12.3 Биологические эры в истории Земли

Самая древняя эра земли – архейская, «эра первобытной жизни». Продолжалась она полтора миллиарда лет. Высокая температура, высокое давление, смещение горных пород оставили мало следов от существовавших в те времена организмов. Следы жизни возрастом 3,1-3,4 млрд. лет обнаружены в Трансваале в виде микроскопических палочек длинной 0,5-0,7 микрон, диаметром 0,18-0,32 микрон. В течение протерозойской эры организмы очень изменились. Появились более сложноустроенные животные – беспозвоночные (иглокожие, членистоногие), первичные хордовые. Многоклеточные животные с двусторонне- симметричным строением тела (плоские черви), что сопровождалось повышением уровня организации, и было крупным событием ароморфоза. Широко распространились одноклеточные организмы – бактерии, сине- зеленые водоросли, жгутиковые. Следы рифейской жизни обнаруженны в Удокане за Байкалом, в виде червей длинной до 2,5 см и толщиной до 4 мм.

Дальнейшего развития животные и многоклеточные водоросли с расчлененным телом достигли в палеозойскую эру. Ее подразделяют на шесть периодов: кембрийский, ордвик, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В кембрийский период растения и животные еще обитали в воде, суша была бесплодна и пустынна. Растения начали заселять сушу, появились животные, дышащие кислородом. В воде появились древние членистоногие – трилобиты, процветали медузы, плеченогие. В силурийском периоде органический мир стал богаче и разнообразнее. Большого развития достигли низшие позвоночные животные – щитковые, сходные с современными миногами. Наряду с этими представителями в отложениях силура найдены остатки губок, иглокожих, моллюсков, членистоногих, хордовых и др. Первыми наземными животными, использующими для дыхания атмосферный воздух, паукообразные. Выход растений на сушу – важное событие в истории Земли. Этот процесс был связан с изменившимися климатическими условиями, с продолжавшимися горообразовательными процессами. В условиях высыхания и обмеления водоемов некоторые растительные формы могли приспособиться к жизни на суше. Для защиты от испарения и обезвоживания у них появилась покровная ткань. Первыми выходцами из воды на сушу были псилофиты («голые», или «лысые», растения, жившие сравнительно недолго и вымершие к концу следующего, девонского, периода. Новые условия привели к дифференциации тела на ткани и органы, выполнявшие определенную функцию: стебель, простейшие корни, зачатки листьев. Эти приспособительные изменения носили характер ароморфоза и вели растения к морфофизиологическому прогрессу.

В таблице 2 представлены эры и эпохи в истории Земли и развитие жизни

Зо-на	Эра млн. лет	Период	Возраст, длительн. млн.лет	Формы жизни
Фа- не- ро- зой 570	Кай- но- зой 67	Четвертичный	1,5, 1,7	Человекообразные обезьяны. Развитие мозга, труд. Человек
		Неоген	25, 23	Современная растительность. Царство млекопитающих, приматы. Развитие нервной системы и мозга.
		Палеоген	67, 42	Покрытосеменные леса. Первые млекопитающие, яйцекладущие и живородящие. Птицы, расцвет насекомых.
	Меза-зой 163	Меловой	137, 70	Конец века ящеров. Акулы и крокодилы. Зверозубые
		Юра	195, 59	Завоевание ящерами морей, суши и воздуха. Мощные леса
		Триас	230, 35	Начало века пресмыкающихся. Ящеры
	Пале- озой 340	Пермь	285, 55	Папоротники, голосеменные. Челюстные, панцирные, кистеперые в воде. На суше земноводные.
		Карбон	350, 65	Максимальная биомасса растений. Развитие позвоночных.
		Девон	405, 55	Выход растений на сушу, накопление кислорода до20%
		Силур	440, 35	Формирование озонового слоя. Членистоногие, хордовые
		Ордвик	500, 60	Членистоногие .Трилобиты, медузы
		Кембрий	570, 70	Переход точки Пастера, появление кислородного дыхания.
Проте- Розой 20 -30	Рифей 1130 _____ Афебий 900	Венд	675, 105	Более 20 кишечнополостных существ. Накоп.1% кислорода
		Верхний	950, 275	Появление многоклеточных
				Эволюция одноклеточных
		Средний	1350,400	Эволюция эукариот. Появление трубчатых червей.
		Нижний	1700,350	Эволюция эукариот появление одноклеточных
		Средний	1900,200	Эволюция эукариот, появление пола и саморегуляции.
		Нижний	2600,700	Формирование клетки. Прокариоты и эукариоты.
Ар- Хей 500		Верхний	3000,400	Заполн.океана Сложные органические молекулы Компанены. белков, пробиоты, прокариоты, появление клеточных мембран. Синезеленые водоросли.
		Нижний	3500,500	Образование ядер континентальных плит. Заполнение океана. Образование зем.коры. Образование сложных органических молекул и аминокислот.
Катархей. 1000			4500- 4600	Первичная магматическая, вулканическая эпоха. Образование земной коры и зачатков континентальных плит. Бурная вулканическая деятельность. Появление океана.

В девонский период появились более высокоорганизованные споровые растения – хвощи, папоротники, плауны. В морях господствовали рыбы: челюстные панцирные акулы, кистеперые, двоякодышащие. Этот период можно назвать «временем рыб».

В каменноугольный период произошло опускание материков. Огромные пространства оказались заболоченными. Они покрылись величественными лесами из папоротников, хвощей и плаунов. Остатки этих древовидных папоротников при отмирании образовывали мощные залежи каменного угля. Растения каменноугольного периода, хотя и имели более совершенное строение (у них были настоящие органы – стебель, листья, корни), для размножения все ещё нуждались в воде. В дальнейшем при высыхании болот и водоемов многие приспособленные к воде растительные формы вымерли.

В пермском периоде исчезают древовидные папоротникообразные, семенные папоротники. Развитие растительного мира идет по пути создания наиболее приспособленных к изменяющимся условиям среды организмов, а именно семенных растений. Семенные растения (голосеменные и позже появившиеся покрытосеменные) обладали преимуществом перед споровыми: они лучше противостояли колебаниям температуры, влажности и другим неблагоприятным факторам. Мощная и богатая наземная растительность изменила состав атмосферы и почвы. Воздух обогатился кислородом, выделяемым растениями при фотосинтезе, что сделало возможным постепенный выход на сушу животных. Первыми наземными позвоночными были земноводные, которые могли жить на суше, но размножались в воде. Начало земноводным дали вымершие к концу палеозоя кистеперые рыбы, только отдельные их представители дожили до настоящего времени. Первыми земноводными были стегоцефалы (щитоголовые), от них произошли современные земноводные и пресмыкающиеся. Приспособление земноводных к жизни на суше было идиоадаптацией.

Пермский период характеризовался непостоянным климатом и недостатком воды. Это вызвало вымирание не приспособленных к сухому климату земноводных животных. Очень немногие мелкие животные сохранились до наших дней (лягушки, тритоны, жабы). Появившиеся позже пресмыкающиеся были более приспособлены к изменившимся условиям жизни (идиоадаптация). Они размножались яйцами, защищенными скорлупой и имевшими запас питательных веществ. Кожа пресмыкающихся была покрыта роговым слоем, что предохраняло их от высыхания. Усовершенствовались органы кровообращения и дыхания, животные стали вести более активный образ жизни. Все это способствовало устойчивому сохранению пресмыкающихся и дало возможность господствовать им в течение следующей мезозойской эры, которая стала «веком пресмыкающихся». В мезозое появилось много новых видов пресмыкающихся, завоевавших воду, воздух, сушу. Некоторые из них (ящеры-динозавры) достигали гигантских размеров. Например, ихтиозавр (рыбоящер) имел длину 10-12 метров. Игуандины на 3-х палых задних ногах достигали высоты 5-9 м. Четвероногие стегозавры длинной до 10 м с двумя рядами метровых треугольных пластин на спине. Бронтозавры длинной до 20 м и весом до 30 т. Самые большие сухопутные животные –брахиазавры длинной до 25 м и весом до 50 т. Крупнейший наземный хищник тиранозавр, длинной до 15 м. Многие ящеры были уже теплокровными животными и вели активный образ жизни при разных температурах.

Ровесниками ящеров юрского периода являются и крупнейшие хищники моря акулы и земноводные крокодилы. Белая акула кархардона имеет в длину до 11 м, а в палеоцене были до 30 м. Это крупнейшие хищники планеты. Крупнейшие животные на Земле голубые киты, длинной до 30 м и весом до 150 т. Однако в целом, гиганты хуже приспособлены и не живут долго. Вышеперечисленные обитатели моря являются исключением.

Гигантские ящеры вымерли, не дав начало новым формам животных. Однако некоторые виды пресмыкающихся, изменяясь, явились предками млекопитающих и птиц. Найдены отпечатки первоптицы, которая имела признаки пресмыкающегося (зубы, хвост из 20 позвонков, недоразвитые воздушные полости) и птицы (строение черепа, конечностей, оперение). Дальнейшая эволюция животного мира шла по линии все большего приспособления к изменяющимся условиям среды обитания. Так, от зверозубых ящеров произошли первые млекопитающие, отличавшиеся от других животных теплокровностью. Их зародыши развивались в утробе самки, детеныши в раннем возрасте вскармливались молоком. Все это обеспечило их лучшее выживание и победу в борьбе за существование. В этот период и далее с нарастающей силой стали действовать законы эволюции Ч. Дарвина – наследственность, изменчивость, приспособление к окружающей среде и борьба за существование.

Затем появились настоящие птицы, отличавшиеся от первоптиц тем, что у них вместо роговых чешуек были уже настоящие перья, увеличилась грудина, на ней образовался киль, развилась мускулатура, приводящая в движение крылья. Эти приспособительные изменения имели большое значение в происхождении млекопитающих и птиц. В мезозойскую эру широко распространились голосеменные растения. В конце этой эры произошло важное событие – в результате ароморфоза появились покрытосеменные растения. Они имели ряд преимуществ перед своими предками голосеменными: положение семяпочек в завязи, приспособление к опылению (идиоадаптация), хорошо развитые стебель, корень, листья. Наряду с покрытосеменными сохраняются голосеменные, хвощи, плауны, папоротники, мхи. Растительный мир стал разнообразнее и богаче, начал приобретать почти современные черты.

В кайнозойскую эру происходило дальнейшее расселение покрытосеменных растений, освоение ими различных мест обитания. Происходили изменения в видовом составе животных организмов. Большого разнообразия достигли насекомые, отличавшиеся от других беспозвоночных целесообразными приспособлениями типа ароморфоза: развитой нервной и трахейной системой, твердым покровом, появлением условных и безусловных рефлексов и др. Кайнозойская эра – время расцвета высших позвоночных животных – птиц и млекопитающих. В трудных условиях великих обледенения эти животные смогли выжить и завоевать господство на Земле благодаря поступательному эволюционному процессу. У птиц и особенно у млекопитающих все более и более совершенствуется нервная система, в том числе и головной мозг Это способствовало лучшей ориентации в пространстве, добыванию пищи, выживанию в различных условиях.

Наиболее просто устроенными млекопитающими были яйцекладущие (их потомки – утконос, ехидна) и сумчатые (кенгуру) животные, сохранившиеся в настоящее время в Австралии. Развившиеся несколько позже более высокоорганизованные, так называемые плацентарные, млекопитающие, рождавшие живых детенышей, дали начало всем современным видам млекопитающих. В палиогене появились первые приматы от насекомоядных, похожие на белку тупайи. За ними широконосые обезьяны Америки и узконосые Евроазии. В ноогене появились Африканские орангутаны и дриапитеки, от которых произошли гориллы, шимпанзе, и человек.

Во всех эпохах появлялись новые классы, отряды и семейства и отмирали старые. Природа вела биологический эксперимент с живыми существами широким фронтом, с множеством разнообразных признаков, сталкивая их в борьбе за существование. Наибольшее число семейств до 550, наблюдалось в меловой период, затем в палеоцене оно стабилизировалось на уровне 400 семейств. Наибольшая биомасса растений, в 2-3 раза больше современной была в девоне и карбоне. Затем в перми стабилизировалось на современном уровне. Биомасса наземных животных достигла современных размеров в палеоцене.

Вышеописанная эволюция жизни не вызывает сомнений с научной точки зрения. Однако она еще плохо изучена и тут много темных мест, вызывающих сомнения в ее правильности и спекулятивные гипотезы. Главная трудность состоит в отсутствии в слоях Земли переходных форм от одного класса к другому. Их должно быть множество, но они не обнаруживаются. Не понятны причины быстрого вымирания одних видов рождения новых. Как будто это происходит не эволюционно, а внезапно, как в известной до настоящего времени теории катастроф Кювье. Катастрофические изменения видов живых существ произошли между силуром и девоном, между пермью и триасом, мелом и палеозоем. Много неувязок заметили в этой картине развития жизни и генетики. Эта фундаментальная проблема еще ждет множество будущих талантливых исследователей, но лучшей теории мы пока не имеем!