История развития органического мира

О возникновении жизни на Земля (планета) и начальных этапах её развития можно только строить гипотезы (например, — А. И. Опарина о происхождении жизни). Биологической эволюции предшествовал длительный этап эволюции химической, связанный с появлением в водных бассейнах аминокислот, белков и др. органических соединений. Первичная атмосфера, по-видимому, состояла преимущественно из метана, углекислого газа, водяного пара, водорода; кислород находился в связанном состоянии. На одном из этапов развития сложные органические молекулы приобрели способность создавать себе подобные, т. е. превратились в первичные организмы; она по-видимому, состояли из белка и нуклеиновых кислот и обладали способностью к наследственной изменчивости (см. Мутация). Под действием естественного отбора выживали более совершенные первичные живые организмы, вначале питавшиеся за счёт органических веществ (гетеротрофные организмы). Позднее возникли организмы, способные синтезировать путём хемосинтеза или фотосинтеза из неорганических веществ органические (автотрофные организмы). Побочный продукт фотосинтеза — свободный кислород — накапливался в атмосфере. После возникновения автотрофных организмов появились широкие возможности для эволюции растений и животных.

  История жизни восстанавливается по остаткам животных и растений и следам их жизнедеятельности, сохранившимся в осадочных и очень редко в метаморфических горных породах. Ископаемые остатки организмов, некогда населявших Земля (планета), служат своеобразной летописью развития жизни на Земля (планета) в течение многих млн. лет. Эта геологическая летопись крайне не совершенна и отличается неполнотой, т.к. большое число организмов, особенно бесскелетных, исчезло бесследно. Огромный по времени докембрийский этап — криптозой (около 3 млрд. лет) — палеонтологически документирован очень слабо.

  Наиболее древние следы жизнедеятельности организмов обнаружены в породах архея, возраст которых определяется от 2,6 до 3,5 и более млрд. лет; они представлены остатками бактерий и сине-зелёных водорослей. Более разнообразны органические остатки, найденные в породах протерозоя, который был временем господства бактерий и водорослей. В нижнем протерозое представлены преимущественно продукты жизнедеятельности водорослей (строматолиты) и бактерий (в частности, железобактерий, образовавших некоторые залежи руд). По-видимому, в протерозое возникли первые многоклеточные животные, т.к. в отложениях конца протерозоя (вендский комплекс, Эдиакара в Южной Австралии и др.) найдены отпечатки и ядра ряда бесскелетных животных — губок, медуз, кораллов, червей и некоторых др. организмов неясного систематического положения. По преобладанию остатков медуз конец протерозоя называют «веком медуз». По-видимому, в протерозое существовали и др. организмы, т.к. в отложениях раннего палеозоя найдены остатки и следы жизнедеятельности представителей почти всех типов животного царства, свидетельствующие о том, что возникновение и становление многих типов произошло значительно раньше. Возможно, что все организмы протерозоя ещё не имели твёрдого скелета и поэтому известно о них очень мало. К концу криптозоя произошли крупные палеогеографические изменения, связанные с завершением байкальского тектонического цикла. Вероятно, к этому же времени изменился состав атмосферы в результате широкого развития фотосинтезирующих растений (увеличилось содержание кислорода и соответственно уменьшилось количество углекислого газа) и химический состав морской воды.

Поздний протерозой (венд, или эдиакарий): 1 — водоросли; 2 — губки; 3, 6 — кишечнополостные: 3 — медузы, 6 — восьмилучевые кораллы; 4, 8 — кольчатые черви; 5 — иглокожие (неясного систематического положения); 7 — членистоногие (неясного систематического положения); 9 — строматолиты — продукты жизнедеятельности синезелёных водорослей.

  Исключительно важным событием в истории развития органического мира было появление на рубеже докембрия и фанерозоя ряда групп организмов, обладавших органическим или минеральным скелетом. Многочисленные органические остатки из отложений фанерозоя позволяют не только восстанавливать историю развития органического мира, но и подразделять её на определённые этапы (эры, периоды и т.д.), помогают производить палеогеографическую реконструкцию (определять границы морей и континентов, климатических зон, восстанавливать историю морских бассейнов и материков, выяснять образ жизни и условия существования организмов в прошлом).

  Эволюция протекала как процесс приспособительный, или адаптивный, и основными его факторами были наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Конкретные пути эволюции были различными. Иногда происходили очень крупные качественные преобразования организмов (например, появление теплокровности), обычно называемые ароморфозами (или арогенезами), которые приводили к общему повышению организации, возникновению принципиально новых связей со средой. Более обычным путём эволюции было формирование приспособлений, не связанных с какими-либо существенными изменениями организации, но способствовавших более широкому расселению организмов и приспособлению к более разнообразным условиям (идиоадаптации). Ароморфозы и идиоадаптации являются двумя сторонами одного и того же процесса приспособления.

  Изучение организмов геологического прошлого позволило установить неодинаковую скорость эволюции как в целом, так и в пределах разных типов растений и животных; эволюция, как правило, шла от простого к более сложному, но иногда в связи с приспособлением к иному образу жизни (малоподвижному, паразитическому) более сложные формы давали начало более простым; новые группы обычно возникали из относительно простых, неспециализированных форм; развитие одних форм всегда сопровождалось вымиранием других, менее приспособленных; эволюция в целом монофилетична (см. Монофилия) и, как всякое развитие, — процесс необратимый.

  Палеозойская эра по характеру органического мира отчётливо разделяется на два этапа. Для первого этапа (кембрий, ордовик и силур), совпадающего с каледонским тектоническим циклом, характерны преимущественно морские организмы. Продолжают существовать различные микроорганизмы и синезелёные водоросли; появляются фораминиферы (агглютинирующие), радиолярии, археоциаты, губки, мшанки, кишечнополостные, моллюски, членистоногие, иглокожие. Особенно характерны табуляты, ругозы, эндоцератоидеи, актиноцератоидеи, трилобиты, плеченогие, морские пузыри и граптолиты. В ордовике появляются первые позвоночные — бесчелюстные рыбообразные с двухкамерным сердцем и просто устроенным головным мозгом, защищенным впервые возникшей мозговой капсулой. Дальнейшее развитие морских позвоночных шло по пути усложнения головного мозга (цефализация), кровеносной системы и всех остальных органов. В конце силура и в начале девона, когда на значительной территории Земля (планета) морской режим сменяется континентальным (конец каледонского цикла), многие представители названных групп вымирают. В конце силура одновременно появляются первые настоящие рыбы, имеющие челюсти.

II. Ранний палеозой (кембрий, ордовик, силур): 1 — археоциаты; 2, 3 — кишечнополостные; 2 — одиночные четырёхлучевые кораллы (ругозы), 3 — медуза; 4 — членистоногие (трилобит); 5, 6 — моллюски: 5 — головоногий, 6 — брюхоногий; 7 — брахиоподы; 8, 9 — иглокожие: 8 — цистоидеи, 9 — морские лилии; 10 — полухордовые (граптолит); 11 — бесчелюстные рыбообразные.

  Второй этап — поздний палеозой, совпадает с герцинским тектоническим циклом и характеризуется дальнейшей эволюцией органического мира, появлением и широким распространением наземных растений и животных. В начале девона распространилась первая наземная флора — псилофитовидная, в состав которой входили также примитивные плауновидные, членистостебельные и прапапоротники; в начале позднего девона эта флора сменилась археоптерисовой (названа по характерному растению — археоптерису). Появляются первые насекомые и наземные хелицеровые (скорпионы, пауки, клещи). В морях резко сокращается количество трилобитов и граптолитов, но возникает ряд новых групп, в частности аммонитоидеи из головоногих. Особенно характерно для девона появление и быстрое развитие рыб (панцирных, лучепёрых, кистепёрых, двоякодышащих), в связи с чем девонский период иногда называют «веком рыб». Существенным преимуществом рыб по сравнению с бесчелюстными было наличие челюстей и более сложного мозга, состоявшего из 5 отделов.

Поздний палеозой (девон, карбон, пермь): 1 — кишечнополостные (одиночные и колониальные кораллы — ругозы); 2, 3 — моллюски: 2 — брюхоногий, 3 — головоногий (гониатит); 4 — брахиоподы; 5, 6 — иглокожие: 5 — морская звезда, 6 — морские лилии; 7—9 — рыбы: 7 — кистепёрая, 8 — панцирная, 9 — хрящевая; 10 — земноводное; 11—13 — пресмыкающиеся: 11 — иметродон, 12 — скутозавр, 13 — иностранцевия; 14—18 — растения: 14 — псилофиты, 15 — членистостебельные (каламиты), 16 — плауновидные (лепидодендроны и сигиллярии), 17 — папоротники, 18 — кордаиты.

  В конце девона от кистепёрых произошли первые наземные четвероногие — лабиринтодонты, относимые к земноводным; по-видимому, их размножение, так же как у современных форм, было тесно связано с водой, в которой развивались личинки и проходил дальнейший метаморфоз; газообмен осуществлялся примитивными лёгкими и влажной кожей; передний отдел головного мозга, возможно, был разделён на два полушария.

  Конец палеозоя (карбон и пермь) был этапом завоевания суши разными группами организмов и в первую очередь растениями. Развилась растительность лесного типа, в которой господство принадлежало споровым растениям — плауновидным, членистостебельным и примитивным голосеменным (кордаитовыми птеридоспермам). В среднем и позднем карбоне обособились три ботанико-географических провинции: Тропическая, с флорой еврамерийского и катазиатского типов, и две внетропические — северная (Ангарская) и южная (Гондванская). В Тропической провинции преобладали древесные плауновидные (лепидодендроны и сигиллярии), членистостебельные (каламитовые) и разнообразные птеридоспермы; в Ангарской — кордаитовые, в Гондванской — глоссоптериевые. С расцветом растительности становятся многочисленными многие наземные беспозвоночные, в первую очередь членистоногие (насекомые). Большого разнообразия достигли земноводные. В карбоне от них произошли первые пресмыкающиеся (котилозавры), тело которых было покрыто ороговевшей кожей (что предохраняло их от потери влаги). Вероятно, они, как и современные пресмыкающиеся, размножались на суше; яйца их были защищены известковой скорлупой, дыхание осуществлялось только лёгкими; более совершенными стали кровеносная и нервная системы. В середине пермского периода, совпадавшего с завершением герцинского тектонического цикла, размеры морей сократились, значительно увеличилась площадь материков. Всё более широкое распространение получили настоящие голосеменные — хвойные, гинкговые, цикадовые и беннеттитовые. Большого разнообразия достигли пресмыкающиеся, ряд групп которых характерен только для перми. В конце пермского периода произошли значительные изменения в морской фауне. Вымерли ругозы, табуляты, многие группы морских лилий, морских ежей, плеченогих, мшанок, последние представители трилобитов, ряд хрящевых рыб, древних лучепёрых, ряд кистепёрых и двоякодышащих рыб, земноводных и пресмыкающихся.

IV. Мезозой (триас, юра, мел): 1 — кишечнополостные (шестилучевые кораллы); 2—6 — моллюски: 2, 3 — двустворчатые, 4 — брюхоногие, 5, 6 — головоногие (5 — аммонит, 6 — белемнит); 7 — археоптерикс (древнейшая птица); 8—11 — пресмыкающиеся наземные: 8 — стегозавр, 9 — диплодок, 10 — трицератопс, 11 — тиранозавр; 12, 13 — водные: 12 — плезиозавр, 13 — ихтиозавр; 14, 15 — летающие: 14 — рамфоринх, 15 — птеронодон; 16—20 — растения: 16 — папоротник, 17 — беннеттиты, 18 — цикадовое, 19 — гинкго, 20 — хвойные.

  Для начала мезозойской эры (триасовый период), связанного с началом мезозойского тектонического цикла, характерно существенное обновление морской фауны. Появились новые группы фораминифер, шестилучевых кораллов, более разнообразными стали радиолярии, брюхоногие, двустворчатые и головоногие моллюски. Возникли группы водных пресмыкающихся: черепахи, крокодилы, ихтиозавры и зауроптеригии; на суше — новые группы насекомых, первые динозавры и примитивные млекопитающие (триконодонты, представленные очень мелкими и редкими формами). В конце триаса сформировалась флора, в которой преобладали папоротники, цикадовые, беннеттитовые, гинкговые, чекановскиевые и хвойные. В юрском периоде в основном продолжалось развитие групп, появившихся в триасе. Из морских Беспозвоночных расцвета достигли аммониты и белемниты. Господствующее положение заняли пресмыкающиеся: в морях обитали ихтиозавры, плезиозавры, плиозавры, черепахи и крокодилы; на суше — хищные и растительноядные динозавры; в воздухе — птерозавры. От пресмыкающихся в конце юры произошли древние птицы (археоптерикс). Наземная флора характеризовалась развитием папоротников и голосеменных; в Умеренной сибирской области наиболее разнообразны и многочисленны были гинкговые, чекановскиевые и хвойные, в Тропической (индоевропейской) — папоротники, цикадовые и беннеттитовые.

Схема исторического развития позвоночных животных: 1 — бесчелюстные; 2 — плакодермы; 3 — хрящевые; 4 — акантоды; 5 — лучепёрые; 6 — двоякодышащие; 7 — кистепёры; 8 — земноводные; 9 — котилозавры; 10 — черепахи; 11 — зверообразные; 12 — проганозавры; 13 — ихтиозавры; 14 — завроптеригии; 15 — чешуйчатые; 16 — архозавры (16а — текодонты, 16б — крокодилы, 16в — динозавры, 16г — летающие ящеры); 17 — древние птицы (ящероптицы); 18 — зубатые и новые птицы; 19 — многобугорчатые; 20 — однопроходные; 21 — сумчатые; 22 — трёхбугорчатые; 23 — плацентарные.

  В меловом периоде происходило дальнейшее изменение групп животных и растений, известных в юре. Появились зубастые птицы. Динозавры достигли гигантских размеров. В середине мелового периода на суше на смену голосеменным пришли покрытосеменные; с появлением цветковых растений связано возникновение и развитие многих групп насекомых, птиц и млекопитающих. В конце мелового периода произошло вымирание или очень сильное изменение ряда групп. Вымерли аммониты, почти все белемниты, многие группы двустворчатых (рудисты, иноцерамы) и брюхоногих моллюсков, ряд групп плеченогих, ганоидные рыбы, многие морские пресмыкающиеся, все динозавры и птерозавры.

  Начало кайнозойской эры характеризуется появлением новых групп фораминифер (особенно характерны нуммулиты), моллюсков, мшанок, иглокожих. Костистые рыбы заселили все пресные и морские водоёмы. Особенно важно появление ряда групп птиц и млекопитающих. Последние благодаря дальнейшему усложнению мозга, теплокровности и живорождению оказались жизнеспособнее пресмыкающихся: они были менее зависимы от изменений внешней среды. Одни из млекопитающих приспособились к разнообразным условиям жизни на суше, другие — к жизни в морях (китообразные, ластоногие), третьи — к полёту (летучие мыши). В начале палеогена преобладали клоачные, сумчатые и примитивные плацентарные млекопитающие. Для конца палеогена характерна т. н. индрикотериевая фауна (названа по типичному крупному безрогому носорогу — индрикотерию), известная из Азии. Отчётливо выделялись: Тропическая и Субтропическая ботанико-географическая область, с преобладанием вечнозелёных двудольных, пальм и древовидных папоротников, и Умеренная — с хвойными и широколиственными лесами.

V. Кайнозой (палеоген, неоген): 1 — кишечнополостные (шестилучевые кораллы); 2, 3 — моллюски: 2 — двустворчатые, 3 — брюхоногий; 4 — членистоногие (краб); 5, 6 — рыбы: 5 — костистые, 6 — хрящевые (акула); 7 — птица; 8 — 13 — млекопитающие: 8 — эогиппус, 9 — саблезубый тигр, 10 — гиппарион, 11 — индрикотерий, 12 — динотерий, 13 — лемур; 14 — 16 — растения: 14 — пальмы, 15 — хвойное, 16 — дубы.

  В конце палеогена и особенно в начале неогена в морях продолжали развиваться все типы ранее известных беспозвоночных, родовой и видовой состав которых становился всё ближе к современному. Среди рыб господствовали костистые; продолжали развиваться земноводные и пресмыкающиеся; расширилась область распространения птиц. Изоляция Австралии привела к сохранению на ней сумчатых и клоачных. На остальных континентах господствующими стали плацентарные млекопитающие. В начале неогена широкого распространения достигла гиппарионовая фауна, в состав которой входили трёхпалые лошади (гиппарионы), носороги, мастодонты, жирафы, олени, хищники (саблезубые тигры, гиены) и разнообразные обезьяны. На территории СССР и Западной Европы развилась теплоумеренная флора; в северных районах сформировалась тундровая растительность, почти вся Сибирь покрылась тайгой; в Европе и Северной Америке появились травянистые равнины. В течение антропогенового периода, самого короткого в геологической истории, продолжалось формирование современной флоры и фауны. Животный и растительный мир Северного полушария довольно сильно изменился в связи с крупнейшими оледенениями. Появились и вымерли некоторые очень своеобразные формы (мамонт, волосатый носорог). Важнейшим событием этого периода явилось появление и становление человека.

VI. Кайнозой (антропоген): 1, 2 — моллюски: 1 — брюхоногие и двустворчатые, 2 — головоногий (кальмар): 3 — рыба; 4, 5 — млекопитающие водные: 4 — кит, 5 — дельфин; 6—10 — наземные: 6 — большерогий олень, 7 — мамонт, 8 — носорог, 9 — пещерный медведь, 10 — человек; 11 — птица; 12, 13 — растения: 12 — берёза, 13 — ель (слева) и сосна (справа).

Историческое развитие органического мира на Земля (планета) — исключительно сложный, многогранный процесс, все звенья которого взаимосвязаны и зависят друг от друга; его основой является рост многообразия органического мира и его приспособленности к разнообразию условий обитания.

  В. В. Друщиц, К. П. Флоренский.

 

Земля (от общеславянского зем — пол, низ), третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак Å или, ♀.

I. Введение
II. Земля как планета.
III. Строение Земли
Магнитосфера
Атмосфера
Гидросфера
«Твёрдая» Земля
Биосфера
Географическая оболочка
IV. Геологическая история и эволюция жизни на Земле.
  Геологическая история Земли
История развития органического мира
V. Человек и Земля