Розвиток життя на Землi в протейскую еру

План:

1.   Введення

А. Передмова

Б. Масштаби Геологiчного Часу

В. Основнi Пiдроздiли Геологiчноï Iсторiï Землi

2.   Розвиток життя в криптозоï

А. Передмова

Б. Вiдкладення Криптозою

В. Рiзке Збiльшення Багатства Викопноï Фауни

3.   Висновок Введення

Еволюцiйний розвиток органiзмiв дослiджується цiлим рядом наук, що
розглядають рiзнi аспекти цiєï фундаментальноï проблеми
природознавства. Викопнi залишки тварин i рослин , що iснували на Землi
в минулi геологiчнi епохи, вивчає палеонтологiя, що i варто
поставити на перше мiсце серед наук, безпосередньо пов'язаних з
дослiдженням еволюцiï органiчного миру. Вивчаючи залишки древнiх
форм i зiставляючи ïх з нинi живучими органiзмами, палеонтологи
реконструюють вигляд, спосiб життя й родиннi зв'язки вимерлих тварин i
рослин, визначають час ïхнього iснування й на цiй основi вiдтворять
фiлогенез — iсторичну наступнiсть рiзних груп органiзмiв,
ïхню еволюцiйну iсторiю. Однак у рiшеннi цих складних проблем
палеонтологiя повинна опиратися на данi й висновки багатьох iнших наук,
що ставляться до кола бiологiчних, геологiчних i географiчних дисциплiн
(сама палеонтологiя, вивчаючи копалини залишки органiзмiв,
перебуває як би на стику бiологiï й геологiï) . Для
розумiння умов життя древнiх органiзмiв, визначення часу ïхнього
iснування й закономiрностей переходу ïхнiх залишкiв у викопний стан
палеонтологiя використовує данi таких наук, як iсторична геологiя,
стратиграфiя, палеогеографiя, палеоклиматология й iн. З iншого боку, для
аналiзу будови, фiзiологiï, способу життя й еволюцiï вимерлих
форм необхiдно опиратися на детальне знання вiдповiдних сторiн
органiзацiï й бiологiï нинi iснуючих органiзмiв. Таке знання
дають насамперед роботи в областi порiвняльноï анатомiï.
Однiєï з основних завдань порiвняльноï анатомiï
є встановлення гомологiï органiв i структур у рiзних видiв.
Пiд гомологiєю розумiється подiбнiсть, засноване на
спорiдненнi; наявнiсть гомологичних органiв доводить прямi родиннi
зв'язки органiзмiв, що володiють ними, (як предкiв i нащадкiв або як
нащадкiв загальних предкiв) . Гомологичние органи складаються з подiбних
елементiв, розвиваються з подiбних ембрiональних зачаткiв i займають
подiбне положення в органiзмi. нинi функцiональна анатомiя, Що
Розвивається, а також порiвняльна фiзiологiя дають можливiсть
пiдiйти до розумiння функцiонування органiв у вимерлих тварин. В аналiзi
будови, життєдiяльностi й умов iснування вимерлих органiзмiв ученi
опираються на принцип актуалiзму, висунутий геологом Д. Геттоном i
глибоко розроблений одним з найбiльших геологiв XIX в. — Ч.
Лайелем. Вiдповiдно до принципу актуалiзму, закономiрностi й
взаємозв'язку, спостережуванi в явищах i об'єктах
неорганiчного й органiчного миру в датi час, дiяли й у минулому (а
звiдси сьогодення є ключ до пiзнання минулого ) . Звичайно, цей
принцип є допущенням, але, iмовiрно, вiн вiрний у бiльшостi
випадкiв (хоча завжди потрiбно брати до уваги можливiсть якоïсь
своєрiдностi в протiканнi тих або iнших процесiв у минулому в
порiвняннi iз сучаснiстю) . Палеонтологiчний лiтопис, представлений
викопними залишками вимерлих органiзмiв, має пробiли, iнодi дуже
великою, обумовленою специфiчнiстю умов поховання залишкiв органiзмiв i
крайньою рiдкiстю збiгу всiх необхiдних для цього факторiв. Для
вiдтворення фiлогенезу органiзмiв у всiй повнотi, для реконструкцiï
численних вiдсутнiх ланок па родовiдному древi (графiчному зображеннi
фiлогенезу) чисто палеонтологiчнi данi й методи виявляються в багатьох
випадках недостатнiми. Тут приходить на допомогу так званий метод
потрiйного паралелiзму, уведений у науку вiдомим нiмецьким ученим Е.
Геккелем i заснований на зiставленнi палеонтологiчних, анатомiчний^-анатомiчних-анатомiчнi-порiвняльно-
анатомiчних i ембрiологiчних даних. Геккель виходив зi сформульованого
ïм основного бiогенетичного закону , що говорить, що онтогенез
(iндивiдуальний розвиток органiзму) є стисле й скорочене
повторення фiлогенезу. Отже, вивчення iндивiдуального розвитку сучасних
органiзмiв дозволяє якоюсь мiрою судити про хiд еволюцiйних
перетворень ïхнiх далеких предкiв, у тому числi й не збережених у
палеонтологiчному лiтописi. Пiзнiше А. Н. Северцов у своïй
теорiï филембриогенезов показав, що спiввiдношення онтогенезу й
фiлогенезу набагато складнiше, нiж уважав Е. Геккель. У дiйсностi не
фiлогенез творить iндивiдуальний розвиток (новi еволюцiйнi придбання
подовжують онтогенез, додаючи новi стадiï) , як думав Геккель, а,
навпаки, спадкоємнi змiни ходу онтогенезу приводять до еволюцiйних
перебудов (фiлогенез є еволюцiя онтогенезу ) . Лише в деяких
окремих випадках, коли еволюцiйна перешикуй якого-небудь органа
вiдбувається за допомогою змiни пiзнiх стадiй його iндивiдуального
розвитку, тобто новi ознаки формуються наприкiнцi онтогенезу (такий
спосiб еволюцiйноï перебудови онтогенезу Северцов назвав
анаболiєю) , дiйсно спостерiгається таке спiввiдношення мiж
онтогенезом i фiлогенезом, що описується бiогенетичним законом
Геккеля. Тiльки в цих випадках можна залучати ембрiологiчнi данi для
аналiзу фiлогенезу. Сам А. Н. Северцов дав цiкавi приклади
реконструкцiï гiпотетичних вiдсутнiх ланок у фiлогенетичному древi.
Вивчення онтогенезiв сучасних органiзмiв має ще й iнше, не менш
важливе для аналiзу ходу фiлогенезу значення: воно дозволяє
з'ясувати, якi змiни онтогенезу, творящие еволюцiю , можливi, а якi
— нi, що дає ключ до розумiння конкретних еволюцiйних
перебудов.

Для розумiння сутностi еволюцiйного процесу, для причинного аналiзу ходу
фiлогенезу саме першорядне значення мають висновки еволюционистики
— науки, називаною також теорiєю еволюцiï або
дарвiнiзмом, по iм'ю великого творця теорiï природного добору Ч.
Дарвiна. Еволюционистика, що вивчає сутнiсть, механiзми, загальнi
закономiрностi й напрямки еволюцiйного процесу, є теоретичною
базою всiєï сучасноï бiологiï. По сутi справи,
еволюцiя органiзмiв являє собою форму iснування живоï
матерiï в часi, i всi сучаснi прояви життя, на будь-якому рiвнi
органiзацiï живоï матерiï, можуть бути зрозумiлi лише з
урахуванням еволюцiйноï передiсторiï. Тим у бiльшiй мерi
важливi основнi положення теорiï еволюцiï для вивчення
фiлогенезу органiзмiв.

Перерахованi науки аж нiяк не вичерпують перелiк наукових дисциплiн,
причетних до вивчення й аналiзу розвитку життя на Землi в минулi
геологiчнi епохи. Для розумiння видовоï приналежностi викопних
залишкiв i перетворень видiв органiзмiв у часi надзвичайно важливi
висновки систематики; для аналiзу змiни фаун i флор у геологiчному
минулому — данi бiогеографiï.

Особливе мiсце займають питання походження людини й еволюцiï його
найближчих предкiв, що має деякi специфiчнi особливостi в
порiвняннi з еволюцiєю iнших вищих тварин, завдяки розвитку
трудовоï дiяльностi й соцiальностi.

Масштаби Геологiчного Часу

Вивчаючи еволюцiю органiзмiв, необхiдно мати подання про ïï
хiд у часi, про тривалiсть тих або iнших ïï етапiв. Iсторична
послiдовнiсть утворення осадових порiд, тобто ïхнiй вiдносний вiк,
у даному районi встановлюється порiвняно просто: породи, що
виникли пiзнiше, вiдкладали поверх бiльше раннiх шарiв.

Вiдповiднiсть вiдносного вiку шарiв осадових порiд у рiзних регiонах
можна визначити, зiставляючи збереженi в них викопнi органiзми
(палеонтологiчний метод, основи якого були закладенi наприкiнцi XVIII
— початку XIX в. роботами англiйського геолога У. Смита) .
Звичайно серед викопних органiзмiв, характерних для кожноï епохи,
вдається видiлити трохи найбiльш звичайних, численних i широко
розповсюджених видiв — такi види одержали назву керiвних копалин.

Як правило, абсолютний вiк осадових порiд, тобто промiжок часу, що
пройшов iз часу ïхнього утворення, безпосередньо встановити не
можна. Iнформацiя для визначення абсолютного вiку втримується у
виверженi (вулканiчних) породах, якi виникають iз магми, що
остигає.

Абсолютний вiк вивержених порiд можна визначити по змiсту в них
радiоактивних елементiв i продуктiв ïхнього розпаду. Радiоактивний
розпад починається у вивержених породах з моменту ïхньоï
кристалiзацiï з розплавiв магми й триває з постiйною
швидкiстю доти, поки всi запаси радiоактивних елементiв не будуть
вичерпанi.

Тому, визначивши змiст у гiрськiй породi того або iншого радiоактивного
елемента й продуктiв його розпаду й, знаючи швидкiсть розпаду, можна
досить точно (з можливiстю помилки близько 5%) обчислити абсолютний вiк
даноï породи. Для осадових порiд доводиться приймати приблизний вiк
стосовно абсолютного вiку шарiв вулканiчних порiд. Тривале й кропiтке
вивчення вiдносного й абсолютного вiку гiрських порiд у рiзних регiонах
земноï кулi, що зажадало напруженоï роботи декiлькох поколiнь
геологiв i палеонтологiв, дозволило намiтити основнi вiхи
геологiчноï iсторiï Землi. Границi мiж цими пiдроздiлами
вiдповiдають рiзного роду змiнам геологiчного й бiологiчного
(палеонтологiчного) характеру. Це можуть бути змiни режиму
опадонакопичення у водоймах, що приводять до формування iнших типiв
осадових порiд, посилення вулканiзму й горообразовательние процеси,
вторгнення моря (морська трансгресiя) завдяки опусканню значних дiлянок
континентальноï кори або пiдвищенню рiвня океану, iстотнi змiни
фауни й флори. Оскiльки подiбнi подiï вiдбувалися в iсторiï
Землi нерегулярно, тривалiсть рiзних епох, перiодiв i ер рiзна.
Обертає на себе увага величезна тривалiсть найдавнiших геологiчних
ер (археозойськоï й протерозойской), якi до того ж не роздiленi на
меншi тимчасовi промiжки (у всякому разi, немає ще
загальноприйнятого пiдроздiлу) . Це обумовлено в першу чергу самим
фактором часу — стародавнiстю вiдкладень археозою й протерозою,
подвергшихся за свою тривалу iсторiю значному метаморфiзму й руйнуванню,
стершим iснуючi колись вiхи розвитку Землi й життя. Вiдкладення
архейськоï й протерозойской ер мiстять надзвичайно мало викопних
залишкiв органiзмiв; за цiєю ознакою археозой i протерозой
поєднують за назвою криптозой (етап схованого життя)
протиставляючи об'єднанню трьох наступних ер — фанерозой
(етап явного, спостережуваного життя) . Вiк Землi визначається
рiзними вченими по-рiзному, але можна вказати на наближену цифру 5 млрд.
рокiв.

Розвиток життя в криптозоï

Ери, що ставляться до криптозою, — археозойська й протерозойская
— разом тривали бiльше 3,4 млрд. рокiв; таким чином криптозой
становить не менш 7/8 всiєï геологiчноï iсторiï.
Однак у вiдкладеннях криптозою збереглося надзвичайно мало викопних
залишкiв органiзмiв, тому подання вчених про першi етапи розвитку життя
протягом цих величезних промiжкiв часу в значнiй мiрi гипотетични.

Вiдкладення Криптозою

Найдавнiшi залишки органiзмiв були знайденi в осадових товщах Родезии,
що мають вiк 2,9-3,2 млрд. рокiв. Там виявленi слiди
життєдiяльностi водоростей (iмовiрно, синьо-зелених) , що
переконливо свiдчить, що близько 3 млрд. рокiв тому на Землi вже
iснували фотосинтезуючi органiзми — водоростi. Очевидно, поява
життя на Землi повинне було вiдбутися значно ранiше, — може бути,
3,5- 4 млрд. рокiв тому. Найбiльш вiдома среднепротерозойская флора
(нитчатие форми довжиною до декiлькох сотень мiкрометрiв i товщиною 0,6-
16 мкм, що мають рiзну будову, одноклiтиннi мiкроорганiзми (Рис. 1) ,
дiаметром 1-16 мкм, також рiзноï будови) , залишки якоï були
виявленi в Канадi — у кременистих сланцях на пiвнiчному березi
озера Верхнього. Вiк цих вiдкладень становить близько 1,9 млрд. рокiв.

В осадових породах, що утворилися в промiжку часу мiж 2 i 1 млрд. рокiв
тому, часто зустрiчаються строматолiти, що говорить про широке поширення
й активноï фотосинтезуючоï й рифостроительной дiяльностi синьо-
зелених водоростей у цей перiод.

Наступний найважливiший рубiж в еволюцiï життя документується
рядом знахiдок викопних залишкiв у вiдкладеннях, що мають вiк 0,9-1,3
млрд. рокiв, серед яких знайденi прекрасноï схоронностi залишки
одноклiтинних органiзмiв розмiром 8-12 мкм, у яких удалося розрiзнити
внутрiшньоклiтинну структуру, схожу на ядро; виявленi також стадiï
розподiлу одного з видiв цих одноклiтинних органiзмiв, що нагадують
стадiï мiтозу — способу розподiлу еукариотических (тобто
клiтин, що мають ядро).

Якщо iнтерпретацiя описаних викопних залишкiв правильна, це
означає, що близько 1,6-1,35 млрд. рокiв тому еволюцiя органiзмiв
пройшла найважливiший рубiж — був досягнутий рiвень
органiзацiï еукариот.

Першi слiди життєдiяльностi червоподiбних багатоклiтинних тварин
вiдомi з позднерифейских вiдкладень. У вендское час (650-570 млн. рокiв
тому) iснували вже рiзноманiтнi тварини, iмовiрно, що належали до рiзних
типiв. Нечисленнi вiдбитки м'якотiлих вендских тварин вiдомi з рiзних
районiв земноï кулi. Ряд цiкавих знахiдок був зроблений у
позднепротерозойских вiдкладеннях на територiï колишнього СРСР.

Найбiльш вiдома багата позднепротерозойская викопна фауна, виявлена Р.
Сприггом в 1947 р. у Центральнiй Австралiï. Исследовавший цю
унiкальну фауну М. Глесснер уважає, що вона включає
приблизно три десятки видiв дуже рiзноманiтних багатоклiтинних тварин,
що ставляться до рiзних типiв.

Бiльшiсть форм належить, iмовiрно, до кишково-порожнинного. Це
медузоподобние органiзми, iмовiрно , щоширяли у товщi води, i
прикрiпленi до морського дна полипоидние форми, одиночнi або
колонiальнi, що нагадують сучасних альционарий, або морськi пiр'я.
Чудово, що всi вони, як i iншi тварини едиакарской фауни, позбавленi
твердого кiстяка.

Крiм кишково-порожнинних, у кварцитах Паунд, що вмiщають едиакарскую
фауну, знайденi останки червоподiбних тварин, що зараховуються до
плоских i кiльчастих чирв. Деякi види органiзмiв iнтерпретуються як
можливi предки членистоногих. Нарештi, є цiлий ряд викопних
залишкiв невiдомоï таксономической приналежностi. Це вказує
на величезне поширення фауни багатоклiтинних м'якотiлих тварин у
вендское час, Оскiльки вендская фауна настiльки рiзноманiтна й
включає досить високоорганiзованих тварин, мабуть, що до
ïï виникнення еволюцiя тривала вже досить довго. Iмовiрно,
багатоклiтиннi тварини з'явилися значно ранiше — десь у промiжку
700-900 млн. рокiв тому. Рiзке Збiльшення Багатства Викопноï Фауни

Границя мiж протерозойской i палеозойськоï ерами (тобто мiж
криптозоєм i фанерозоем) вiдзначається разючою змiною в
складi й багатствi викопноï фауни. Раптово (iншого слова тут,
мабуть, i не пiдбереш) пiсля товщ верхнього протерозою, майже
позбавлених слiдiв життя, в осадових породах кембрiю (першого перiоду
палеозойськоï ери) , починаючи iз самих нижнiх обрiïв,
з'являється величезна розмаïтiсть i достаток залишкiв
викопних органiзмiв. Серед них залишки губок, плеченогих, молюскiв,
представникiв вимерлого типу археоциат, членистоногих i iнших груп. До
кiнця кембрiю з'являються майже всi вiдомi типи багатоклiтинних тварин.
Цей раптовий вибух формоутворення на границi протерозою й палеозою
— одне iз самих загадкових, дотепер повнiстю не розгаданих, подiй
в iсторiï життя на Землi. Завдяки цьому початок кембрiйського
перiоду є настiльки помiтною вiхою, що нерiдко весь попереднiй час
у геологiчнiй iсторiï (тобто весь криптозой) iменують
докембрием.

Висновок

Iмовiрно, вiдокремлення всiх основних типiв тварин вiдбулося у верхньому
протерозоï, у промiжку часу 600-800 млн. рокiв тому. Примiтивнi
представники всiх груп багатоклiтинних тварин були невеликими
позбавленими кiстяка органiзмами. нагромадження, Що Тривало, кисню в
атмосферi й збiльшення потужностi озонового екрана до кiнця протерозою
дозволили твариною, як зазначено вище, збiльшити розмiри тiла й придбати
кiстяк. Органiзми одержали можливiсть широко розселитися на малих
глибинах рiзних водойм, що повело до значного пiдвищення
розмаïтостi форм життя.

Список лiтератури.

1.   Бернал Д. Виникнення життя, М1969.

2.   Борисяк А. А. З iсторiï палеонтологiï (iдея
еволюцiï) . м.-л., 1966.

3.   Брукс М. Климати минулого. М1952.

4.   Варсанофьева В. А. Розвиток життя на Землi. М1988.

5.   Голенкин М. И. Переможцi в боротьбi за iснування, М., 1959.

6.   Ливанов Н. А. Шляхи еволюцiï тваринного миру. М1955.

7.   М. Йорданський Н. Н. Розвиток життя на Землi. М. 1989.