История развития Земли и биосферы разделяется на периоды различной продолжительности, которые формируют геохронологическую шкалу. Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни называется катархей. Катархей (от греч. «ниже древнейшего») — эра (около 5-3,5 млрд лет назад), когда Земля была безжизненной, окутанной ядовитыми для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под воздействием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака и угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения и формируются условия, характерные для жизни. Архей — древнейшая геологическая эра Земли (3,5-2,6 млрд лет назад). Ко времени архея относится возникновение первых прокариот (бактерий и сине-зеленых водорослей) — организмов, которые в отличие от эукариот еще не обладают оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (наследственная информация реализуется и передается через ДНК). В геологических отложениях архея найдены также остатки нитчатых водорослей. В это время появляются гетеротрофные организмы не только в море, но и на суше. В атмосфере снижается содержание метана, аммиака и водорода, а также начинается накопление углекислого газа и кислорода. Первые живые организмы возникли в архейскую эру. Они были гете-ротрофами, использовавшими для жизнедеятельности растворенные в воде органические молекулы. Однако с течением времени происходило уменьшение количества растворенных органических веществ, и преимущественное развитие получили организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических. Таким путем, вероятно, возникли первые фотосинтезирующие клетки (типа цианобактерий), способные использовать световую энергию для синтеза биологически важных веществ из углекислого газа и воды, выделяя при этом свободный кислород. Для первых организмов кислород был ядовит (в силу своей высокой окислительной способности), а соответствующие защитные биохимические системы еще отсутствовали. В условиях бескислородной атмосферы и жесткого ультрафиолетового излучения распространение жизни было ограничено. Она могла существовать только под защитным слоем (не менее Юм) воды. Лишь появление кислорода в атмосфере и формирование озонового слоя сделали возможным существование организмов у поверхности водоемов и освоение ими суши. С выходом на сушу живых существ начала образовываться почва — продукт взаимодействия жизни с неорганическими соединениями верхнего слоя земной коры. За архейскую эру жизнь прошла гигантский путь от пробионтов к клеточным организмам (бактериям и цианобактериям), а в конце архея появляются первые эукариоты, имеющие настоящее ядро (зеленые водоросли). Кроме того, в этот период произошли еще два крупных эволюционных события: появилась половая форма размножения и возникли первые многоклеточные организмы. Половое размножение резко повышает возможности приспособления к условиям среды вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Предшественниками многоклеточных организмов были колониально-одноклеточные (нитчатые или шаровидные) существа, которые в результате дифференцирования клеток колонии дали начало большинству современных организмов. Уже в архее жизнь разделилась на два основных ствола: царство растений (в большинстве своем автотрофных организмов) и царство животных (гетеротрофных организмов). Следующая за археем протерозойская эра — период развития Земли, в котором произошло значительное перераспределение площадей суши и моря на планете и развитие многоклеточных организмов. Протерозой (от греч. «первичная жизнь») — огромный по продолжительности этап развития Земли (2,6 млрд — 570 млн лет назад). Возникновение многоклеточности — важный ароморфоз в эволюции жизни. Конец протерозоя иногда называют «веком медуз» — очень распространенных в это время представителей кишечнополостных. В течение этой эры бактерии и водоросли достигли своего расцвета. Господство эукариот (плавающих в толще воды растений) привело к появлению форм, прикрепленных ко дну. Постепенно тело многоклеточных растений расчленялось на части, выполнявшие разные функции (прикрепления, фотосинтеза и т.д.). В этот же период сформировались губки, кишечно-полостные, плоские и кольчатые черви, появились первые членистоногие, моллюски и иглокожие. В течение архея и протерозоя жизнь стала геологическим фактором. Живые организмы начали менять форму и состав земной коры и атмосферы и образовывать живую оболочку планеты — биосферу. Около 600 млн лет назад началась палеозойская эра, которую подразделяют на ряд периодов, названия которым давались, как правило, по месту первого описания горных пород, относящихся к данному периоду. Палеозой (от греч. «древняя жизнь») — геологическая эра (570-230 млн лет) со следующими периодами: кембрий (570-500 млн лет), ордовик (500-440 млн лет), силур (440-410 млн лет), девон (410-350 млн лет), карбон (350-285 млн лет), пермь (285-230 млн лет). Для развития жизни в раннем палеозое (кембрий, ордовик и силур) характерно интенсивное развитие наземных растений и выход на сушу животных. Фауна раннего палеозоя включает следующих представителей биоты: колония археоцит; скелет силурийского коралла; обитатель мелководных заливов силурийских морей — гигантский ракоскорпион; головоногий моллюск; морские лилии; древнейшие позвоночные бесчелюстные панцирные «рыбы»; одиночные кораллы; трилобиты — примитивнейшие ракообразные; раковина силурийского головоногого моллюска Наступивший в конце силура горообразовательный период изменил земной климат и условия существования организмов. В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более континентальный, чем в силуре. В девоне появились пустынные и полупустынные области, а кроме этого на суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Новые группы животных начинают завоевьшать сушу, но их отрыв от водной среды еще не был окончательным. К концу карбона относится появление первых пресмыкающихся — уже полностью наземных представителей позвоночных. Они достигли значительного разнообразия в Перми из-за засушливого климата и похолодания. Так в палеозое произошло завоевание суши многоклеточными растениями и животными. В кембрийский период климат был умеренным. Животные и растения населяли в основном моря. В этот период, помимо одноклеточных, заселивших сушу, появляются первые наземные многоклеточные растения. Выход растений на сушу, вероятно, был связан с достижением содержания кислорода в атмосфере около 10% от современного. Только тогда озоновый экран был способен хотя бы частично защитить организмы от ультрафиолетового излучения Солнца. Заселение земной поверхности потребовало возникновения системы, передающей питательные вещества и влагу ко всем частям растений, а также дальнейшей дифференциации тела растений на стебель, корень и листья. Наиболее разнообразна была жизнь в морях. Среди растений господствовали различные водоросли, а также существовали уже все основные типы животных, кроме хордовых. В ордовике продолжалось развитие наземной флоры, появились первые плауны и хвощи. В морях шел интенсивный процесс образования рифов коралловыми полипами. В этот период появились и развивались первые хордовые. Возникновение у них хватательного ротового аппарата вызвало их интенсивное развитие. В силурийском периоде на сушу вышли первые дышащие воздухом животные — членистоногие. В водоемах продолжалось бурное развитие низших позвоночных. Особенно следует отметить появление парных плавников-конечностей у этих примитивных рыб. На суше интенсивно развивались растения. Накопление в почве большого числа органических остатков привело к развитию грибов, способствовавших их переработке. В девоне климат был резко континентальным, засушливым, с резкими колебаниями температуры в течение суток и по сезонам, появились обширные пустыни и полупустыни. Наблюдались и первые оледенения. В этот период большого расцвета достигло развитие рыб, заселивших моря и пресные водоемы. В то время многие наземные водоемы высыхали в летний период времени, а зимой промерзали, и рыб, населявших их, могли спасти два пути: зарывание в ил или миграция в поисках воды. По первому пути пошли двоякодышащие рыбы, у которых наряду с жаберным развилось и легочное дыхание (легкое развилось из плавательного пузыря). По второму — кистеперые рыбы. Их плавники имели вид лопастей, состоящих из отдельных костей с прикрепленными к ним мышцами. С помощью плавников рыбы могли ползать по дну. Кроме того, они тоже могли иметь легочное дыхание. Кистеперые рыбы дали начало первым земноводным — стегоцефалам. На суше в девоне появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. В каменноугольном периоде, или карбоне, произошло заметное потепление и увлажнение климата. В жарких болотистых лесах произрастали громадные, до 40 м, папоротники и хвощи. Появились и голосеменные растения, переход к семенному размножению давал растениям много преимуществ (защиту зародыша, снабжение его питательными веществами, легкую мигрируемость и др.). Большого разнообразия достигли земноводные (амфибии). Появились первые крылатые насекомые — тараканы (длиной до 10 см) и стрекозы (с размахом крыльев до 75 см). В конце периода появляются первые пресмыкающиеся. Поднятие суши в пермский период привело к развитию засушливого климата и похолоданию. Влажные и пышные леса смещаются к экватору. Большинство папоротникообразных постепенно вымирает, а им на смену приходят голосеменные растения. Иссушение климата привело к вымиранию многих земноводных. Зато значительного разнообразия достигли пресмыкающиеся. Рептилии приобрели свойства, позволившие им стать настоящими наземными существами. В первую очередь это внутренне оплодотворение, запас питательных веществ (желток) для зародыша в защищенном оболочкой от высыхания и повреждения яйце, ороговение кожи и усложнение легких. Благодаря этим свойствам рептилии широко расселились на суше. Следующая эра истории Земли — мезозойская. Мезозой (от греч. «средняя жизнь») — это геологическая эра (230-67 млн лет) со следующими периодами: триас (230-195 млн лет), юра (195-137 млн лет), мел (137-67 млн лет). Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру. В мезозое усиливается засушливость климата. Вымирает множество сухопутных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой: большинство земноводных, папоротники, хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой. В триасе среди растений сильного развития достигают голосеменные, а среди животных — пресмыкающиеся. В триасе появляются растительноядные и хищные динозавры. Весьма разнообразны в эту эру морские пресмыкающиеся. Помимо ихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры. В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду. Так, летающие ящеры просуществовали до конца мела. Мезозойские пресмыкающиеся:водяной ящер, полуводный ящер, рогатый динозавр, летающий хвостатый ящер, летающий бесхвостый ящер, растительноядный динозавр-бронтозавр, растительноядный динозавр-стегозавр. Начало этой эры сопровождалось активным горообразованием, возникли Урал, Тянь-Шань, Алтай. Это привело к дальнейшему усилению засушливости климата. Вымирает большинство влаголюбивых организмов: земноводные, папоротники, хвощи и плауны. Появляются растительноядные и хищные динозавры, однако их размеры относительно невелики: мелкие — с кролика, крупные — до 5-6 м. В морях развиваются разнообразные головоногие моллюски. Изобилие рыб и моллюсков позволило рептилиям (ихтиозаврам) освоить водную среду. В конце триаса появляются первые примитивные млекопитающие, имевшие, в отличие от рептилий, постоянную температуру тела. В юрский период на Земле устанавливается теплый климат, близкий к современному тропическому. На суше появляются гигантские растительноядные динозавры (до 30 м) и охотившиеся на них хищные динозавры (до 10-15 м длины). Разнообразны морские пресмыкающиеся. Рептилии начали осваивать и воздушную среду: появились летающие ящеры — птеродактили. Одновременно с этим появились первые птицы, сумчатые млекопитающие, первые покрытосеменные растения, после чего начался процесс параллельной эволюции цветковых растений и насекомых-опылителей. В юрский период от пресмыкающихся возникли и птицы. На суше в юре встречаются гигантские растительноядные динозавры. Во второй половине возникли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Приобретение живорождения и теплокровности были теми ароморфозами, которые обеспечили прогресс млекопитающих. Меловой период был назван в связи с обилием мела в морских отложениях того времени, которые образовались из раковинок простейших животных. Накопления этих отложений, состоящих в основном из углекислого кальция, привело к уменьшению содержания углекислого газа в атмосфере. В этот период быстро распространяются цветковые растения, вытесняя голосеменные. Некоторые формы (тополь, ива, дуб, пальма и эвкалипт) сохранились и поныне. Динозавры мелового периода отличаются от предшественников: некоторые из них стали передвигаться на задних ногах. Продолжалось развитие птиц. К концу мелового периода появились плацентарные млекопитающие. В конце этого периода наступает процесс интенсивного горообразования, поднимаются Альпы, Анды, Гималаи и Кавказ. Климат стал резко континентальным и более холодным. Это привело к вымиранию всех крупных форм пресмыкающихся. Большинство выживших рептилий (ящерицы и змеи) были небольших размеров, лишь в экваториальном поясе сохранились относительно крупные крокодилы. В условиях общего похолодания преимущество получили теплокровные животные — птицы и млекопитающие. Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозоем. Кайнозой (от греч. «новая жизнь») — это эра (67 млн лет — наше время) расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Кайнозой делится на три неравных периода: палеогеновый (67-25 млн лет), неогеновый (25-2 млн лет) и четвертичный (2 млн лет — наще время). В палеогене и неогене, часто объединяемых в третичный период, устанавливается теплый равномерный климат. Широко распространяются леса (субтропические и тропические). Развиваются плацентарные млекопитающие и вытесняют сумчатых почти со всех континентов. Наиболее примитивными были насекомоядные млекопитающие, от которых произошли первые хищные и приматы. Древние хищные дали начало копытным. Часть млекопитающих начала завоевывать море — появились ластоногие и китообразные. К концу третичного периода сформировались все современные группы млекопитающих. Интенсивно развивались и различные насекомые, особенно связанные с цветковыми растениями. Произошло формирование многих видов птиц. В первой половине третичного периода широко распространены леса тропического и субтропического типа. В течение третичного периода от насекомоядных млекопитающих обособляется отряд приматов. К середине этого периода широкое распространение получают и общие пред-ковые формы человекообразных обезьян и людей. К концу третичного периода встречаются представители всех современных семейств животных и растений и подавляющее большинство родов. Третичные млекопитающие: фенакодус, эогиппус, гиппарион, палео-транус, саблезубый тигр, оленеобразный жираф, гигантский носорог, меритерий, миоценовый слон. В это время начинается великий процесс остепнения суши, который привел к вымиранию одних древесных и лесных форм и выходу других на открытое пространство. В результате сокращения лесных площадей одни из форм антропоидных обезьян отступали в глубь лесов, другие спустились с деревьев на землю и стали завоевывать открытые пространства. Потомками последних являются люди, возникшие в конце третичного периода. Экосистемы начали приобретать современную структуру, в них складывались пищевые связи между различными классами и типами организмов. В четвертичном периоде наступило похолодание, что привело к оледенению значительной части поверхности Земли. На место теплолюбивой растительности пришла холодоустойчивая — травяная и кустарниковая. Вымерли многие древесные растения, образовались обширные открытые пространства — степи. Часть млекопитающих также исчезла в процессе эволюции, а некоторые группы, например, копытные, интенсивно развивались. Смена потеплений и похолоданий происходила неоднократно. Гигантские запасы льда на суше во время похолоданий приводили к понижению уровня Мирового океана, в результате чего возникли сухопутные мосты между материками. По этим участкам временной суши происходил обмен наземными животными и растениями. Все это определило тот видовой состав органического мира, который существует в настоящее время, создало современные экосистемы. Млекопитающие четвертичного периода: широконосый носорог, носорог-эласмотерий, гигантский броненосец, гигантский ленивец, мамонт, древний слон, древний зубр, гигантский торфяной олень, современный индийский слон. В четвертичный период, учшантропоген, происходила интенсивная эволюция приматов. От одной из групп обезьян (австралопитеков) еще в конце третичного периода отделились предки современного человека. В течение четвертичного периода вымирают мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, болыперогие торфяные олени и другие животные. Большую роль в вымирании крупных млекопитающих сыграли древние охотники. В процессе развития древнейших людей увеличивалось разнообразие видов деятельности, усиливалось воздействие на окружающую среду, биологические факторы эволюции играли все меньшую роль, а основное значение приобрели социальные, развивавшиеся с ростом сознания. Около 10 тыс. лет назад в умеренно теплых областях Земли наступила «неолитическая революция», связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. То есть возникли виды природопользования, коренным образом изменившие облик земных ландшафтов и во многом определившие трансформацию видового состава органического мира.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Основные этапы формирования биосферы» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
