ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

РОЗДІЛ ІІІ ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЧНОГО СВІТУ

ТЕМА 2. ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК І РІЗНОМАНІТНІСТЬ ОРГАНІЧНОГО СВІТУ

§ 45. ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Терміни і поняття: радіоізотопний метод; геохронологічна шкала; еоми; ери; періоди; епохи.

Методи вивчення історії Землі. Історію Землі вивчають за допомогою комплексу різноманітних методів. Найважливішим у геологічних і палеонтологічних дослідженнях є послідовне визначення віку шарів землі від верхніх до нижніх (мал. 204). Найпоширенішим методом цих досліджень є радіоізотопний – за періодом радіоактивного напіврозпаду урану, що перетворюється на свинець. Співвідношення цих двох елементів у геологічній породі й визначає її вік. Точність методу висока – кілька мільйонів років. Зважаючи на вік стародавніх порід, помилка становить менше відсотка. Вік молодших шарів Землі визначають за співвідношенням інших радіоактивних елементів або за вмістом Карбону 14С, який накопичується в органічних рештках (кістках і зубах хребетних та панцирах молюсків й інших безхребетних).

Дуже важливі для відтворення історії Землі й біологічні дані. Про часи панування прокаріотів і одноклітинних еукаріотів розповідають так звані біогенні осадові породи, що сформувалися із залишків тварин і рослинних організмів або продуктів їх життєдіяльності. За хімічним складом їх поділяють на карбонатні, кременисті й фосфатні породи, а також вугілля. Пізніші відрізки історії планети і життя на ній досліджують або за різноманітними відбитками, або за знахідками скам’янілих організмів чи їх твердих часток – фрагментів скелета, кісток, навіть окремих зубів (мал. 205), за якими можна відтворити зовнішній вигляд тварини чи рослини,

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 204. Залягання шарів землі різного віку (за віссю ординат – млн років).

Встановити її систематичну приналежність, визначити вік і період існування. Цей напрям дослідження, як ви вже знаєте, дістав назву біостратиграфїі.

Короткий нарис історії Землі й життя на ній. Комбінація різноманітних методів у кінцевому підсумку дає змогу досить докладно відновити події, що відбувалися на нашій планеті мільярди років тому (табл. 18).

Абсолютний вік Землі й усієї Сонячної системи, визначений за співвідношенням ізотопів, становить близько 4,6 млрд років. З них ледь більше 1 млрд років припало на час безжиттєвого

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 205. Викопні рештки: а-в – відбитки стародавніх рослин; г – скам’янілі рештки стародавніх морських безхребетних, що утворюють окремий тип Плечоногі; г – викопний молюск амоніт; д – скам’янілий зуб мамонта.

Примітка. Рожевим кольором заповнені періоди повної переваги, світло-рожевим – часткової присутності, білим – відсутність існування нашої планети. Про це свідчить наявність у шарах Землі віком від 4,6 до 3,6 млрд років винятково магматичних порід. Таке доводить: у ті часи на Землі відбувалася активна вулканічна діяльність, а життя ще не існувало (мал. 206). Атмосфера була повністю позбавлена кисню й складалася з парів сірководню, аміаку, чадного газу, води. У ній постійно відбувалися грозові розряди. Інтенсивне ультрафіолетове випромінювання пронизувало не тільки гази, що огортали планету, а й верхні шари води. Під впливом цих факторів постійно синтезувалися органічні сполуки, які поступово накопичувалися й згодом утворили первинний бульйон.

Тільки у шарах Землі віком порядку 3,5 млрд років стали з’являтися найдавніші осадові породи біологічного походження (мал. 207). Особливий інтерес викликають знахідки вуглецевих мінералів, у яких співвідношення ізотопів І2С і 14С дає підставу припустити наявність примітивного фотосинтезу. Крім того, у шарах осадових порід були виявлені сліди перших викопних мікроорганізмів, які в палеонтології прийнято називати мікрокопалинами (мал. 208). Вони містяться у прадавніх породах у такій великій кількості, що можна в конкретному шарі сантиметр за сантиметром відстежити зміну їх складу й таким чином установити, з якою швидкістю йшла еволюція. Вважається, що саме в інтервалі від 3,9 до 3,6 млрд років тому і відбувалася хімічна еволюція, яка спричинила появу протобіонтів. Із них згодом (3,5-3 млрд років тому) утворилися перші анаеробні прокаріо – тичні організми – архебіонти, які є спільними предками усіх нині існуючих організмів.

Період наступного мільярда років (3-2 млрд років тому) можна назвати періодом царювання прокаріотів. У його першій половині на Землі існували в основному гетеротрофні анаеробні бактерії, що живилися речовинами з первинного бульйону. Потім виникли хемотрофи й фотосинтезуючі бактерії. Останні здійснювали фотосинтез, який не супроводжувався виділенням кисню (пригадайте: нині існує безліч видів бактерій, у яких фотосинтез відбувається зовсім інакше, ніж у вищих рослин). Тільки наприкінці цього проміжку історії Землі масово з’явилися ціанобактерії (пригадайте, їх ще називають синьо-зеленими водоростями), у яких фотосинтез відбувався так само, як і у вищих рослин, за допомогою хлорофілу і супроводжувався виділенням кисню. Різке збільшення біомаси ціанобактерій змінило склад атмосфери, яка протягом 2-2,2 млрд років тому перетворилася з відновної, що містить аміак і сірководень, у кисневу окисну. Це призвело до масової загибелі анаеробних прокаріотів.

Наведені міркування – не вигадки вчених, а результат скрупульозного аналізу фактичного матеріалу, знахідок викопних мікроорганізмів і слідів їх життєдіяльності у вигляді відкладень (головним чином особливих форм вапняку), а також деяких мінералів, що містять сполуки Феруму.

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 206. Вигляд земної поверхні у період формування первинного бульйону.

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 207. Щільні шаруваті утворення в товщах вапняку є наслідком відкладання ціанобактерій та одноклітинних водоростей, що жили на Землі більш ніж мільярд років тому.

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 208. Форамініфери – одна з груп одноклітинних організмів, що мають твердий скелет.

На наступному етапі (від 2 до 1 млрд років тому) відбулося різке збільшення кількості різноманітних аеробних прокаріотів. У другій половині цього проміжку часу з’явилися еукаріоти і розвинулося статеве розмноження. Мимоволі виникає запитання: що дає вченим підставу вважати, що ці нові одноклітинні організми справді були саме еукаріотами, адже у мікрокопалинах не можна розгледіти будову клітини, побачити ядро або мітохондрії? Виявляється, розв’язати цю проблему зовсім нескладно – до кінця цього мільярда років мікрокопалини настільки збільшилися у розмірах, що стали порівнянними із сучасними одноклітинними еукаріотами (пригадайте: об’єми клітин прокаріотів і еукаріотів відрізняються у тисячі разів).

Багатоклітинні організми – це продукт останнього мільярда років розвитку Землі. За період з 1 до 0,5 млрд років тому з’явилися багатоклітинні водорості й зародилося багато груп безхребетних тварин. Друга половина цього проміжку часу стала періодом розвитку хребетних тварин і судинних рослин.

Літопис історії життя на Землі. Історія Землі – не лише сукупність таких епохальних геологічних подій, як формування земного ядра, утворення літосфери, гідросфери й атмосфери, поява океанів і материків, а й більш окремі явища: зміни хімічного складу гідросфери й атмосфери, рух материків і океанів, коливання температури (потепління, похолодання). Кожна з таких подій призводила спочатку до масових вимирань живих організмів, а потім – до появи нових їх видів і груп. За цими подіями була побудована геохронологічна шкала Землі (табл. 19) – своєрідний календар геологів і палеонтологів. У ній історію життя на нашій планеті поділено на ряд проміжків часу від сотень тисяч до сотень мільйонів років, і кожний з них відображує певну геологічну або еволюційну подію.

Історію життя на Землі поділяють на два дуже великих нерівних за тривалістю проміжки часу – еони. Перший – Докембрій (його ще називають первинним періодом) охоплює величезний часовий відрізок від 3,6 до 0,6 млрд років і складається з двох ер – Архею (від. грец. археіос – давній) і Протерозою (від. грец. протерос – більш ранній і зое – життя). В Археї на Землі жили головним чином одноклітинні організми, а в Протерозої вже з’явилися водорості й м’якотілі (позбавлені будь-якого твердого скелета) багатоклітинні тварини (мал. 209), які не залишили жодних слідів в осадових породах. Тому “первинний період” ще називають часом схованого життя.

Набагато більший інтерес для дослідження еволюції являє другий еон – Фанерозой (від грец. фаерос – явний і зое). Це час існування багатоклітинних тварин і рослин, який розпочався з появи величезної кількості різноманітних молюсків та інших морських безхребетних з твердим панциром.

Таблиця 19

Геохронологічна шкала Період Епоха

Еон

Epa

Період

Епоха

Проміжок часу (млн років)

Характерні події

Фанерозой

Кайнозой

Четвертинний

Голоцен

Плейстоцен

Від 0,012 до нашого часу

0,012-2,6

Виникнення людини сучасного типу

Виникнення видів сучасних ссавців і птахів

Третинний

2,6 – 65,5

Утворення сучасних родів, родин, рядів птахів і ссавців, формування сучасної флори

Палеозой

Крейдовий

65,5-146

Вимирання динозаврів, поява перших приматів та розвиток квіткових рослин і комах

Юрський

146-200

Панування динозаврів, поява перших птахів і перших покритонасінних рослин

Тріасовий

200-251

Панування давніх плазунів, поява перших ссавців. Поширення голонасінних рослин

Пермський

251-299

Вимирання близько 95% усіх видів, що жили на той момент. Початок панування рептилій, поява голонасінних рослин

Карбоновий

299 – 359

Поява перших рептилій, деревоподібних папоротей і літаючих комах

359 -416

Поява перших амфібій, панування щелепоротих риб, поява лісів з мохів, плаунів і папоротей

Силурійський

416 – 444

Вихід рослин і безхребетних на суходіл

Ордовикський

444 – 488

Поява перших хребетних – безщелепних тварин і перших судинних рослин

Кембрійський

488 – 542

Розвиток безхребетних, поява хордових

Докембрійський

Архей отерозой

600- 2500

Поява еукаріотів. багато – клітинних рослин і тварин

2500 -3600

Зародження життя,

Поява прокаріотів, панування

Бактерій

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 209. М’якотілі тварини Докембрію, які не залишили майже ніяких викопних решток.

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 210. Хребетні

Тварини з твердим скелетом Фанерозою (Мезозойський період). Численні викопні рештки у датованих шарах дали геологам змогу поділити цей відрізок історії життя на Землі на три ери, межі яких проходять найбільш значущими еволюційними подіями – глобальним вимиранням одних груп організмів і розвитком інших. Ери поділяють на періоди, а періоди – на епохи.

Палеозой (від грец. палаіос-прадавній ізо) і Мезозой (від грец. мезо – середній і зое) – дві перші ери Фанерозою (мал. 210), які ще називають вторинним періодом, – становлять 340 і 170 млн років відповідно. У цей проміжок історії розвитку Землі відбулася інтенсивна еволюція багатоклітинних тварин. У результаті її утворилися представники всіх сучасних типів і класів царств тварин і рослин. Еволюція чітко йшла від примітивних організмів до більш складних. Наприклад, перші хордові з’явилися на самому початку Фанерозою – у Кембрійському періоді близько 488 млн років тому, безщелепні рибоподібні – в Ордовикському періоді близько 440 млн років тому; щелепні риби й амфібії – у Девонському періоді близько 360 млн років тому, примітивні яйцекладні ссавці – у Тріасовому періоді близько 200 млн років тому і птахи – у Юрському періоді близько 146 млн років тому.

Подібнаситуаціяспостерігаєтьсяізрослинами. Перші судинні рослини з’явилися в Ордовикському періоді 440 млн років тому, деревоподібні папороті панували на Землі на межі Палеозою й Мезозою – близько 220- 200 млн років тому, розквіт голонасінних припав на Тріасовий і Юрський періоди 200-140 млн років тому, а початок еволюційного піднесення квіткових рослин – на Крейдовий період близько 65 млн років тому.

Важливою подією цього історичного відрізку часу, що відіграла ключову роль для подальшої еволюції тварин і рослин, став вихід живих істот на суходіл. Спочатку це відбулося у Силурійському періоді (416 млн років тому), коли першопо – селенцями стали примітивні судинні рослини й членистоногі (скорпіони й павуки), а потім – у Девонському (420- 360 млн років тому) і Карбоновому періодах (360-300 млн років тому), коли суходіл заселили амфібії та рептилії.

Кайнозой (від грец. каїнос – новий і зое) – остання ера геологічної історії Землі, час розвитку сучасної флори і фауни. У цю еру максимального розвитку досягли ссавці, птахи, костисті риби, комахи і квіткові рослини.

Прадавня частина Кайнозою, або третинний період, тривала від 66 до 3 млн років тому. У цей час утворювалися сучасні родини й роди птахів і ссавців. Нинішній етап розвитку Землі – четвертинний період – розпочався близько 3 млн років тому. Саме у цей період часу утворилася більшість сучасних видів птахів і ссавців, з’явився вид Homo sapiens – людина розумна. Саме тому цей період ще називають антропогеном (від грец. антропос – людина і генезіс).

Отже, еволюція на нашій планеті відбувається дедалі швидшими темпами. Для того щоб на Землі зародилося життя, знадобилося від 1 до 1,5 млрд років, щоб з’явилися еукаріоти й виник статевий процес – ще близько 1 млрд років. На те, щоб з’явилися перші багатоклітинні, пішло ще близько 800 млн років. Хребетні виникли через 600 млн, а ссавці – через 200 млн років. Саме тому геохронологічну шкалу краще уявляти не у вигляді драбини зі сходами різної висоти, а у вигляді спіралі, що розкручується (мал. 211).

Історію Землі відповідно до геологічних і еволюційних подій поділяють на ряд часових відрізків різної тривалості. При цьому в еволюції життя зазвичай виділяють два головних періоди: час схованого життя, коли еволюціонували одноклітинні організми, виникли багатоклітинні м’якотілі тварини і водорості, і набагато коротший період еволюції багатоклітинних вищих рослин і тварин з твердим скелетом.

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Мал. 211. Геохронологічна шкала у вигляді спіралі.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ. ПЕРІОДИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ - Біологія