни)	Поздний протерозой		Растения: Развитие водорослей, Животные: Различных многоклеточных примитивных организмов, не имеющих скелетных образований.
Протерозойская (ранней жизни)	Ранний протерозой		Растения и животные: Развитие одноклеточных прокариотических и эукариотических фотосинтезирующих организмов. Возникновение полового процесса.
	Нет под разд.		: Возникновение жизни на Земле, появление первых клеток - начало биологической эволюции. Появление анаэробных автотрофных организмов, бактерий, цианобактерий.
Катархей	Нет под разд.		Химическая эволюция, приведшая к возникновению биополимеров.

1. Архейская эра - древнейший этап в истории Земли, когда в водах первичных морей возникла жизнь, которая была представлена первоначально доклеточными ее формами и первыми клеточными организмами. Aнализ оса дочных пород этого возраста показывает, что в водной среде обитали бактерии и синезеленые.

2 . Протерозойская эра. На грани архейской и протерозойской эры произошло усложнение строения и функции организмов: возникли многоклеточность, половой процесс, который усилил генетическую неоднородность организмов и дал обширный материал для отбора, более разнообразными стали фотосинтезирующие растения. Многоклеточность организмов сопровождалась повышением специализации клеток, их объединением в ткани и функциональные системы.

Проследить в деталях эволюцию животных и растений в протерозойскую эру довольно трудно из-за перекристаллизации осадочных пород и уничтожения органических остатков. В отложениях этой эры обнаружены лишь отпечатки бактерий, водорослей, низших типов беспозвоночных и низших хордовых. Крупным шагом в эволюции было появление организмов с двусторонней симметрией тела, дифференцированного на передний и задний отделы, левую и правую стороны, выделение спинной и брюшной поверхности. Спинная поверхность у животных служила защитой, а на брюшной располагались рот и органы захвата пищи.

3. Палеозойская эра. Животный и растительный мир достиг большого разнообразия, стала развиваться наземная жизнь.

В палеозое различают шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В кембрийском периоде жизнь была сосредоточена в воде (она покрывала значительную часть нашей планеты) и представлена более совершенными многоклеточными водорослями, имевшими расчлененное слоевище, благодаря которому они активнее синтезировали органические вещества и явились исходной ветвью для наземных листостебельных растений. Широкое распространение в морях получили беспозвоночные, в том числе плеченогие моллюски, а из членистоногих - трилобиты. Самостоятельным типом двухслойных животных того периода были археоциаты, формировавшие рифы в древних морях. Они вымерли, не оставив потомков. На суше обитали лишь бактерии и грибы.

В ордовикском периоде климат был теплым даже в Арктике. В пресных и солоноватых водах этого периода пышного развития достигли планктонные водоросли, разнообразные кораллы из типа кишечнополостных, существовали представители почти всех типов беспозвоночных в том числе трилобиты, моллюски, иглокожие. Широко представлены были бактерии. Появляются первые представители бесчелюстных позвоночных - щитковые.

В конце силурийского периода в связи с горообразовательными процессами и сокращением площади морей часть водорослей оказалась в новых условиях среды - в мелких водоемах и на суше. Многие из них погибли. Однако в результате разнонаправленной изменчивости и отбора отдельные представители приобрели признаки, способствовавшие выживанию в новых условиях. Появились первые наземные споровые растения - псилофиты. Они имели цилиндрический стебель около 25 см высоты, вместо листьев - чешуйки. Важнейшие приспособления у них - возникновение покровной и механической тканей, корнеподобных выростов - ризоидов, а также элементарной проводящей системы.

В девоне численность псилофитов резко сократилась, на смену им пришли их преобразованные потомки, высшие растения - плауновидные, моховидные и папоротниковидные, у которых развиваются настоящие вегетативные органы (корень, стебель, лист). Возникновение вегетативных органов повысило эффективность функции отдельных частей растений и их жизненность как гармонически целостной системы. Выход на сушу растений предшествовал выходу животных. На Земле растения накапливали биомассу, а в атмосфере - запас кислорода. Первыми обитателями суши из беспозвоночных были пауки, скорпионы, многоножки. В девонских морях было много рыб, среди них - челюстные панцирные, имевшие внутренний хрящевой скелет и внешний прочный панцирь, подвижные челюсти, парные плавники. Пресные водоемы населяли кистеперые рыбы, у которых было жаберное и примитивное легочное дыхание. С помощью мясистых плавников они перемещались по дну водоема, а при пересыхании переползали в другие водоемы. Группа кистеперых рыб явилась предками древних земноводных - стегоцефалов. Стегоцефалы обитали в болотистой местности, выходили на сушу, но размножались только в воде.

В каменноугольном периоде распространились гигантские папоротникообразные, которые в условиях теплого влажного климата расселились повсеместно. В этот период достигли расцвета древние земноводные.

В пермский период климат стал более сухим и холодным, что привело к вымиранию многих земноводных. К концу периода число видов земноводных стало резко сокращаться, и до наших дней сохранились лишь мелкие земноводные (тритоны, лягушки, жабы). На смену древовидным споровым папоротникообразным пришли семенные папоротники, давшие начало голосеменным растениям. Последние имели развитую стержневую корневую систему и семена, оплодотворение у них проходило в отсутствие воды. Вымерших земноводных сменила более прогрессивная группа животных, произошедшая от стегоцефалов,- пресмыкающиеся. У них были сухая кожа, более плотные ячеистые легкие, внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, защитные яйцевые оболочки.

4. Мезозойская эра включает три периода: триасовый, юрский, меловой.

В триасе широко распространились голосеменные растения, особенно хвойные, занявшие господствующее положение. Одновременно широко расселились пресмыкающиеся: в морях обитали ихтиозавры, плезиозавры в воздухе - летающие ящеры, разнообразно были пpeдставлены пресмыкающиеся и на земле. Гигантские пресмыкающиеся (бронтозавры, диплодоки и др.) вскоре вымерли. В самом начале триаса от пресмыкающихся отделилась группа мелких животных с более совершенным строением скелета и зубов. Эти животные npиобрели способность к живорождению, постоянную температуру тела, у них было четырехкамерное сердце и целый ряд других прогрессивных черт организации. Это были первые примитивные млекопитающие.
В отложениях юрского периода мезозоя o6наружены также останки первоптицы - археоптерикса. Он сочетал в своем строении признаки птиц и пресмыкающихся.

В меловом периоде мезозоя от голосеменных отделилась ветвь растений, имевших орган семенного размножения - цветок. После оплодотворения завязи цветка превращается в плод, поэтому развивающиеся семена внутри плода защищены мякотью и оболочками от неблагоприятных условий среды. Многообразие цветков различных приспособлений для опыления и распространения плодов и семян позволило покрытосеменным (цветковым) растениям широко распространиться в природе и занять господствующее положение. Параллельно с ними развивалась группа членистоногих - насекомых которые, будучи опылителями цветковых растений в большой мере способствовали их прогрессивной эволюции. В этом же периоде появились настоящие птицы и плацентарные млекопитающие. Признаки высокой степени организации у них - постоянная температура тела| полное разделение артериального и венозного тока крови, повышенный обмен веществ, совершенная терморегуляция, а у млекопитающих, кроме того, живорождение, вскармливание детенышей молоком, развитие коры головного мозга - позволили этим группам также занять господствующее положение на Земле.

5. Кайнозойская эра подразделяется на три периода: палеоген, неоген и четвертичный.

В палеогене, неогене и начале четвертичного периода цветковые растения благодаря приобретению многочисленных частных приспособлений заняли большую часть суши и представляли субтропическую и тропическую флору. В связи с похолоданием, вызванным наступлением ледника, субтропическая флора отступила к югу. В составе наземной растительности умеренных широт стали преобладать листопадные деревья, приспособленные к сезонному ритму температур, а также кустарники и травянистые растения. Расцвет травянистых приходится на четвертичный период. Большое распространение получили теплокровные животные:
птицы и млекопитающие. В ледниковое время обитали пещерные медведи, львы, мамонты, шерстистые носороги, которые после отступления ледников и потепления климата постепенно вымирали, а животный мир приобрел современный облик.

Главное событие этой эры - формирование человека. К концу неогена в лесах обитали небольшие хвостатые млекопитающие - лемуры и долгопяты. От них произошли древние формы обезьян - парапитеки, ведшие древесный образ жизни и питавшиеся растениями и насекомыми. Их далекие потомки - ныне живущие гиббоны, орангутанги и вымершие мелкие древесные обезьяны - дриопитеки. Дриопитеки дали начало трем линиям развития, которые привели к шимпанзе, горилле, а также вымершему австралопитеку. От австралопитеков в конце неогена произошел человек разумный.

Основные особенности эволюции животного мира следующие:

прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специализация тканей и всех систем органов;
свободный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведения, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов окружающей среды;
возникновение твердого скелета: наружного у некоторых беспозвоночных (членистоногие) и внутреннего у хордовых;
прогрессивное развитие нервной системы, которое стало основой для возникновения условно-рефлекторной деятельности

Взято с сайтов.

Имеет долгую историю. Все началось, приблизительно, 4 млрд. лет назад. У атмосферы Земли еще нет озонового слоя, концентрация кислорода в воздухе очень низкая и ничего на поверхности планеты не слышно, кроме извергающихся вулканов и шума ветра. Ученые считают, что именно так выглядела наша планета тогда, когда на неё начала появляться жизнь. Подтвердить или опровергнуть это весьма трудно. Горные породы, которые могли бы дать больше информации людям, разрушились очень давно, благодаря геологическим процессам планеты. Итак, основные этапы эволюции жизни на Земле.

Эволюция жизни на Земле. Одноклеточные организмы.

Жизнь получила свое начало с появлением простейших форм жизни – одноклеточных организмов. Первыми одноклеточными организмами были прокариоты. Эти организмы появились первыми после того, как Земля стала пригодной для начала жизни. не позволила бы появиться даже простейшим формам жизни на своей поверхности и в атмосфере. Этим организмом был не обязателен кислород для своего существования. Концентрация кислорода в атмосфере повышалась, что привело к появлению эукариот. Для этих организмов главным для жизни становился кислород, в среде где концентрация кислорода была маленькой, они не выживали.

Первые организмы, способные к фотосинтезу появились через 1 млрд. лет после появления жизни. Этими фотосинтезирующими организмами были анаэробные бактерии . Жизнь постепенно начала развиваться и после того, как содержание азотистых органических соединений упало появились новые живые организмы, способные использовать азот из атмосферы Земли. Такими существами были сине-зеленые водоросли. Эволюция одноклеточных организмов происходила после ужасных событий в жизни планеты и все стадии эволюции была защищена под магнитным полем земли.

Со временем простейшие организмы стали развиваться и улучшать свой генетический аппарат и развивать способы своего размножения. Затем в жизни одноклеточных организмов произошел переход к разделению их генеративных клеток на мужские и женские.

Эволюция жизни на Земле. Многоклеточные организмы.

После возникновения одноклеточных организмов появились более сложные формы жизни – многоклеточные организмы . Эволюция жизни на планете Земля приобрела более сложные организмы, отличающиеся более сложной структурой и сложных переходных стадий жизни.

Первая стадия жизни – Колониальная одноклеточная стадия . Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным, усложняется структура организмов и генетический аппарат. Эта стадия считается самой простой в жизни многоклеточных организмов.

Вторая стадия жизни – Первично-дифференцированная стадия . Более сложная стадия и характеризуется началом принципа “разделения труда” между организмами одной колонии. В этой стадии происходила специализация функций организма на тканевом, органном и системноорганном уровнях. Благодаря этому у простых многоклеточных организмов начала образовываться нервная система. Нервного центра у системы еще не было, но центр координации имеется.

Третья стадия жизни – Централизованно-дифференцированная стадия. За время этой стадии у организмов усложняется морфофизиологическая структура. Улучшение этой структуры происходит через усиление тканевой специализации.Усложняется пищевая, выделительная, генеративная и другие системы многоклеточных организмов. У нервных систем появляется хорошо выраженный нервный центр. Улучшается способы размножения – из наружного оплодотворения во внутреннее.

Заключением третей стадии жизни многоклеточных организмов является появление человека.

Растительный мир.

Эволюционное дерево простейших эукариот разделилось на несколько ветвей. Появились многоклеточные растения и грибы. Некоторые из таких растений могли свободно плавать по поверхности воды, а другие прикреплялись ко дну.

Псилофиты – растения, которые впервые освоили сушу. Затем возникли и другие группы наземных растений: папоротники, плауны и другие. Эти растения размножались спорами, но предпочитали водную среду обитания.

Большого разнообразия достигли растения в каменноугольный период. Растения развивались и могли достигать в высоту до 30 метров. В этом периоде появились первые голосемянные растения. Наибольшим распространением могли похвастаться плаунообразные и кордаиты. Кордаиты напоминали формой ствола хвойные растения и имели длинные листья. После этого периода поверхность Земли была разнообразна различными растениям, которые достигали 30 метров в высоту. Спустя большое количество времени наша планета стала похожа на ту, которую мы знаем сейчас. Сейчас на планете существует огромное многообразие животных и растений, появился человек. Человек, как существо разумное, после того как встал “на ноги” посвятил свою жизнь изучению . Загадки и стали интересовать человека, а так же самое главное – откуда появился человек и для чего он существует. Как вы знаете, ответов на эти вопросы до сих пор не существует, есть только теории, которые противоречат друг другу.

Архейский эон

Земля - единственная планета Солнечной системы, на которой сформировались условия, благоприятные для возникновения и развития жизни. Жизнь на Земле зародилась на дне теплых мелких морей катархея, где образовались сложные полимеры, способные синтезировать белки, обеспечивающие им достаточно длительное самосохранение. Эволюция этих первичных микроорганизмов породила в них способность синтезирования органических молекул из неорганических. Наиболее эффективным способом оказался фотосинтез - продуцирование органического вещества из углекислоты и воды.

Первыми фотосинтезирующими растениями были, по-видимому, микроскопические синезеленые водоросли и бактерии. Эти организмы отличались отсутствием ядра и получили название прокариоты (Procaryota - доядерные) и особым положением ДНК, которая располагается в клетках свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядер-ной мембраной. Все остальные организмы имеют ядро, окруженное мембраной и резкоограниченное от цитоплазмы. Такие организмы называются эукариотами (Eycaryota - ядерные).

Наиболее древние достоверные следы жизнедеятельности организмов, называемых строматолитами, обнаружены в Австралии, их возраст 3,5 млрд лет, а также найдены в кремнистых сланцах серии Фигового дерева системы Свазиленд (Барбетон) в Трансваале, возраст которых 3,1-3,4 млрд лет. Почти столь же древними (более 2,9 млрд лет) являются обызвествленные продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей - неприкрепленные округлые образования - онколиты (строматолиты - прикреплены ко дну). Архейский эон - это время прокариотов - бактерий и синезеленых водорослей, единственных следов жизни далекого прошлого. Он начался 4,5 млрд лет и закончился 2,6 млрд лет назад.

Протерозойский эон

Протерозойский эон разделяют рубежом в 1650 млн лет на ранний протерозой и поздний протерозой, который называют рифеем. В раннем протерозое были развиты в основном прокариоты - синезеленые водоросли, следы жизнедеятельности которых в виде строматолитов и онколитов известны уже во многих районах мира. На рубеже в 2 млрд лет, в середине раннего протерозоя, уровень кислорода в атмосфере, по-видимому, приблизился к современному, о чем свидетельствует формирование самых крупных в геологической истории месторождений железа, для образования которого, как известно, понадобился свободный кислород, переводящий закисные формы железа в окисные, что понижало подвижность железа и приводило к массовому выпадению в осадок взвеси гидратов окиси железа в комплекс SiO2 * nН2О, преобразовавшегося затем в железистые кварциты-джеспилиты. Это крупнейшие месторождения железа Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии в России, Верхнего озера в Северной Америке и в Индии.

По данным Р.Э. Фолинсби, заметные качества свободного кислорода появились около 2,2 млрд лет назад. В рифее продуцирование свободного кислорода водорослями все возрастало: обилие водорослевых построек позволяет выделить в нем несколько подразделений.

Эволюция сделала следующий шаг - появились организмы, потребляющие кислород. В породах верхнего и среднего рифея найдены следы роющих животных и трубочки червей. В вендском периоде, верхах верхнего рифея обилие и уровень развития организмов приближает их уже к фанерозою. В отложениях венда обнаружены многочисленные отпечатки разнообразных бесскелетных животных: губки, медузы, кольчатые черви, членистоногие. Их остатки представлены отпечатками мягких тканей.

Фанерозойский эон

Палеозойская эра, охватывающая более половины фанерозоя, длилась более 340 млн лет и подразделяется на два крупных этапа: раннепалеозойский, начавшийся еще в позднем рифее и венде, состоящий из кембрийского ордовикского и силурийского периодов, и позднепалеозойский, включающий девонский, каменноугольный и пермский периоды.

Кембрийский период продолжался 90 млн лет и делится на три эпохи. Его нижняя граница проходит на рубеже 570 млн лет, а верхняя - 480 млн лет (по новым данным). Органический мир кембрия отличается значительным разнообразием: наиболее широко были развиты археоциаты, брахиоподы, трилобиты, граптолиты, губки, конодонты. Особенно быстро эволюционировали трехчленистые формы трилобитов, которые уже обладали известковым панцирем и научились сворачиваться, защищая мягкое брюшко. Возникло большое количество их руководящих форм, что позволило детально расчленять кембрийские отложения. Кембрийские брахиоподы, имевшие хитино-фосфатные раковины, были примитивными, беззамковыми. Важной группой для расчленения и корреляции отложений являются граптолиты. В настоящее время для кембрия известно более 100 видов животных и водорослей.

Ордовикский период продолжался 4 млн лет и делится на три эпохи. В это время морские бассейны занимали наибольшую площадь в фанерозое, поэтому продолжался бурный расцвет морской фауны и флоры. Максимального развития достигают трилобиты и граптолиты. Возникают четырехлучевые кораллы, пелециподы и первые головоногие - эндоцератиты. Среди брахиопод появляются замковые разновидности и количество их родов достигает 200. В это же время появляются стебельчатые иглокожие: морские лилии, бластоидеи, цистоидеи, криноидеи. Важную роль для стратиграфии приобретают конодонты. В ордовике (а возможно, еще в кембрии) появляются так называемые панцирные рыбы - небольшие рыбообразные донные животные без челюстей и плавников, покрытые панцирем из толстых пластинок на голове и чешуй на туловище. В конце ордовика местами на Земле наблюдалось достаточно обширное оледенение.

Силурийский период длился 30 млн лет и разделяется на две эпохи. Моря вновь расширяют свои площади, что возможно связано с окончанием оледенения и таянием ледников. Возникшие ранее группы организмов продолжают развиваться за исключением эндоцератит, вымирающих к началу периода, и цистоидей, исчезающих в его середине. Появились уже настоящие хрящевые рыбы - сначала панцирные, а затем беспанцирные акулы, проживающие и в настоящее время. От огромных хищных жабродышащих (класса ракообразных) гигантостраков произошли первые сухопутные животные, похожие на современных скорпионов, у которых сформировались легкие. В позднем силуре появились первые наземные высшие растения - псилофиты. Таким образом, самым знаменательным событием раннего палеозоя является появление скелетной фауны и «выхода» представителей растительного и животного мира на сушу.

Девонский период длился 55 млн лет и делится на три эпохи. Главное событие этого периода - «выход» на сушу многих представителей животного и растительного мира. В раннем девоне резко сокращается видовое разнообразие трилобитов, исчезают граптолиты, некоторые классы иглокожих. Появляется много руководящих форм замковых брахиопод. С раннего девона широко распространяются аммоноидеи, четырехлучевые кораллы, крупные фораминиферы, прикрепленные иглокожие (морские лилии). Широкое развитие получили уже настоящие костистые рыбы, давшие три различные ветви: лучеперые, двоякодышащие и кистеперые.

С девона начинается рассвет органического мира на суше: появляются крупные скорпионы и первые земноводные животные (амфибии). Их называют стегоцефалами, т. е. панцирноголовыми, так как их голова была покрыта защитными костными пластинками. В среднем девоне возникают многие группы высших растений: членистостебельные, плауновидные, папоротники и голосеменные.

Каменноугольный период длился 65 млн лет и делится на три эпохи. Этот период отличается теплым влажным климатом, обусловившим пышный рассвет растительности, приуроченной к заболоченным участкам суши, в пределах которых образовались огромные массы торфа, постепенно превратившиеся в процессе углефикации в бурые, а затем и в каменные угли. Обширные леса состояли из фомадных деревьев высотой до 50 м - древовидных хвощей, плауновых, папоротников, лепидоденронов, сигиллярий, каламитов. В середине карбона появляются кордаиты, гингковые и хвойные.

В верхнем карбоне возникают первые рептилии - сеймурии и котилозавры, сохранившие сплошную крышку черепа, как и земноводные. Исчезают древние строматопоры, фаптолиты, трилобиты, бесчелюстные рыбообразные, панцирные рыбы, а из растений - псилофиты. В конце позднего карбона начинается оледенение.

Пермский период длился 55 млн лет и делится на две эпохи. Регрессия моря, начавшаяся в карбоне, все более увеличивается, что приводит к господству суши. Оледенение позднего карбона расширяется и охватывает южное полушарие. Климат северного полушария был засушливый, жаркий, в экваториальной зоне - влажный. В этот период тропическая фауна сменяется голосеменными растениями, преимущественно хвойными, появляются первые цикадовые. Все основные группы каменноугольной фауны и флоры продолжают жить в перми, но к концу пермского периода вымирают многие палеозойские организмы: четырехлучевые кораллы, основные виды брахиопод, мшанки, криноидеи, трилобиты, многие виды рыб, амфибии и др.; из растений - кордаиты, древовидные папоротники и плауновые, т. е. на рубеже палеозоя и мезозоя повсеместно происходила смена животного и растительного мира. Таким образом, поздний палеозой характеризуется крупными изменениями в органическом мире, что очерчивает четкую границу конца палеозойской эры.

Мезозойская эра. Триасовый период. Продолжительность мезозойской эры составляет 183 млн лет. Триасовый период продолжался 40 млн лет и делится на три этапа. На границе палеозойской и мезозойской эры произошло обновление органического мира. В раннем триасе господствовали континентальные условия, сменившиеся в среднем триасе обширной морской трансгрессией, которая достигла максимума в начале позднего триаса. Климат триаса был в основном теплым и сухим. Появились новые группы животных - аммониты, белемниты, пелециподы, шестилучевые кораллы. Наряду с беспозвоночными, быстро развиваются рептилии, особенно динозавры, давшие большое разнообразие различных форм; появились первые водные пресмыкающиеся: плезиозавры, плиозавры и ихтиозавры.

На суше в триасе появились первые млекопитающие - мелкие животные размером с крысу. Среди животных суши безраздельно господствовали рептилии, которые отличались огромными размерами и необычными формами (брахиозавры длиной до 24 м, диплодоки, бронтозавры достигали в длину 30 м, масса их составляла 35 т, а некоторых особей - до 80 т). Рептилии уже начинали осваивать и воздушное пространство. В США на западе штата Техас найдены остатки древней птицы, возраст которой составляет 225 млн лет, т. е. жившей в триасовый период.

Юрский период длился 69 млн лет и делится на три эпохи. Начало юрского периода характеризуется распространением континентального режима на древних докембрийских платформах. Co средней юры в результате опускания докембрийских платформ развиваются обширные трансгрессии, которые в позднеюрскую эпоху превратились в одну из величайших трансгрессий на земном шаре за счет формирования Атлантического и Индийского океанов. Климат юры считается теплым.

Среди представителей морской фауны появляются новые виды аммонитов, белемнитов. Продолжают развиваться гигантские динозавры, летающие ящеры и археорнисы, которые были величиной с ворону, имели зубастые челюсти, слабые крылья с когтями на концах и длинные хвосты с многочисленными позвонками, покрытые перьями. Среди богатой растительности были развиты папоротниковые, гинкговые и цикадовые.

Меловой период длился 70 млн лет (самый продолжительный после кембрийского периода) и делится на две эпохи. В начале мелового периода происходит развитие новых трансгрессий после кратковременной регрессии моря в конце юры. Продолжают развиваться все группы юрской фауны: шестилучевые кораллы, двухстворчатые моллюски с толстыми раковинами. Появляются гигантские аммониты, диаметр раковин которых достигает иногда 3 м. Широко развиваются белемниты, морские ежи, костистые рыбы. Появились крупные летающие ящеры с размахом крыльев до 8 м. Отмечено появление первых беззубых птиц.

В самом начале нижнемеловой эпохи еще продолжают существовать юрские формы растений, но в течение всего мелового периода происходят большие изменения в составе флоры. В конце нижнего мела значительную роль начинают играть покрытосеменные. А с самого начала верхнемеловой эпохи они уже занимают господствующее положение. Облик растительности начинает принимать современные формы: появляются ива, береза, платан, дуб, бук и настоящие цветковые растения.

В конце мелового периода происходит коренная перестройка органического мира. В морях исчезают аммониты и основные группы белемнитов, исчезли динозавры на суше, их летающие и плавающие формы. Вымирание динозавров осталось крупнейшим и драматическим событием в истории органического мира, о причинах которого высказано много гипотез.

В конце можно заметить, что изменение органического мира, по-видимому, связано с существенными преобразованиями в распределении континентов и океанов и своеобразием климатических особенностей.

Кайнозойская эра. Палеогеновый период. Продолжительность кайнозойской эры составляет 65 млн лет. Палеогеновый период продолжался 42 млн лет и подразделялся на три эпохи: палеоценовую, эоценовую и олигоценовую. В палеогеновый период очертания материков приближаются к современным. В начале палеоцена в результате нисходящих вертикальных движений начала развиваться трансгрессия моря, достигшая максимума к концу эоцена - началу олигоцена. В конце олигоцена со сменой знака вертикальных движений развивалась регрессия моря, которая привела к осушению платформ. В животном мире наблюдаются большие изменения. Исчезают белемниты, аммониты, наземные и морские рептилии. Среди простейших важную роль играют фораминиферы - нуммулиты, которые достигают крупных размеров. Широко были распространены шестилучевые кораллы, иглокожие. Костистые рыбы приобрели в морях главенствующее положение.

С начала палеогена из пресмыкающихся остались только змеи, черепахи и крокодилы, и началось распространение млекопитающих, сначала примитивных, а потом все более высокоорганизованных: первые парно- и непарнокопытные, хоботные и сумчатые. Появляются обезьяны, принимают современный облик птицы.

Растительность отличалась преобладающим распространением покрытосеменных, развитием флоры тропического климатического пояса в пределах средней Европы - пальм, кипарисов и умеренного климатического пояса с холоднолюбивой флорой - дубом, буком, платаном и хвойными, распространенными севернее.

Неогеновый период продолжался 21 млн лет и делится на две эпохи: миоцен и плиоцен. После установления континентального режима в пределах докембрийских платформ в конце олигоцена он сохранялся в течение всего неогена. В неогене в результате завершения альпийской складчатости образовался протяженный горноскладчатый пояс, который начинался от Гибралтарского пролива и завершился Памиром, Гиндукушем и Гималаями.

Образование высоких протяженных горных цепей способствовало усилению похолодания, начавшегося еще в олигоцене. В плиоцене усиливающееся похолодание вызвало образование сначала горно-долинных, а затем и покровных ледников. Появились ледники в Гренландии, Исландии, Канаде, на островах Арктического архипелага, в Скандинавии, Южной Америке и других местах. Начался период великих четвертичных оледенений, что привело к сокращению ареала теплолюбивой фауны и флоры и изменению их характера.

Появляются животные, приспособленные к условиям холодного климата: мамонты, медведи, волки, большерогие олени. Фауна позвоночных приобретает облик современных животных.

Достигают расцвета плацентарные млекопитающие: настоящие хищники, медведи, мастодонты, быки, а в конце неогена - слоны, гиппопотамы, гиппарионы и настоящие лошади (гиппарионовая фауна).

В связи с тем, что большие пространства были заняты сушей с травянистой растительностью, широкое развитие получили насекомые. Появились человекообразные обезьяны, самые разнообразные птицы. Облик растительности вплотную приблизился к современной, с четким разделением на тепло- и холоднолюбивые флоры.

Четвертичный период начался 1,7 млн лет назад и продолжается до сих пор. Подразделяется этот период на три эпохи: эоплейстоценовую, плейстоценовую и голоценовую. В четвертичном периоде мощное оледенение охватило континенты северного полушария: большую часть Европы, азиатскую часть России и Северной Америки, где ледники покрыли всю северную половину континента, опустившись по долине р. Миссисипи южнее 37° с. ш. Мощность ледникового покрова достигала 4 км, а общая площадь ледников составляла 67 %, в то время как сейчас она составляет 16 % от общей площади суши.

В животном мире этого периода произошли существенные изменения: вымерли типичные представители гиппарионовой фауны и на смену им пришли животные, приспособившиеся к жизни в холодном климате тундровых и лесотундровых пространств, возникших в результате оледенения - волосатые мамонты, шерстистые носороги, зубры, туры, олени и др.

Самым знаменательным событием четвертичного периода стало появление человека. Предком человека, как и обезьян, считают приматов.

Первый предок человека, живший около 12 млн лет назад, - рамапитек. Первый гоминид, который ходил уже на двух ногах, - австралопитек (т. е. южная обезьяна), жил 6,0-1,5 млн лет назад. В 1972 г. на берегу оз. Рудольф обнаружили останки человека умелого (Homohabilis), который мог изготавливать примитивные орудия. Его возраст составляет 2,6 млн лет. Затем около миллиона лет назад появился человек выпрямленный (Homo erectus), который уже научился пользоваться огнем. Затем появляется питекантроп, гейдельбергский человек, синантроп, объединенные под общим названием архантропы.

Около 250 тыс. лет назад в Европе появился ранний человек разумный (Homo sapiens), от которого произошли неандертальцы, вытесненные кроманьонцами 40-35 тыс. лет назад. Это были люди с современным строением тела и черепа, которые являются предками современного человека, появившегося около 10 тыс. лет назад.

Трудно переоценить значение обшей хронологической шкалы, созданной многими поколениями геологов разных стран и континентов и отразившей поэтапно всю геологическую историю нашей планеты.

Заканчивая изложение истории развития органического мира, следует остановиться на генетической концепции, устанавливающей естественные рубежи его эволюции и увязывающей их с этапностью эндогенной активизации земли.

Биотические кризисы - массовые вымирания животных и растений коррелируются определенным образом с ледниковыми периодами и фазами эндогенной активности Земли - дегазацией вещества ядра Земли, активизацией вулканической деятельности и усилением базальтового магматизма.

Первый биотический кризис - вымирание одних животных и растений и появление новых видов - произошел в верхнем протерозое, завершившемся четырьмя катастрофическими оледенениями в интервале 850-600 млн лет назад. Окончание последней, наиболее грандиозной ледниковой эпохи (600 млн лет назад) характеризуется появлением эдиакарской фауны, найденной в Эдиакаре, на юге Австралии, мягкотелые представители которой внезапно исчезли на границе протерозоя и палеозоя, уступив место фауне кембрия - археоциатам, трилобитам, брахиоподам. Примечательна корреляция этого кризиса с образованием глинистых отложений в Китае, обогащенных иридием, медью и халькофильными элементами.

Последующие крупные биотические кризисы произошли на границе палеозоя и мезозоя. Исчезло 90 % всех морских животных. На этом рубеже тоже отмечается образование глин (Италия, Сан-Антонио) с повышенными концентрациями Ir, Cr, Ni, Co, Sc, Ti, иногда Си и халькофильных элементов. Граница триаса и юры отмечена массовым вымиранием животных и образованием глин, обогащенных иридием, фосфором, редкоземельными элементами, а также V, Cr, Ni, Ti, Zn, As и др. Окончание мезозойской эры завершилось массовым вымиранием динозавров, аммонитов, широким распространением черных сланцев, базальтовых покровов и отложений, обогащенных иридием. И последний биотический кризис начала голоцена (около 10 тыс. лет назад) завершился потеплением после оледенения и вымиранием мамонтов.

А.А. Маракушев отмечает, что все границы биотических катастроф отмечены глобальным распространением черных сланцев, образование которых связывается с периодическим усилением спрединга Мирового океана и интенсивной водородной дегазацией жидкого ядра Земли, отмеченного геохимическими аномалиями и аномальным накоплением иридия в осадках. Формации черных сланцев отражают катастрофические преобразования Земли, синхронизируемые с пиками глобальных диастрофизмов (млрд лет).

Периоды дегазации характеризуются проникновением водорода в гидросферу и атмосферу, что вызывает разрушение защитного озонового слоя Земли, сопровождающегося оледенением и последующими биотическими катастрофами.

Еще одним проявлением активизации эндогенной динамики Земли является периодическое появление взрывных кольцевых структур (астроблем) на платформах, также отмечающих рубежи геологических этапов.

Закономерности цикличности геологической истории Земли можно изложить в следующей последовательности. Периодические проявления эндогенной активизации Земли определяются импульсами водородной дегазации жидкого ядра Земли в зоне срединных океанических хребтов и периодическим образованием взрывных кольцевых структур (астроблем) на платформах. Дегазация жидкого ядра сопровождается вулканическими взрывными извержениями, формированием мощных туфогенных толщ, излиянием покровных базальтов, инверсией магнитных полюсов, образованием черных сланцев и появлением геохимических аномалий. Водородная дегазация разрушает защитный озоновый слой, что приводит к периодическим оледенениям с последующим массовым вымиранием животных и растений - биотическим катастрофам.

Существует несколько гипотез о происхождении жизни на Земле. Их можно разделить на

две группы.

Биогенез - происхождение живого от живого (гипотеза панспермии, стационарного состояния).

Абиогенез - происхождение живого от неживого (гипотеза самозарождения, биохимическая эволюция)

гипотеза стационарного состояния

Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существуют вечно.

Виды живых организмов могут вымирать или изменять свою численность, но не могут меняться.

Доказательство: из теории биогенеза как утверждения о том, что живые организмы могут происходить только от других живых организмов, неизбежно следует единственный логичный вывод: жизнь существовала вечно. Другими словами, если проследить цепочку порождающих друг друга живых организмов в прошлое, то она должна тянуться бесконечно.

креационизм

Многообразие форм органического мира является результатом сотворения их Богом.

Отрицает изменение видов и их эволюцию.

Практически все религиозные учения утверждают, что человек и все другие живые существа созданы Богом. Виды сразу были совершенными и всегда останутся такими, какими они были созданы. Никаких доказательств, что это так, не существует. Это вопрос веры.

Креационистами было большинство ученых до XIX в.

Основоположник систематики К. Линней считал, что все виды растений и животных существуют со времени «сотворения мира» и созданы Богом независимо друг от друга.

Французский анатом и палеонтолог Ж. Кювье считал, что в течение истории Земли происходили обширные катастрофы, или катаклизмы, после которых опустошенные места заселялись организмами, пережившими катастрофу в отдаленных районах (теория катастроф).

Доказательство креационизма : целесообразность устройства живых организмов и их сообществ, хорошая приспособленность к условиям обитания.

Некоторые современные последователи креационизма используют существование очень сложных, разнообразных молекулярно-генетических процессов у живых существ как аргумент в пользу неслучайности их появления. Другие же согласны с существованием эволюционного процесса, но считают, что само начало эволюции было связано с актом творения.

Гипотеза панспермии

Жизнь занесена из космоса

Не предлагает решения проблемы происхождения жизни во Вселенной, а объясняет только появление ее на нашей планете занесением из космоса.

Доказательство панспермии : некоторые микроорганизмы, а особенно их споры, могут сохранять жизнеспособность при очень жестких воздействиях (например, очень низких температурах).

Однако до настоящего времени при изучении метеоритов никаких форм жизни на них не найдено.

Гипотеза биохимической эволюции Опарина–Холдейна (гипотеза абиогенеза)

Возникновение жизни на нашей планете произошло в несколько этапов эволюции:

Абиогенный синтез простых органических соединений.

Образование биополимеров.

Установление связей между биополимерами - образование коацерватов .

Возникновение мембран, отделяющих первые подобия живых организмов - протобионтов - от окружающей среды.

Возникновение обмена веществ и энергии с окружающей средой.

Появление способности к самовоспроизведению.

Формирование экологических связей и образование первых экосистем.

Гипотеза абиогенеза основывается на данных современной науки о формировании Земли примерно 4,5 миллиарда лет назад.
Гипотеза Опарина–Холдейна сформировалась и получила первые экспериментальные подтверждения в 1950 - 1960-е гг. В настоящее время на основе современных данных гипотеза абиогенеза претерпела значительные изменения, была расширена и дополнена. В частности, большинство ученых сегодня считают, что возникновение самовоспроизведения предшествовало формированию мембран и полноценного обмена веществ или происходило параллельно с ними. Самовоспроизведение предполагает сохранение свойств в ряду поколений организмов, лежит в основе естественного отбора (который, безусловно, уже действовал среди этих древних систем) и эволюции в целом.

После появления нашей планеты как твердого тела и ее постепенного остывания происходила конденсация водяного пара в первичной атмосфере Земли. Дождевая вода с растворенными в ней веществами накапливалась в углублениях рельефа.

В первичной атмосфере в значительных количествах присутствовал углекислый газ, сероводород, метан, аммиак, пары воды и почти полностью отсутствовал кислород (следовательно, не было озонового слоя). Земля была подвержена жесткому ультрафиолетовому излучению Солнца.

Среда в целом была насыщена энергией. Для образования или разрыва химических связей были важны следующие источники:

жесткое ультрафиолетовое излучение;

электрические разряды;

естественная радиоактивность;

солнечный ветер;

вулканическая деятельность.

Американские исследователи Стэнли Миллер и Гарольд Юри в 1953 году в экспериментах показали, как в далеком прошлом могли появляться биологически важные химические соединения. Они подобрали разные газы в соотношении, близком к составу древней атмосферы, и пропускали через эту смесь искровые разряды. В результате получались такие биологически важные соединения, как муравьиная и молочная кислоты, мочевина и аминокислоты (глицин, аланин, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота). Последующие экспериментаторы, варьируя условия и совершенствуя методы анализа, расширили набор продуктов в таком синтезе. Ими были получены многие аминокислоты, пуриновые основания - аденин и гуанин (они получаются, если в смесь газов добавить синильную кислоту), четырех- и пятиуглеродные сахара. В 2008 году опыт повторили и выяснили, что образуется 22 различных аминокислоты.
Миллер и Юри основывались в своих экспериментах на представлениях 1950-х гг. о возможном составе земной атмосферы. В настоящее время взгляды на этот вопрос изменились. В частности, считается, что концентрация СО не могла быть такой высокой, при этом было показано, что даже небольшие изменения условий и состава газовой смеси приводят к очень существенным изменениям эффективности процесса синтеза органики. Применение новых аналитических методов к древнейшим земным горным породам позволило уточнить состав древней атмосферы Земли. Он оказался очень похож на современные атмосферы Венеры и Марса - 98% СО2, 1,5% N2 и малые доли других газов, в основном аргона и SO2. Из такой атмосферы в аппарате Миллера не получается никакой органики. Для получения органики из CO2 необходим восстановитель, и ученые занялись его поисками.

Воды на поверхности и непосредственно под поверхностью Земли насыщались подобными веществами («первичный бульон» ). Состав и концентрация органических веществ зависели от окружающих условий и, вероятно, были разными в разных частях поверхности Земли. Часть образовавшихся органических веществ разрушалась. Однако другая часть могла концентрироваться, например, в пористых минералах, образуя полимеры. В экспериментах показано, что нагревание смеси аминокислот приводит к образованию достаточно длинных полипептидов со случайной последовательностью мономеров. Некоторые из этих полипептидов обладают каталитической активностью.

Жирные кислоты, соединяясь со спиртами, могли образовывать липидные пленки на поверхности водоемов.

Связи между разными биополимерами и другими веществами могли образоваться при изоляции небольших объемов биополимеров, например при образовании пузырьков из липидных пленок (коацерватов ) либо из пептидов (микросферы).

Роль коацерватов исследовалась Александром Ивановичем Опариным и его английским коллегой Джоном Холдейном. Микросферам были посвящены исследования американского ученого Сиднея Фокса.

проблемы теории абиогенеза

Проблема сложности самовоспроизводящейся системы . Сложность живых клеток огромна. Даже самые простые бактерии имеют геном из более миллиона нуклеотидов, кодирующий свыше тысячи белков. Для работы этого генома требуются специальные молекулярные машины синтеза белка (рибосомы), синтеза ДНК (репликативная вилка), энергоснабжения (как минимум 12 ферментов гликолиза, а обычно еще и электрон-транспортная цепь на мембране) и средства регуляции и управления (транскрипционные факторы и сигнальные белки). Сложность такой системы очень высока, а более простых самостоятельно воспроизводящихся систем, чем клетка, биология не знает. Вирусы не в счет - для их размножения требуется сложная живая клетка. Дарвиновский естественный отбор может порождать все более сложные системы, но для этого они с самого начала должны быть способны к репликации. Если естественный отбор начинается только с появлением первой клетки, то для ее образования случайным путем требуется гигантское время - на много порядков больше возраста Вселенной.

Проблема хиральной чистоты.
Все живые системы содержат только определенные оптические изомеры аминокислот и сахаров (L-аминокислоты и D-сахара). Противоположные изомеры встречаются, но редко и в особых случаях (например, в клеточной стенке бактерий). Неживые же системы таким свойством не обладают. Это свойство живых систем называется хиральной чистотой . Она поддерживается за счет пространственного соответствия молекул биологических катализаторов - ферментов - только одному из оптических изомеров. Большинство химических реакций в неживых системах не являются стереоселективными, то есть в них участвуют оба оптических изомера с одной и той же вероятностью. Известно очень мало абиогенных процессов, которые стереоселективны, то есть в них участвует преимущественно один оптический изомер, но и они не дают достаточного обогащения системы нужными изомерами. Однако в последние годы открыто множество процессов, которые приводят к обогащению тем или иным оптическим изомером - см. далее в п.3.

Проблема отсутствия восстановителя в первичной атмосфере (см. выше об опыте Миллера-Юри). По новым данным о составе первичной атмосферы, в ней практически не содержалось молекулярного водорода и CО, и описанные Миллером и Юри синтезы идти не могли.
Во многих современных успешных экспериментах по абиогенному синтезу органики берут в качестве исходного вещества формальдегид. Он очень реакционноспособен и дает множество биологически значимых продуктов.
Откуда мог взяться формальдегид? Он мог образовываться при восстановлении углекислого газа на неорганических катализаторах. Например, горячая вулканическая лава, содержащая самородное железо, при контакте с влажной СО2-атмосферой образует формальдегид. Водный раствор гидроксида железа (II) производит ту же реакцию при освещении ультрафиолетом.
Сегодня существуют две подробно разработанные теории абиогенного синтеза органики, связывающие восстановление СО2, энергетический обмен и особенности содержания ионов металлов в живом веществе.
Первая, предполагающая происхождение жизни в «железо-серном мире», на подводных геотермальных источниках, предложена немецким биофизиком Карлом Ваштерхаузером.
Другой сценарий абиогенного синтеза органики на геотермальных источниках предложен Мулкиджаняном. Он следует из способности сульфидов цинка и марганца к восстановлению разных веществ на свету («цинковый мир»).
Как происходил дальнейший синтез сложной биогенной органики? Учёные проводят множество экспериментов, стремясь подобрать условия для этих процессов, возможные на древней Земле. Большую роль в современных исследованиях играет реакция Бутлерова, открытая еще в 1865 году. В этой реакции водный раствор формальдегида (СH2O) с добавлением Ca(OH)2 или Mg(OH)2 при небольшом нагревании превращается в сложную смесь сахаров. Эта реакция оказалась автокаталитической, то есть продукты являются катализаторами. Также катализирует реакцию свет. В определенных условиях реакция Бутлерова позволяет решить проблему хиральной чистоты, приводя к появлению только определенных оптических изомеров сахаров. Для этого добавляют силикаты либо гидроксиапатит (фосфат кальция) - соединения, в которых нет недостатка в земной коре. Также к синтезу хирально чистых D-сахаров приводит добавление комплекса аминокислоты L-пролина с ионом цинка.
Большой проблемой считался долгое время синтез нуклеотидов, так как условия синтеза его отдельных компонентов, а также 4 разных нуклеотидов оказались слабо совместимы. Однако в 2008 году Сандерлендом был осуществлен синтез нуклеотидов как целого, а не в виде отдельных компонентов, при этом получены все 4 варианта.

проблема самовоспроизведения и ГИПОТЕЗА РНК-МИРА

Как пробионты приобрели способность к саморепродукции, т.е. способность к воспроизводству структуры макромолекул? Точно сказать невозможно, однако есть гипотезы, объясняющие формирование самовоспроизводящихся систем на основе нуклеиновых кислот.

Современные ученые по-прежнему активно занимаются проблемой абиогенного синтеза и достигли значительных успехов. В частности, активно изучается автокаталитический синтез сахаров (реакция Бутлерова), открыт процесс синтеза целого нуклеотида (раньше образование нуклеотидов было неприступной крепостью - все его компоненты получить в сходных условиях не удавалось). Получив нуклеотиды, легко перейти к сборке первых нуклеиновых кислот, а эти молекулы уже содержат в себе потенциал к самовоспроизведению. Вероятно, первые самовоспроизводящиеся системы были построены на основе РНК.

Открытие в 1982 г. каталитической активности некоторых молекул РНК (рибозимов) позволяет предполагать, что именно молекулы РНК были первыми биополимерами, в которых способность к репликации сочеталась с ферментативной активностью. Искусственно получены самовоспроизводящиеся РНК (правда, небольшой длины), т. е. РНК, способные катализировать синтез своих копий. Более того, именно РНК играет важную роль во всех основополагающих и, как предполагается, древнейших процессах в клетке. Так, при биосинтезе белка на рибосомах каталитическая роль принадлежит именно рибосомной РНК. Безбелковая рибосома в настоящее время не существует - белки являются неотъемлемой частью этого комплекса, но она вполне могла существовать в прошлом.
Все эти факты говорят в пользу того, что именно РНК когда-то выполняла все биологически значимые функции в первых живых системах, а уже затем часть функций перешла к ДНК (хранение наследственной информации) и белкам (катализ, структурные функции и др.). Это предположение называется гипотезой РНК-мира и пользуется широкой поддержкой среди современных ученых.

Структура самовоспроизводящейся РНК

экология первых организмов

Можно предполагать, что на начальных этапах развития жизни на Земле появилось очень большое разнообразие протобионтов, но все они являлись анаэробными гетеротрофами, т. е. обладали бескислородным типом дыхания и поглощали готовые органические вещества (первичную органику). Уже на этом этапе могло появиться хищничество и другие формы связей между видами, т.е. первичные сообщества. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путем. Когда эти запасы истощились, то преимущества в размножении должны были получить те организмы, у которых появились возможности автотрофного питания, и хищники, их поедающие.

Однако следует отметить, что самые древние бесспорные остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим, то есть автотрофным организмам (компоненты хлорофилла, строматолиты - окаменевшие цианобактериальные маты и т. п.). Самым древним сообществом, оставившим следы в палеонтологической летописи, является именно цианобактериальный мат. Современные маты включают в себя микробов-фотосинтетиков, хемосинтетиков и гетеротрофов, и есть данные, указывающие на наличие этих компонентов и в древних матах.

Спил строматолита Современные строматолиты, Австралия

Распространение пробионтов, да и просто биологически важных полимеров и олигомеров ограничивалось жестким ультрафиолетовым излучением в отсутствие озонового экрана.
Возникновение оксигенного фотосинтеза, то есть фотосинтеза с выделением кислорода, невозможно точно датировать, но существуют палеонтологические свидетельства наличия цианобактерий 3,4 млрд лет назад. Сначала кислород не накапливался в атмосфере, а расходовался на окисление различных компонентов земной коры, например двухвалентного железа. Затем началось медленное повышение концентрации кислорода, которое привело к так называемой кислородной революции - смене характера всей атмосферы с восстановительного на окислительный. Резкое ускорение накопления кислорода в атмосфере датируется примерно 2,3 млрд лет назад. Молекулярный кислород является ядом для анаэробных организмов, а многие обитатели древней Земли были именно такими. Многие ученые считают, что оксигенация атмосферы была первой глобальной экологической катастрофой и привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от токсического действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ - клеточного дыхания, что позволило получить дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ. Поэтому аэробы (существа, дышащие кислородом) получили конкурентное преимущество по сравнению с анаэробами. Именно от таких организмов произошло большинство современных видов, в том числе и эукариоты, включающие в себя растения, животные, грибы и условную (сборную) группу простейших.

Считается, что возникновение современных типов многоклеточных было невозможно раньше достижения определенной концентрации кислорода в среде.
Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, что позволило жизни выйти на сушу.

Гипотеза самозарождения жизни

Возникновения жизни абиогенным путем в далеком прошлом

Гипотеза существовала параллельно с креационизмом. Ее сторонники считали, что условия, необходимые для возникновения жизни, имеются и в настоящее время.

Доказательство: появление личинок мух в гниющем мясе; мышей из сухарей и тряпки (опыты Ван Гельмонта).

Эксперименты, в которых самозарождение не происходило после кипячения среды и запаивания сосуда, не являлись убедительными, т. к. считалось, что кипячение убивает «жизненную силу».

Через некоторое время в открытом сосуде появились личинки мух, т. к. мухи проникли в сосуд и отложили яйца. В закрытом сосуде «самозарождения» не произошло.

Позже, в начале XVIII в., Лаздзаро Спалланцани решил проверить результаты английского исследователя Джона Нидхема о самозарождении микроорганизмов в бараньей подливке. Он брал склянки с семенным отваром, некоторые из которых закрывал пробкой. другие же запаивал на огне горелки. Одни он кипятил по целому часу, другие же нагревал только несколько минут. По прошествии нескольких дней Спалланцани обнаружил, что в тех склянках, которые были плотно запаяны и хорошо нагреты, никаких "маленьких животных нет" - они появились только в тех бутылках, которые были неплотно закрыты и недостаточно долго прокипячены, причём вероятнее всего, проникли туда из воздуха или же сохранились после кипячения, а вовсе не зародились сами по себе. Таким образом, Спалланцани не только доказал несостоятельность концепции самозарождения, но также выявил существование мельчайших организмов, способных переносить непродолжительное - в течение нескольких минут - кипячение. Между тем, Нидхем объединился с графом Бюффоном, и вместе они выдвинули гипотезу о производящей силе- некоем животворящем элементе, который содержится в бараньем бульоне и семенном отваре и способен создать живые организмы из неживой материи. Спалланцани убивает Производящую силу когда кипятит целыми часами свои склянки, утверждали они, и совершенно естественно, что маленькие зверюшки не могут возникнуть там, где нет этой силы. В последующих опытах Спалланцани удалось доказать несостоятельность этих гипотез.

Решающими оказались эксперименты известного французского биолога и химика Луи Пастера . Он присоединил к колбе S-образную трубку со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то что доступ воздуха был обеспечен. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Именно Пастеру медицина обязана рождением антисептики и асептики, открывших дорогу современной хирургии.

Колба с S-образным горлышком.

Разделы