Конспект урока: Основные этапы эволюции (архей, протерозой, палеозой)

Рис. 1. Окаменелая раковина моллюска

Многообразие и разнообразие видов животных и растений, которые мы видим вокруг, возникли не сразу и не в далёком прошлом. Биологическое развитие жизни на Земле началось 4 млрд лет назад. За это время планета не раз меняла свой облик. Суша не раз меняла свои очертания, на месте морей появлялись горы.

Рис. 2. Окаменелый скелет ископаемой рыбы Прискакары

Всё это сопровождалось глобальными изменениями климата. Поскольку каждый организм приспособлен к определённой среде, непрерывно изменяющиеся условия могли стать причиной изменения органического мира. Подверженные эволюционным процессам организмы усложнялись, развивались, многообразие форм жизни росло. Некоторые виды вымирали, не сумев приспособиться. 

Рис. 3. Окаменелый аммонит

Изучением истории развития жизни на Земле занимается палеонтология. Палеонтология изучает ископаемые остатки, предположительно принадлежавшие каким-либо организмам. Это могут быть твёрдые скелетные структуры, окаменелости, отпечатки на поверхности отложений, следы и копролиты.

Рис. 4. Следы древних папоротников на горной породе

Учёные разбивают историю Земли на определённые промежутки времени. По степени геологической и палеонтологической изученности выделяют две неравные части — эоны.

Далее эоны разбивают на определённые промежутки времени: эры → периоды → эпохи (отделы). 

Границами эр и периодов служат крупные глобальные геологические, климатические и экологические изменения. В планетарных масштабах времени это небольшие промежутки, в которые заканчиваются обширными вымираниями растений и животных, вслед за которыми следуют интенсивные процессы видообразования.

Рис. 5. Периоды палеозоя

Фанерозой: палеозойская эра

Палеозой продолжался около 289 млн. В эпоху бурных геологических изменений на планете процветала жизнь. Животный и растительный миры развивались чрезвычайно активно, были представлены большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигла жизнь в морях.

Всю эру делят на шесть периодов, которые представлены на схеме в хронологическом порядке.

• Кембрий

Жизнь развивается в водной среде. Появляются организмы с минерализованным скелетом. Происходит расцвет морских беспозвоночных. Увеличивается количество видов многоклеточных водорослей: зелёные, бурые, золотистые и т. д.

Рис. 6. Трилобиты

• Ордовик

Территория морей увеличивается за счёт погружения суши. Климат в это время умеренный. 

Этот период связан с господством трилобитов — примитивных членистоногих животных (рис. 6).

Ароморфозы, которые привели к появлению этих животных: 

• появление хитинового покрова (роль наружного скелета);
• появление членистых конечностей;
• тело разделено на отделы.

Рис. 7. Изображение древнего бесчелюстного позвоночного животного. Предок миксин и миног

Ароморфозы, которые приводят к появлению первых беспозвоночных животных:

• появление хорды;
• появление трубчатой нервной системы;
• появление брюшной аорты (впоследствии сердца).

В ископаемых ордовика находят останки граптолита — переходной формы между беспозвоночными и позвоночными. В это же время появляются первые позвоночные животные — бесчелюстные.

За счет деятельности одноклеточных водорослей и бактерий начинает формироваться почва.

Рис. 8. Ракоскорпионы — обитатели морей силура

• Силур

Климат становится более сухим. Моря отступают, площадь суши увеличивается. Формируются горные системы — Скандинавская и Саяны. Появляются первые наземные животные — скорпионы, дышащие атмосферным воздухом. Иногда они достигали 2 м, были хищниками.

Рис. 9. Риниофит, компьютерная модель

В конце периода вымирают трилобиты из-за климатических изменений: повышение температуры воды, уменьшение площади морей.

Одно из самых важных событий этого 

периода — выход растений на сушу благодаря появлению риниофитов. Данная группа растений имела примитивную проводящую систему. Затем появились псилофиты.

Рис. 10. Древние папоротники, плауны девона

• Девон

Этот период палеозоя характеризуется глобальными изменениями климата. В результате поднятия суши температура стала резко меняться в зависимости от времени суток и от сезона. Появились большие по площади пустыни и полупустыни. Концентрация кислорода в атмосфере достигла 21 %.

Моря отступали, живые организмы стали всё более активно осваивать сушу. Благодаря ароморфозам растения смогли приспособиться к новым условиям среды. 

Рис. 11. Пятипалая конечность (слева) и плавник кистепёрой рыбы (справа)

• Дифференцировка тканей и органов

Теперь разные части растений выполняли разные функции: корни поглощали воду, а листья синтезировали органические вещества. В водной среде этого не требовалось, ведь среда была однородная.

Так, на суше появились плауны, хвощи, папоротники, в жизненном цикле которых преобладало спорофитное поколение, а половое размножение предполагало наличие воды. Гаметофит был недоразвит.

Рис. 12. Латимерия — кистепёрая рыба нашего времени

В морях господствовали челюстные рыбы. В большинстве представлены хордовыми, но были и другие представители всех ныне существующих систематических групп. Среди них появилась группа кистепёрых рыб. У них помимо лёгких наблюдался лёгочный мешок (вырост кишки), а плавник напоминал конечность. 

От кистепёрых рыб берут начало ихтиостеги, которые являются предками земноводных. В конце периода от них произошли настоящие земноводные — стегоцефалы (лабиринтодонты).

Рис. 13. Стегоцефал — переходная форма между рыбами и земноводными

Каменный уголь — это останки древних папоротников, хвощей и плаунов, которые достигали 40 м. Именно в карбоне они достигли расцвета. 

Тёплый и влажный климат поспособствовал расселению на суше стегоцефалов. Появились первые рептилии — котилозавры. Широкое распространение на суше получили насекомые, в воде — кораллы, моллюски. Размах крыльев стрекозы меганевры в то время составлял 1 м.

Рис. 14. Кордаит — первое голосеменное

В конце периода температура среды начинает падать, что приводит к появлению хвойных растений и примитивных голосеменных. 

• Пермь

Засушливый и более холодный климат приводит к вымиранию земноводных. Пресмыкающимся позволяют выжить ряд крупных изменений в строении и физиологической активности:

Рис. 15. Комплекс наземных позвоночных начала поздней перми. Палеонтологический музей им. Ю.А.Орлова, Москва

• появление зародышевых оболочек, что повышает шансы эмбриона на выживание;
• внутреннее оплодотворение;
• прямое развитие зародыша;
• всасывающий тип лёгочного дыхания за счёт грудной клетки;
• вторичные тазовые почки (происходит всасывание воды обратно в кровь);
• усложнение коры больших полушарий, появление условных рефлексов.

Древние споровые растения вымирают по той же причине, что и стегоцефалы. Голосеменные начинают процветать, так как их размножение не зависит от влаги.