Как развивалась жизнь на нашей планете? История жизни на Земле

Для нас само собой разумеющееся жизнь среди различных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы построены на основе кормовых отношений, например, львы, едят антилоп или зебр. Животным необходим кислород для извлечения энергии из пищи. Но раньше жизнь на Земле была совсем другой.

В окружающей среде, лишенной кислорода и с высоким содержанием метана, на протяжении большей части своей истории Земля не была гостеприимным местом для животных и растений. Самые ранние формы жизни, о которых мы знаем, были микроскопическими организмами (микробами), которые оставили следы своего присутствия в горных породах возрастом около 3,7 миллиарда лет. Эти следы переставляют собой молекулы углерода, производимые живыми существами.

Доказательства существования микроорганизмов сохранились также в созданных ими твердых структурах строматолитах, которые имеют возраст 3,5 миллиарда лет. Ученые изучают сегодня редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Рождение Солнца и звездная колыбель

История Земли

Очень давно, 4,56 миллиарда лет назад, случилось обычное для Вселенной, но очень важное для нас событие. На окраине нашей Галактики, или, как ее называют, Млечный Путь, взорвалась звезда. В результате принялась вращаться с большой скоростью «звездная колыбель» — облако ледяной пыли, газа и каменного мусора.

Облако сжималось, его обороты нарастали, вещество кружилось всё быстрее и быстрее, раскалялось, наполнялось жаром, и, наконец, в его центре вспыхнула звезда, которую мы называем Солнце. Вокруг звезды вращался вихрь из газа и камней. Солнечная система выглядела как яичница: в центре находился огромный раскаленный «желток» Солнца, а вокруг — «белок» пыли.

Иллюстрации здесь и далее из книги «История Земли»

Постепенно пыль слипалась в большие «снежки» и формировала твердые планеты — Меркурий, Венеру, Землю, Марс. Они образовались быстро: за 2–3 миллиона лет. Легкий газ вынесло на окраину вихря, где он слипался в гигантские газовые планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Молодое Солнце было очень ярким, красным. На нем часто происходили вспышки и взрывы. Оно пульсировало, выкидывало в пространство чудовищные, убийственные излучения. Астрономы назвали юное Солнце «звездойкиллером».

Во времена Архея (4–2,млрд лет назад)

Земля, по нашим меркам, напоминала фильм ужасов: облака проливались кислотными дождями, с холмов стекали желтые серные ручьи, и все это поджаривалось в жестком ультрафиолетовом излучении Солнца. На Земле обитали только микробы — крошечные организмы без ядра в клетке, которых и в обычный микроскоп не всегда разглядишь. Их размеры составляли 5–15 микрометров. Для сравнения: толщина нашего волоса — около 100 микрометров.

В одной капле воды мог разместиться миллион древних микробов. По форме они напоминали какие-то черточки, бусинки, палочки, фасолинки и ниточки. Миллиарды микробов склизкими пленками покрывали дно неглубоких водоемов. Другие микробные пленки качались на волнах, удерживаясь на плаву благодаря пузырькам газа.

От смертельного ультрафиолетового излучения они спасались с помощью слизи. Эти навыки микробы сохранили до сих пор. Поэтому невозможно полностью стерилизовать помещения ультрафиолетовыми лампами: бактерии начинают вырабатывать слизь, которая защищает их от облучения. Бактерии в основном жили колониями. Общение между ними происходило с помощью химических и электрических сигналов.

Кембрийский период (535–млн лет назад) и светящиеся глаза трилобитов

Заметными обитателями кембрийских морей стали членистоногие, главным образом трилобиты. У большинства членистоногих панцири хитиновые, а у трилобитов — кальцитовые. Кальцит лучше сохраняется в ископаемом состоянии, и в геологической летописи уцелели миллионы трилобитовых панцирей. Часто сохранялись даже их фасеточные, как у стрекозы, глаза. Они тоже были кальцитовые, каждая фасетка заканчивалась отдельной кристаллической линзой. Таких глаз не было больше ни у кого за всю историю Земли. Похожие известковые линзы-глаза есть у морских звезд и офиур, но они ими почти ничего не видят.

Глаза у трилобитов были синего цвета и в темноте светились. Несмотря на величину и сложность глаз, трилобиты не могли похвастаться отличным зрением, хотя вполне хорошо рассчитывали скорость и направление движения хищников или, наоборот, добычи. А это было очень полезным умением, ничего другого от животных кембрийского периода не требовалось. Многие трилобиты были хищниками.

Словно танк, трилобит боедаспис ползет по дну древней Балтии и шипами ломает стебли иглокожих животных. Иллюстрации здесь и далее из книги «Древние чудовища России».

Удивительные животные, которые населяли просторы России в древности

Древние чудовища России

Книга «Древние чудовища России» рассказывает о российских вымерших животных. Она о тех животных, чьи останки найдены на территории нашей страны. Вот лишь несколько потрясающих фактов из книги.

— Кармашек для хобота. В 2015 году выяснилось, что в хоботе у мамонта был особый кармашек. В холода он сворачивал нижнюю часть хобота колесиком и убирал в эту теплую варежку-кармашек, чтобы защитить нежный кончик хобота. У слонов такого приспособления нет.

— Биармозух. Главным органом чувств у этих хищных звероящеров, населяющих нынешнюю территорию Пермского края, было зрение. У биармозухов в глазницах располагались особые склеротические кольца — тонкие костяные пластинки, работавшие как зум фотоаппарата. Кольца сжимались или раздвигались в зависимости от того, куда смотрел ящер — вдаль или рядом с собой.

Последние животные Пермского периода, замершие в реке.

— Ящеры Пермского края. Эстемменозухи напоминали бегемотов, только кожа у них была слизистой и влажной, как у жабы. У детенышей эстемменозухов черепа были гладкие, с возрастом на них появлялись бугры, рога и шишки, и к старости на голове возвышалась целая костяная корона. Рога, скорее всего, были покрыты тонкой кожицей, через которую выходили излишки железа и солей. Примерно так устроены и наши потовые железы. Только у эстемменозухов потели не подмышки, а рога.

— Ставропольский край и свиньи-единороги. Над лиманами воздух плавился от жары. В грязи копали клубни громадные свиньи кубанохэрусы (свинье-единороги). У них была длинная морда, из пасти торчало четыре клыка, а на лбу рос небольшой костяной рог. Зачем он был нужен, никто не знает. Быть может, служил украшением для свиней-самцов.

На лесную опушку в Ставрополье вышел платибелодон — древний родственник слонов.

— Жители Красной площади. Целые леса морских лилий росли на месте будущей Москвы и Подмосковья. По Красной площади ползали морские звезды и морские ежи. Дно было покрыто следами червей зоофикусов. Над ними проплывали головоногие моллюски и причудливые родственницы акул — протопираты. Нижняя челюсть этих рыб напоминала дугу, усеянную зубами, а плавников было всего три.

И напоследок слово авторам: «Наша книга не только о древних существах, она учит воображению и пониманию, что мир вокруг нас удивительно интересный. Не обязательно отправляться в Китай или Африку, чтобы найти следы прошлого Земли. Эти следы у нас буквально под ногами. Главное — научиться их замечать».

Древние обитатели Кемеровской области.

По материалам книг «Древние чудовища России» и «История Земли».

Обложка статьи из книги «История Земли».

Архейская эра

Архейская эра

Архейская эра началась около 4,6 млрд. лет назад, когда планета Земля только стала формироваться и признаков живого на ней не было. Воздух содержал хлор, аммиак, водород, температура доходила до 80°, уровень радиации превышал допустимые границы, при таких условиях зарождение жизни было невозможным.

Считают, что около 4 млрд. лет назад наша планета столкнулась с небесным телом, и следствием было формирование спутника Земли – Луны. Это событие стало значимым в развитии жизни, стабилизировало ось вращения планеты, поспособствовало очищению водных структур. Как следствие, на глубине океанов и морей зародилась первая жизнь: простейшие, бактерии и цианобактерии.

Протерозойская эра

Протерозойская эра

Протерозойская эра длилась примерно с 2,5 млрд. лет до 540 млн. лет назад. Обнаружены остатки одноклеточных водорослей, моллюсков, кольчатых червей. Начинает формироваться почва.

Воздух в начале эры еще не был насыщен кислородом, но в процессе жизнедеятельности бактерии, населяющие моря, стали все больше выделять O₂ в атмосферу. Когда количество кислорода находилось на стабильном уровне, многие существа сделали шаг в эволюции и перешли на аэробное дыхание.

Палеозойская эра

Палеозойская эра

Палеозойская эра включает шесть периодов.

Кембрийский период (530 – 490 млн. лет назад) характеризуется возникновением представителей всех видов растений и животных. Океаны населяли водоросли, членистоногие, моллюски, появились первые хордовые (хайкоуихтис). Суша оставалась незаселенной. Температура сохранялась высокой.

Ордовикский период (490 – 442 млн. лет назад). На суше появились первые поселения лишайников, а мегалограпт (представитель членистоногих) стал выходить на берег для откладывания икры. В толще океана продолжают развиваться позвоночные, коралловые, губки.

Силурийский период (442 – 418 млн. лет назад). На сушу выходят растения, у членистоногих формируются зачатки легочной ткани. Завершается образование костного скелета у позвоночных, появляются сенсорные органы. Идет горообразование, формируются разные климатические зоны.

Девонский период (418 – 353 млн. лет назад). Характерно образование первых лесов, преимущественно папоротниковых. В водоемах появляются костные и хрящевые, амфибии стали выходить на сушу, формируются новые организмы – насекомые.

Каменноугольный период (353 – 290 млн. лет назад). Появление земноводных, происходит опускание материков, в конце периода было значительное похолодание, что привело к вымиранию многих видов.

Пермский период (290 – 248 млн. лет назад). Землю населяют пресмыкающиеся, появились терапсиды – предки млекопитающих. Жаркий климат привел к образованию пустынь, где смогли выжить только стойкие папоротники и некоторые хвойные.

Мезозойская эра

Мезозойская эра

Мезозойская эра делится на 3 периода:

Триасовый период (248 – 200 млн. лет назад). Развитие голосеменных растений, появление первых млекопитающих. Раскол суши на континенты.

Юрский период (200 – 140 млн. лет назад). Возникновение покрытосеменных растений. Появление предков птиц.

Меловой период (140 – 65 млн. лет назад). Покрытосеменные (цветковые) стали господствующей группой растений. Развитие высших млекопитающих, настоящих птиц.

Кайнозойская эра

Кайнозойская эра

Кайнозойская эра состоит из трех периодов:

Нижнетретичный период или палеоген (65 – 24 млн. лет назад). Исчезновение большинства головоногих моллюсков, появляются лемуры и приматы, позднее парапитеки и дриопитеки. Развитие предков современных видов млекопитающих – носорогов, свиней, кроликов и др.

Верхнетретичный период или неоген (24 – 2,6 млн. лет назад). Млекопитающие населяют сушу, водные просторы, воздух. Появление австралопитеков – первых предков людей. В этот период сформировались Альпы, Гималаи, Анды.

Четвертичный период или антропоген (2,6 млн. лет назад – наши дни). Знаменательное событие периода – появление человека, сначала неандертальцев, а вскоре Homo sapiens. Растительный и животный мир обрел современные черты.

Формирование планеты Земля

Около 4,6 млрд лет назад Земля выглядела совсем по-другому. Вместо привычных зеленого, голубого и белого цветов наша планета была красно-оранжевой. Ее поверхность покрывал океан кипящей лавы. Вместо кислорода, которым мы дышим сегодня, воздух был насыщен смертельно ядовитыми газами.

Земля 4,6 млрд лет назад

На протяжении первых 500 млн лет своего существования Земля представляла собой огромный безжизненный шар огненной лавы. Затем в течение еще 300 млн лет планета была слишком горячей для появления воды. Потом она стала постепенно остывать. Повсюду начали идти дожди, причем настолько сильные, что образовались реки, озера, моря и океаны.

Но все водное и наземное пространство по-прежнему оставалось безжизненным: в воде не плавала рыба, по небу не летали птицы, не было ни людей, ни животных. Только песок и камень.

Кислородная атмосфера

По крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, цианобактерии подготовили фундамент для значительных преобразований. Они стали первыми на Земле фотосинтезаторами, которые производили питательные вещества с использованием воды и энергии Солнца, и результате выделяли кислород. Это вызвало резкое повышение уровня кислорода в атмосфере, сделав окружающую среду менее благоприятной для других микроорганизмов, которые не могли его переносить.

Свидетельством кислородной катастрофы являются изменения в породах морского дна. Когда есть кислород, железо химически реагирует с ним (окисляется) и разрушается. Горные породы, относящиеся к периоду до этого события, покрыты полосами железа. Породы, датируемые периодом после кислородной катастрофы, не имеют железных полос.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, на котором оставался еще пару миллиардов лет. На самом деле, когда цианобактерии умирали и перемещались на морское дно, их разложение, вероятно, привело к снижению уровня кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Когда на Земле зародилась жизнь?

Официальная «дата» зарождения жизни на Земле — 3,5 млрд. лет назад. Именно в это время возникли первые живые существа, населившие новую планету — сине-зеленые водоросли (простейшие цианобактерии). Они зародились совершенно уникальным образом в только что возникших океанах Земли и стали первыми «производителями» одного из главных элементов атмосферы нашей планеты — кислорода.

Цианобактерии

Несмотря на то, что время возникновения на Земле жизни научно доказано, тем не менее, некоторые геохимики, исследовав состав нашей планеты, утверждают, что жизнь на земном шаре возникла намного раньше — 4,4 млрд. лет назад, почти сразу же после рождения новой планеты.

Что возникло раньше: яйцо или курица?

Загадка кажется смешной, но в ней есть глубокий смысл. Подумай сам: если бы не было курицы, то не существовало бы и яиц, а с другой стороны, как появилась курица? Из яйца? Что все-таки было первым? Ответ на этот очень сложный вопрос касается не только курицы и яйца, но и всех форм жизни.

Чем питались первые клетки?

Первые клетки питались, скорее всего, первичным бульоном, тем, из которого они образовались. Большое количество белков, жиров и аминокислот позволяло клеткам жить и размножаться. Они стали родоначальниками клеток животных. На протяжении миллионов лет запасы продовольствия постепенно сокращались. В результате стали образовываться новые клетки — так называемые продуценты. Они смогли развить способность создавать для себя пищу из окружающего строительного материала, используя энергию Солнца или тепло Земли. Эти клетки положили начало всему растительному миру.

Клетка — это основной элемент живого существа. Она может питаться, двигаться и образовывать себе подобных. Первые клетки были достаточно примитивными, но они смогли взять необходимые элементы из первичного бульона и начать свою очень короткую жизнь.

Первичный бульон — возможно, именно из него и возникла жизнь на планете Земля

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие изменения. В то время как микроорганизмы способны обрабатывать множество химических веществ, они не имеют специализированных клеток, которые необходимы для многоклеточных организмов. Тела животных имеют различные клетки: кожу, кровь, кости, содержащие органеллы, каждая из которых выполняет свою особую функцию. Микробы — это всего лишь одиночные клетки, не имеющие ни органелл, ни ядер для упаковки своей ДНК.

Но произошло нечто революционное, когда одни микроорганизмы начали жить внутри других, выступая для них в качестве органелл. Митохондрии, органеллы, перерабатывающие пищу в энергию, возникли в результате этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, впервые ДНК было упаковано в ядра. Новые сложные клетки (эукариотические клетки) имели специализированные части, играющие особые роли для поддержания всей клетки.

Клетки тоже стали жить вместе из-за определенных преимуществ. Группы клеток могут питаться более эффективно или получить защиту. Живя коллективно, клетки начали поддерживать потребности группы, выполняя определенные функции. Некоторым клеткам было предназначено создавать соединения, удерживающие группу вместе, в то время как другие производили пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первобытная Земля и её характеристики

Исследователи со всего мира выдвигают самые невероятные и удивительные гипотезы жизни и возникновения жизни на Земле. Предположения научных умов планеты касаются, в том числе, и времени её существования. Большинство деятелей науки сходятся во мнении, что Земля образовалась больше 4 млрд лет назад. Как она выглядела тогда, без людей, животных, насекомых? Планета, на которой в самом начале развития не было свободного кислорода, возможно, была наполнена лишь свистом ветра и стуком метеоритных камней о поверхность. На Земле не было ни единой живой души, но сама планета жила, развивалась и менялась. Земная кора постоянно двигалась, на ней происходили серьёзные геологические процессы. По этой причине не сохранились горные породы, существовавшие в древности. А ведь по их структуре учёным, возможно, удалось бы узнать больше о том, почему на Земле есть жизнь.

В нашей статье собраны самые популярные и известные гипотезы возникновения жизни на Земле (таблица).

Табл. №1 «Гипотезы возникновения жизни на Земле»

Название гипотезы	Краткое описание теории
Кометы и метеориты	Формирование ранних форм жизни на Земле происходило при участии твёрдых каменистых космических тел (комет, метеоритов).
Панспермия	Жизнь зародилась на планете благодаря перенесению спор живых микроорганизмов из одного космического тела на другое (то есть, на землю живые существа попали с другой космической единицы Вселенной).
Биогенез	Живые существа появились только от живых существ.
Творение Бога	Все формы жизни на Земле созданы Богом.
Органическое происхождение	Большое разнообразие видов на Земле появилось благодаря эволюции и видоизменениям простейших микроорганизмов.
Материалистические теории	К образованию жизни привели постепенные химические метаморфозы.
Глина	Первичным геном жизни, по мнению учёного А. Дж. Кернс-Смита, стала глина. Между её слоями развивались живые органические соединения, которые переняли у природного материала способ сохранения информации.
Спонтанное зарождение	Новые формы жизни происходят из других, уже существующих форм.
Эндосимбионт	Некоторые свободноживущие бактерии вступали в симбиоз и формировали эукариотическую клетку (с ядром).
Космогония	Первичная жизнь зародилась в космосе, а потом перешла на Землю и эволюционировала.

По мнению учёного Стэнли Миллера, изучающего проблемы и этапы возникновения жизни на Земле, этапы развития жизни и её эволюция начались с появления новой функции у простейших органических молекул. В определённый момент времени одноклеточные микроорганизмы научились самостоятельно организовываться в более сложные структуры и воспроизводить самих себя. Теория Миллера имеет множество нераскрытых сторон. Например, что послужило толчком для самовоспроизведения молекул, как эти самые молекулы возникли, при каких условиях происходило их объединение в сложные структуры?
Предлагаем вниманию читателей несколько гипотез о появлении земной жизни.

Следующий этап развития

Развитие многоклеточных организмов — следующий этап эволюционного развития. Жизнь больше не ограничивалась одноклеточными существами. Стали появляться новые организмы, состоящие из двух, десяти, тысячи и даже миллиардов клеток. Более того, клетки с разным строением стали специализироваться на выполнении разных работ. Например, одни исполняли роль глаз, другие — сердца, третьи — мозга, тем самым усложняя и совершенствуя устройство живого организма.

С изменением состава атмосферы изменилась и жизнь на Земле. Стали образовываться клетки, для жизнедеятельности которых понадобился кислород. А он благодаря своим свойствам открыл двери более сложным и продвинутым жизненным формам

Эдиакарская биота

Окаменелый останки эдиакарского животного

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период), помимо губок, произошло распространение других организмов. Эти разнообразные существа на морском дне — с телами в форме листьев, лент и даже одеял — жили вместе с губками в течение 80 миллионов лет. Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру. Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы.

К концу эдиакарана уровень кислорода повысился, приблизившись к уровням, достаточным для поддержания жизни, основанной на кислороде. Первые губки, возможно, действительно помогли увеличить количество кислорода, поедая бактерии, удаляя их из процесса разложения. Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог двигаться по морскому дну, предположительно питаясь матами микробов.

Каким образом определяется внешний вид животных?

Ты сам можешь дать ответ на этот вопрос. Посмотри на себя в зеркало. На кого ты похож? На своих родителей, бабушек и дедушек.

То же происходит и с животными. У львов рождаются львята, у сов — совята и т.д. И если у львов длинный хвост, то такой же будет у львенка, когда он вырастет. Маленький совенок очень похож на своих взрослых родителей, и вряд ли ты его перепутаешь с птенцом павлина или цыпленком. Детеныши перенимают все внешние признаки своих родителей.

На протяжении миллионов лет образовывались многочисленные виды растений и животных. Одни из них были маленькие, другие — большие, одни жили на суше, другие — в воде. И всем этим процессом руководил естественный отбор

Эволюция в действии — совершенствование поколений

Представь, миллионы лет назад на Земле жили птицеподобные животные, которые не могли летать. Со временем у некоторых из них развилась способность высоко прыгать и, возможно, даже пролетать небольшие дистанции. Совершенно очевидно, что это умение давало им неоспоримые преимущества перед другими видами живых существ. Прыгучие животные могли беспрепятственно скрываться от погони, быстрее перемещались и находили пищу. Поэтому выжили именно эти особи, а их детеныши унаследовали способность высоко прыгать и пролетать небольшие расстояния. И так происходило с каждым поколением, причем потомки еще выше прыгали и еще дольше могли находиться в воздухе. А выживали самые сильные и здоровые, и у них появлялись детеныши, обладавшие выдающимися качествами своих родителей.

В конце концов спустя миллионы лет птицы стали непревзойденными асами полета.

Древнейшие предки птиц

Это интересно…

психология Как мы принимаем решения: теория игр

история Философский камень, или эликсир жизни

интересные факты Самые необычные школы

нейробиология Травма Финеаса Гейджа

техника Первые танки

астрономия Надо ли бояться астероидов?

интересные факты Самые необычные кражи

история История семьи Борджиа

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большинство эдиакарских существ исчезло, что свидетельствует о серьезном изменении окружающей среды. Возможно, определенную роль сыграли эволюция строения тела животных, кормовые взаимоотношения и инженерии окружающей среды.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти первые инженеры-экологи потревожили и, возможно, аэрировали отложения, нарушив условия жизни других эдиакарских животных. По мере того, как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально способствуя смене видов.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...