Наука палеонтология

Наука палеонтология

Сейчас мы рассмотрим, как протекала эволюция со времен зарождения жизни по наше время.

Эти данные получают с помощью палеонтологии, науки, изучающей ископаемые останки живых существ. Палеонтологи раскапывают фрагменты скелетов, окаменелости, отпечатки и моделируют исходный вид живого существа.

Далее ученые датируют возраст геологического слоя, в котором были обнаружены останки, и узнают таким образом возраст самого существа (см. видео).

Геохронологическая шкала

Историю эволюции на Земле принято представлять в виде геохронологической шкалы, в которой время существования Земли разделено на эры, а эры – на периоды.

Разделение на эры и периоды условно. Каждую эру связывают с каким-то эволюционным этапом. Принято выделять пять эр: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскуюи кайнозойскую(рис. 1).

Эры существования Земли

Рис. 1. Эры

Две древнейшие эры, архейскую и протерозойскую, объединяют в эон – криптозой, или эру скрытой жизни (рис. 2).

Это связано с тем, что жизнь в криптозое была представлена самыми примитивными формами и ее следы очень сложно обнаружить.

Рис. 2. Криптозой

Последние три эры объединяют в фанерозой, или эру явной жизни (рис. 3).

Рис. 3. Фанерозой

Эволюционные изменения в криптозое

Сегодня мы рассмотрим, какие важные эволюционные изменения произошли в криптозое.

Первая эра криптозоя – архейская – началась 4,5 миллиарда лет назад, т. е. сразу после формирования Земли.

В архейскую эру зародилась жизнь.

Сперва она была представлена примитивными одноклеточными прокариотами, питавшимися гетеротрофно в анаэробных условиях.

Они размножались делением, жили в Мировом океане (который покрывал тогда большую часть суши) и потребляли готовое органическое вещество. Атмосфера и гидросфера тогда были анаэробными и существенно отличались по составу от нынешних.

В архее происходят первые ароморфозы.

Первый зафиксированный ароморфоз – появление кислородного фотосинтеза, который осуществляли цианобактерии.

Автотрофные цианобактерии и гетеротрофы часто объединялись в цианобактериальные маты – устойчивые сообщества. Цианобактериальные маты существуют по сей день в виде слизистых слоев на отмелях и камнях (см. видео).

Следующим крупным ароморфозом было появление эукариот. У эукариот клеточные процессы протекают в обособленных органеллах, что повышает их эффективность, а ДНК заключена в ядре (рис. 4).

Рис. 4. Клетки эукариот, содержащие множество сложных органоидов, возникли в архее

В архее появляются первые примитивные многоклеточные организмы (рис. 5). Сперва это были просто сферические колонии, у которых внешний и внутренний слой клеток слегка отличались по выполняемым функциям. Со временем эти различия закрепились, и примитивные многоклеточные имели экто- и эндодерму.

Рис. 5. Колониальные организмы, подобные изображенному на рисунке вольвоксу, тоже появились в архее

К концу архейской эры фотосинтез довел содержание кислорода в атмосфере до 1%. Это позволило произойти новому крупному ароморфозу – появлению кислородного дыхания.

2,5 миллиардалет назад архейская эра заканчивается и начинается протерозойская.

Происходит глобальная кислородная катастрофа, когда тип атмосферы меняется с восстановительной на окислительную.

В протерозое происходит расцвет эукариот и развитие многоклеточных организмов.

Впервые появляется половой процесс. Теперь организмы размножаются не только делением, но и половым способом, что заметно ускорило скорость эволюции.

В протерозойскую эру происходит разделение живых существ на животных, водорослей и грибов. Все они представлены водными формами, но на отмелях органическое вещество уже откладывается в виде примитивных почвенных отложений.

К концу протерозоя появляются губки, кишечнополостные, черви и членистоногие.

Рис. 6. Реконструкция биоценозов протерозоя

Таким образом, среди важнейших ароморфозов архея следует отметить появление фотосинтеза, возникновение эукариотического строения, появление многоклеточности и появление кислородного дыхания (рис. 7).

Рис. 7. Ароморфозы архея

В протерозое возникает половой процесс, и живые существа уже разделяются на царства бактерий, грибов, растений (водорослей) и животных (рис. 8).

Рис. 8. Живые существа протерозоя

Среди животных протерозоя сегодня выделяют типы Протисты, Губки, Черви и Членистоногие.

Домашнее задание

1. Что изучает палеонтология?

2. Какие эры развития Земли вы знаете?

3. Каким образом палеонтологи отличают одну эру от другой?

4. Чем отличается криптозой от фанерозоя? Какова продолжительность этих этапов развития Земли и жизни на Земле?

5. Что происходило в архее?

6. Какие ароморфозы имели место в протерозое?

7. Что такое кислородная катастрофа? Что послужило её причиной? Каковы были последствия?

8. Почему возникновение полового процесса ускорило эволюцию? Как отразились на скорости эволюции фотосинтез и аэробное окисление органических веществ?