Реферат: Возникновение жизни на Земле
Гипотеза А. И. Опарина.
ГипотезаА. И. Опарина. Наиболее существенная черта гипотезы А. И. Опарина —постепенное усложнение химической структуры и морфологического обликапредшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам.
Большоеколичество данных говорит о том, что средой возникновения жизни могли бытьприбрежные районы морей и океанов. Здесь, на стыке моря, суши и воздуха,создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений.Например, растворы некоторых органических веществ (сахаров, спиртов) обладаютбольшой устойчивостью и могут существовать неограниченно долгое время. Вконцентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовыватьсясгустки, подобные сгусткам желатина в водных растворах. Такие сгустки называюткоацерватными каплями или коацерватами (рис. 66). Коацерватыспособны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступаютхимические соединения, которые преобразуются в результате реакций, происходящихв коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду.
Коацерваты — это еще не живые существа. Они проявляют лишьвнешнее сходство с такими признаками живых организмов, как рост и обменвеществ с окружающей средой. Поэтому возникновение коацерватов рассматриваюткак стадию развития преджизни.
Развитиежизни на Земле.
Историю живых организмов на Земле изучают по сохранившимсяв осадочных горных породах остаткам, отпечаткам и другим следам ихжизнедеятельности. Этим занимается наука палеонтология. Для удобстваизучения и описания вся история Земли разделена на отрезки времени, имеющиеразличную длительность и отличающиеся друг от друга климатом, интенсивностьюгеологических процессов, появлением одних и исчезновением других группорганизмов и т. д.
Названия этих отрезков времени греческого происхождения.Самые крупные такие подразделения — зоны, их два — криптозой (скрытаяжизнь) и фанерозой (явная жизнь). Зоны делятся на эры (рис. 67). Вкриптозое две эры — архей (древнейший) и протерозой (первичнаяжизнь). Фанерозой включает в себя три эры — палеозой (древняя жизнь), мезозой(средняя жизнь) и кайнозой (новая жизнь). В свою очередь, эрыразделены на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части.
Криптозой.
По мнению ученых, планета Земля формировалась 4,5— 7 млрд.лет назад. Около 4 млрд. лет назад стала остывать и затвердела земная кора, наЗемле возникли условия, позволившие развиваться живым организмам.
Архей.
Архей — самая древняя эра, начался более 3,5 млрд. летназад и продолжался около 1 млрд. лет. В это время на Земле были уже довольномногочисленны цианобактерии, окаменевшие продукты жизнедеятельности которых — строматолиты— найдены в значительных количествах. Австралийскими и американскимиисследователями были найдены и сами окаменевшие цианобактерии. Таким образом,в архее уже существовала своеобразная «прокариотическая биосфера». Цианобактериямобычно для жизнедеятельности нужен кислород. Кислорода в атмосфере еще небыло, однако им, по-видимому, хватало кислорода, который выделялся прихимических реакциях, протекавших в земной коре. Очевидно, биосфера, состоящаяил анаэробных прокариот, существовала еще раньше. Важнейшим событием археяявилось возникновение фотосинтеза. Нам неизвестно, какие именно организмыявились первыми фотосинтетиками.
Протерозой.
Протерозойская эра — самая длинная в истории Земли. Онапродолжалась около 2 млрд. лет. Примерно через 600 млн. лет после началапротерозоя, около 2 млрд. лет назад, содержание кислорода достигло такназываемой «точки Пастера» — около 1% от его содержания в атмосфере,современной нам. Ученые считают, что такая концентрация кислорода достаточнадля того, чтобы обеспечить устойчивую жизнедеятельность одноклеточных аэробныхорганизмов.
Вспышкаразнообразия животных. Конец протерозоя,примерно 680 млн. лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разнообразиямногоклеточных организмов и появлением животных (рис. 68). До этого периоданаходки многоклеточных редки и представлены растениями и, возможно, грибами.Возникшая в конце протерозоя фауна получила название эдиакарской по местности вЮжной Австралии, где в середине XXв. в слояхвозрастом 650—700 млн. лет были обнаружены первые отпечатки животных.Впоследствии похожие находки были сделаны и на других материках. Эти находкипослужили причиной выделения в протерозое особого периода, получившего названиевенд (по названию одного из славянских племен, живших на берегу Белогоморя, где обнаружены богатые местонахождения представителей этой фауны).
Палеозой.
Палеозойская эра значительно короче предыдущих, она продолжаласьоколо 340 млн лет. Суша, представлявшая в конце протерозоя единыйсуперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные околоэкватора. Это привело к созданию большого числа мелких прибрежных районов,пригодных для расселения живых организмов.
К началу палеозоя у некоторых животных образовался внешнийорганический или минеральный скелет.
Кембрий.
Климат кембрия был умеренным, материки — низменными. Вкембрии животные и растения населяли в основном моря. На суше по-прежнему жилибактерии и сине-зелёные.
Кембрийский период ознаменовался быстрым распространениемпредставителей новых типов беспозвоночных животных, многие из которых имелиизвестковый или фосфатный скелет. Ученые связывают это с появлениемхищничества. Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы —представители простейших, имевших известковую или склеенную из песчинокраковину.
Ордовик.
В ордовике значительно увеличивается площадь морей. Вморях ордовика весьма разнообразны зеленые, бурые и красные водоросли.Идет интенсивный процесс образования рифов кораллами. Значительноеразнообразие наблюдается среди головоногих и брюхоногих моллюсков. В ордовикевпервые появляются хордовые.
Силур.
В конце силура наблюдается развитие своеобразных членистоногих— ракоскорпионов. К ордовику и силуру относится расцвет в моряхголовоногих моллюсков. Появляются новые представители беспозвоночных — иглокожие.
В силурийских морях начинается массовое распространениепервых настоящих позвоночных — панцирных бесчелюстных. В конце силура —начале девона начинается интенсивное развитие наземных растений. Выходятна сушу и животные. Одними из первых перешли из водной среды представители типачленистоногих — пауки, от иссушающего действия атмосферы ихзащищал хитиновый панцирь.
Девон.
В результате поднятия суши и сокращения морей климатдевона был более континентальный, нежели в силуре. В девоне появилисьпустынные и полупустынные области.
В морях обитали настоящие рыбы, вытеснившие панцирныхбесчелюстных. Среди них были хрящевые рыбы (современные представители — акулы),появились и рыбы с костным скелетом.
В девоне на суше появляются первые леса из гигантских папоротников,хвощей и плаунов. Новые группы животных начинают завоевывать сушу.Представители членистоногих, вышедшие на сушу, дают начало многоножкам ипервым насекомым. В конце девона потомки рыб выходят на сушу, образуя первыйкласс наземных позвоночных — земноводных (амфибий).
Карбон.
В каменноугольномпериоде, или карбоне, происходит заметное потепление и увлажнение климата. Вжарких, тропического типа болотистых лесах произрастают громадные (высотой до<st1:metricconverter ProductID=«40 м» w:st=«on»>40 м</st1:metricconverter>)папоротники, хвощи и плауны. Помимо этих растений, размножающихся спорами, вкарбоне начинают распространяться голосеменные растения, возникшие еще в концедевона. Их семя было покрыто оболочкой, предохранявшей от высыхания.Вовлажных и теплых болотистых лесах исключительного расцвета и разнообразиядостигли древнейшие земноводные — стегоцефалы. Появляются первые отряды крылатыхнасекомых — тараканы, длина тела которых достигает <st1:metricconverter ProductID=«10 см» w:st=«on»>10 см</st1:metricconverter>, и стрекозы, некоторыевиды которых имели размах крыльев до <st1:metricconverter ProductID=«75 см» w:st=«on»>75 см</st1:metricconverter>.
Пермь.
Дальнейшее поднятие сушипривело в перми к развитию засушливого климата и похолоданию. Влажные и пышныелеса остаются только в районе экватора; постепенно вымираютпапоротникообразные. Им на смену приходят голосеменные растения.
Сухость климата способствовала исчезновению земноводных —стегоцефалов. Зато значительного разнообразия достигают древнейшиепресмыкающиеся, возникшие еще в конце карбона.
Мезозой.
Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Ихрасцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру.
Триас.
В триасесильно сокращаются площади внутриконтинентальных водоемов, развиваются пустынныеландшафты. В условиях засушливого климата вымирает множество сухопутныхорганизмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой. Вымираетбольшинство земноводных, почти полностью исчезают древовидные папоротники,хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном циклекоторых нет стадий, связанных с водой. Среди растений в триасе сильногоразвития достигают голосеменные, среди животных — пресмыкающиеся.Уже в триасе возникают первые представители теплокровных — мелкие примитивныемлекопитающие и птицы.
Юра.
В юре происходит некоторое расширение площадей тепловодныхморей. В морях весьма многочисленны головоногие моллюски — аммониты и белемниты.
Весьма разнообразны морские пресмыкающиеся. Помимоихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры — животные с широкимтуловищем, длинными ластами и змеевидной шеей. Морские пресмыкающиеся как бы поделили между собой пищевыересурсы: плезиозавры охотились на мелководьях прибрежной зоны, а ихтиозавры —в открытом море. В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду.Разнообразие летающих насекомых создавало условия для развития насекомоядныхлетающих ящеров. Мелкими летающими ящерами стали питаться крупные ящеры.Летающие ящеры просуществовали до конца мела.
Мел.
Меловой период (или мел) назван в связи с образованиеммела в морских отложениях того времени. Он возник из остатков раковинокпростейших животных — фораминифер. В этом периоде возникают и чрезвычайнобыстро распространяются покрытосеменные растения, вытесняются голосеменные. Широкоераспространение насекомых и появление первых покрытосеменных растений привелосо временем к связи между ними. У покрытосеменных возник цветок — органразмножения, привлекающий насекомых окраской, запахом и запасами нектара.Насекомые, питаясь нектаром, стали переносчиками пыльцы. Перенос пыльцынасекомыми по сравнению с ветроопылением приводит к меньшей растрате гамет.
В конце мела климат изменяется в сторону резкойконти-нентальности и общего похолодания. В морях вымирают аммониты ибелемниты, а вслед за ними и питавшиеся ими морские ящеры — плезиозавры иихтиозавры. На суше стала сокращаться влаголюбивая растительность, служившаяпищей растительноядным динозаврам, что привело к их исчезновению; вымерли ихищные динозавры. Из пресмыкающихся лишь в экваториальных областях сохранилиськрупные формы — крокодилы, черепахи и гаттерии. Большинство выживших пресмыкающихся(ящерицы, змеи) были небольших размеров.
В условиях резко континентального климата и общего похолоданияисключительные преимущества получили теплокровные — птицы имлекопитающие, чей расцвет относится к следующей эре — кайнозою.
Кайнозой.
Кайнозойская эра — это расцвет цветковых растений, насекомых,птиц и млекопитающих.
Она началась около 66 млн. лет назад и продолжается до настоящеговремени.
Палеоген.
Первый период кайнозоя млекопитающие заменилипресмыкающихся, заняв их экологические ниши на земле, птицы сталигосподствовать в воздухе. В течение этого периода формируется большинствосовременных групп млекопитающих — насекомоядные, хищные, ластоногие, китообразные,копытные. Появились первые примитивные приматы лемуры а затем и настоящие обезьяны.
Неоген.
В неогене климат стал более холодным и сухим. Тропическиеи саванновые леса, росшие некогда в умеренной зоне от современной Венгрии доМонголии, сменяются степями. Это привело к широкому распространению злаковыхрастении, которые стали источником пищи для травоядных млекопитающих. Б этомпериоде сформировались все современные отряды млекопитающих, появились первыечеловекообразные обезьяны.
Антропоген.
Последний период кайнозоя — антропоген — это тот геологическийпериод, в котором живем и мы. Его название обусловлено тем, что именно в этомпериоде появился человек. В антропогене выделяют два века (не столетия,а века в геологическом смысле) — плейстоцен и голоцен. В течениеплейстоцена наблюдались очень сильные изменения климата — произошли четырегигантских оледенения, сменявшихся отступлением ледников.
Отрицательные температуры в зоне оледенения приводили ктому, что пары воды конденсировались в виде снега, а таяние льдов и снеговежегодно давало меньше воды, чем выпадало снега. Накопление гигантских запасовльда на суше привело к существенному понижению уровня Мирового океана (на 60—90м).
В Старом Свете (за исключением Мадагаскара) человек расселился,как минимум, 500 тыс. лет назад, а возможно, значительно раньше. Передпоследним оледенением (около 35—40 тыс. лет назад) через сухопутный мост врайоне современного Берингова пролива древние охотники из Азии перешли вСеверную Америку, которую заселили до Огненной Земли. К началу голоцена, когданачалось глобальное потепление и таяние ледников, вымерли многие крупныемлекопитающие — мамонты, шерстистые носороги, пещерный медведь. По-видимому,это вымирание было обусловлено не только изменениями климата, но и активнойдеятельностью человека.
Около 10 тыс. лет назад вумеренно теплых областях Земли (Средиземноморье, Ближний Восток, Индия, Китай,Мексика, Перу и др.) наступила «неолитическая революция», связанная с переходомчеловека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Началосьодомашнивание животных и введение растений в культуру.
Бурная деятельность человека:распашка земель, раскорчевка и выжигание лесов, стравливание пастбищ ивытаптывание травостоев домашними животными — привела к вымиранию илисокращению ареалов многих степных животных (тур, тарпан и др.), к расширениюплощадей пустынь (Сахара, Каракумы, Такла-Макан), появлению подвижных песков.
Все это определило тот видовой состав органического мира,который существует в настоящее время, повлияло на современное географическоераспространение организмов, создало их современные сообщества. Огромную роль врасселении видов и видообразовании сыграли как сухопутные мосты, так и изоляцияледниками. Множество видов и подвидов сформировались в течение плейстоцена иголоцена.