"Биология (базовый уровень)", Беляев Д.К., Дымшиц Г.М., Бородин П.М. и др. / Под ред. Беляева Д.К., Дымшица Г.М.
Криптозой — древнейший этап истории Земли, включающий архей и протерозой. В это время жизнь существовала главным образом в виде простых одноклеточных организмов, а её следы редко сохранялись. Фотосинтез микроорганизмов постепенно обогатил атмосферу кислородом и изменил условия существования. В криптозое появились эукариотические клетки, а к его концу — первые многоклеточные организмы.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Криптозой — ранний этап истории Земли, охватывающий докембрийское время. Жизнь тогда была в основном микроскопической, а её остатки редко сохранялись. Термин помогает понять, почему знания об этом периоде основаны прежде всего на косвенных свидетельствах.
Архей — древнейший крупный этап криптозоя. В это время сформировались первые простые клетки, существовавшие преимущественно в бескислородной среде. Название обозначает не организм, а большой отрезок геологической истории.
Протерозой — этап, следующий за археем. В этот период усложнялись клетки и организмы, а атмосфера постепенно обогащалась кислородом. Поэтому протерозой считают важным переходом к более разнообразной жизни.
Строматолиты — слоистые образования, возникавшие благодаря деятельности древних микроорганизмов. Микробы задерживали частицы осадка и изменяли химический состав среды, из-за чего формировались повторяющиеся слои. Их строение служит свидетельством жизни даже тогда, когда сами организмы не сохранились.
О жизни криптозоя судят по породам, потому что мягкие тела древних микробов почти не оставляли окаменелостей. В слоях находят микроскопические отпечатки, химические соединения и структуры, созданные сообществами организмов. Геологическая порода сохраняет не только тело, но и след его деятельности, поэтому строматолиты особенно ценны для реконструкции прошлого.
Первые клетки жили в условиях, резко отличавшихся от современных: свободного кислорода почти не было, а среда могла быть химически восстановительной и горячей. Прокариотическая клетка устроена проще эукариотической, поэтому она требовала меньше ресурсов для поддержания жизнедеятельности. Одноклеточность была выгодна ещё и потому, что простая клетка могла быстро размножаться и приспосабливаться к локальным условиям.
Фотосинтез дал древним микроорганизмам источник энергии и одновременно изменил планету. Выделяемый кислород сначала связывался с минералами и растворёнными веществами, а затем начал накапливаться в атмосфере. Рост его концентрации вытеснил часть анаэробных форм, зато создал условия для эффективного кислородного дыхания и дальнейшего усложнения организмов.
Переход от прокариот к эукариотам связан не только с накоплением изменений, но и с симбиозом. По эндосимбиотической теории, одна клетка поглотила другую, но не разрушила её: бывшие самостоятельные прокариоты стали митохондриями, а у растений и водорослей — хлоропластами. Так возникла более сложная клеточная система, на основе которой позднее развилась многоклеточность.
Многоклеточные организмы появились после того, как клетки научились постоянно взаимодействовать и распределять функции. Одни клетки могли обеспечивать движение или питание, другие — размножение и защиту. К концу протерозоя существовали ранние животные, однако их формы ещё сильно отличались от большинства организмов последующих геологических эпох.
| Этап | Особенности среды | Основные изменения в живом мире | Свидетельства жизни |
|---|---|---|---|
| Архей | Почти бескислородная атмосфера, океаны, активные геологические процессы | Появление первых прокариот и позднее фотосинтезирующих микроорганизмов | Микроскопические ископаемые остатки, древние породы, строматолиты |
| Ранний протерозой | Постепенное накопление кислорода, изменение химического состава океанов | Распространение фотосинтеза, усложнение клеток и появление предпосылок эукариотизации | Химические следы жизнедеятельности, строматолиты, ископаемые микроформы |
| Поздний протерозой | Более богатая кислородом среда, разнообразные морские экосистемы | Появление эукариот, многоклеточных организмов и ранних животных | Отпечатки и следы многоклеточных организмов, микрофоссилии, геологические слои |
Таблицу удобно читать слева направо: сначала определить условия среды, затем связать их с изменениями в живом мире. Последний столбец показывает, по каким данным учёные восстанавливают события, даже если сами организмы не сохранились.
Нужно определить, что именно представляют собой строматолиты и к какой группе доказательств их относят. Они состоят из минеральных слоёв, но формируются благодаря жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому важно отличать организм от созданного им ископаемого следа.
Ответ: строматолиты — это косвенные ископаемые свидетельства жизни, то есть следы деятельности древних микроорганизмов. Они не являются непосредственно сохранившимися организмами.
Нужно построить причинно-следственную цепочку от процесса в клетке к изменениям всей биосферы. Фотосинтез использовал энергию света, а его побочным продуктом у некоторых организмов был кислород. Сначала он связывался с веществами окружающей среды, поэтому заметное накопление в атмосфере происходило постепенно.
Ответ: фотосинтез постепенно обогатил атмосферу кислородом. Это изменило состав среды, повлияло на распространение анаэробов и подготовило условия для более сложных организмов.
Здесь требуется не просто назвать события, а показать их историческую связь. Сначала появились простые клетки, затем возник способ получать энергию с помощью фотосинтеза. Изменение среды и усложнение клеточного строения создали предпосылки для эукариот и последующей многоклеточности.
Ответ: последовательность такова: прокариоты → фотосинтез → эукариоты → многоклеточные организмы. Каждый следующий этап опирался на изменения среды и повышение сложности клеточной организации.
Ошибка — считать криптозой временем полного отсутствия жизни. Её допускают из-за редкости окаменелостей и самого смысла названия, связанного с «скрытой» жизнью. Проверка проста: вспомните, что в криптозое существовали прокариоты, фотосинтезирующие микробы и позднее многоклеточные формы.
Нельзя путать архей и протерозой с названиями организмов или считать их одинаковыми периодами. Это последовательные крупные этапы геологической истории, причём протерозой идёт после архея. Проверьте себя по хронологии: сначала архей, затем протерозой.
Неверно утверждать, что кислородная атмосфера существовала с самого начала. Ранние организмы жили почти без свободного кислорода, а его накопление стало результатом длительной работы фотосинтезирующих микроорганизмов. Если в объяснении нет постепенности, рассуждение нужно исправить.
Появление эукариот нельзя отождествлять с появлением многоклеточных организмов. Эукариотическая клетка могла быть одноклеточной, а многоклеточность возникла позднее благодаря объединению и специализации клеток. Проверяйте, какое именно изменение описывается: появление ядра или объединение клеток в организм.
Для понимания криптозоя нужны знания о клеточной теории и различиях между прокариотической и эукариотической клетками. Также полезно вспомнить естественный отбор: изменения среды создавали преимущества для одних вариантов и ограничивали распространение других.
Эта тема подготавливает изучение палеозоя, когда многоклеточная жизнь стала быстро разнообразиться. Она показывает, что эволюция организмов связана не только с наследственными изменениями, но и с преобразованием атмосферы и среды обитания.
Сведения о геологических слоях, строматолитах и ископаемых остатках пригодятся при изучении способов реконструкции истории Земли. По сочетанию пород, химических следов и окаменелостей учёные восстанавливают события, для которых нет прямых наблюдений.
Почему ранний этап истории жизни называют криптозоем?
Название связано с тем, что древнейшая жизнь была преимущественно микроскопической, а её остатки плохо сохранялись в горных породах. Поэтому о ней судят главным образом по косвенным геологическим свидетельствам.
Какие организмы существовали в архее?
В архее жили первые прокариоты — простые одноклеточные организмы без оформленного ядра. Среди них были анаэробные формы, а позднее появились микроорганизмы, способные к фотосинтезу.
Как фотосинтез повлиял на атмосферу Земли?
Фотосинтезирующие микроорганизмы выделяли кислород, который постепенно накапливался в атмосфере и океанах. Это изменило химические условия среды и сделало возможным существование организмов, использующих кислород для дыхания.
Как могли возникнуть эукариотические клетки?
Согласно эндосимбиотической теории, некоторые древние клетки вступили в устойчивый симбиоз с другими прокариотами. Поглощённые клетки не переварились, а превратились в органоиды, например митохондрии и хлоропласты.
Какие свидетельства подтверждают существование жизни в криптозое?
К ним относятся ископаемые микроскопические формы, химические следы жизнедеятельности и строматолиты. Строматолиты представляют собой слоистые образования, возникшие благодаря работе древних микроорганизмов.
§ 15. Развитие жизни в криптозое
