Раздел 2. Развитие жизни на земле

Определения и обозначения

Геохронологическая шкала — система деления истории Земли на крупные и мелкие временные отрезки. Она помогает расположить события в правильном порядке и сравнивать развитие живого мира в разные эпохи. По шкале можно связать появление групп организмов с изменениями планеты.

Эра — крупный этап истории Земли, выделяемый по существенным изменениям в развитии планеты и живого мира. Названия эр обозначают большие отрезки, на протяжении которых менялись условия среды и состав организмов. Это понятие нужно, чтобы описывать историю жизни не как набор отдельных событий, а как последовательность широких этапов.

Период — часть эры, для которой характерны определённые события в истории Земли и организмов. Периоды позволяют точнее указывать, когда происходили изменения, и сравнивать более короткие отрезки внутри одной эры. Поэтому период нельзя считать равным по масштабу эре.

Биологическая эволюция — историческое развитие живой природы и изменение организмов во времени. Она происходит через изменения наследственных признаков популяций и их различную успешность в конкретной среде. Понятие помогает объяснить, почему состав живого мира менялся и почему существующие группы не возникли одновременно.

Как это устроено

История жизни рассматривается в геологическом времени, потому что многие важные изменения происходили на протяжении миллионов и миллиардов лет. Человеческая жизнь слишком коротка, чтобы непосредственно наблюдать такие процессы целиком. Поэтому учёные сопоставляют последовательность слоёв горных пород и найденные в них ископаемые остатки. Геохронологическая шкала позволяет расположить эти свидетельства и события во времени.

Крупные временные подразделения вложены друг в друга: эоны включают эры, а эры делятся на периоды. Такая иерархия нужна, чтобы описывать историю с разной точностью: от глобальных этапов до более локальных изменений. Границы подразделений связаны с крупными переменами в геологии и составе организмов, а не с равной длительностью каждого отрезка. Поэтому одни эры или периоды могли продолжаться дольше других.

Ранняя Земля отличалась от современной: её поверхность и атмосфера менялись, а свободного кислорода в атмосфере сначала было мало. Первые организмы были простыми и жили в водной среде, где условия защищали их от многих воздействий. Позднее фотосинтезирующие организмы выделяли кислород, меняя состав среды. Изменения создавали новые возможности для жизни, но одновременно становились испытанием для организмов, приспособленных к прежним условиям.

Формы жизни сменялись постепенно: от древних простых организмов к разнообразию многоклеточных, растений и животных. У многоклеточных клетки могли специализироваться, что позволяло организму выполнять разные функции и усложнять строение. Разнообразие увеличивалось не по прямой линии: группы возникали, распространялись, изменялись и иногда исчезали. Поэтому современное многообразие — результат длительной истории, а не заранее заданная конечная цель.

Выход на сушу стал важным этапом, потому что там организмы столкнулись с иными условиями, чем в воде: риском высыхания, действием силы тяжести и необходимостью получать воду и питательные вещества. Для жизни на суше требовались подходящие приспособления, поэтому освоение происходило постепенно. Сначала сушу осваивали растения и некоторые группы беспозвоночных, позже распространились наземные позвоночные. Разные группы решали сходные задачи собственными способами.

Основные этапы развития жизни на Земле

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить последовательность эр, и сравнивайте соседние строки: так видна смена организмов. Даты приблизительны, а группы не всегда возникали ровно на границе эры: некоторые появились раньше, но стали широко распространёнными позднее. Сведения в таблице — краткая схема, а не полный перечень жизни каждой эпохи.

Разбор задач

Задача 1. Расположите Архей, Протерозой, Палеозой, Мезозой и Кайнозой в порядке от древнейшей эры к современной. Здесь важно восстановить хронологию, а не сортировать названия по алфавиту. Проверим последовательность по геохронологической шкале.

1. Начинаем с Архея — самой древней эры в данном списке.
2. После него идёт Протерозой, затем Палеозой.
3. Позднее следуют Мезозой и Кайнозой, который продолжается сейчас.

Ответ: Архей → Протерозой → Палеозой → Мезозой → Кайнозой.

Задача 2. По описанию «выход растений и животных на сушу» определите крупный этап развития жизни и обоснуйте ответ. Одного упоминания суши недостаточно, чтобы назвать конкретный период: освоение происходило постепенно. Нужно сопоставить событие с эрой, в которой оно стало важным направлением развития.

1. Выход организмов из водной среды относится к освоению наземных местообитаний.
2. В Палеозое растения и животные постепенно заселяли сушу, появлялись наземные сообщества.
3. Следовательно, описанное событие связывают прежде всего с Палеозоем, хотя отдельные этапы освоения продолжались и позднее.

Ответ: Палеозой; именно в эту эру освоение суши стало крупным этапом развития растений и животных.

Задача 3. Сравните развитие жизни в Мезозое и Кайнозое: назовите характерные группы и объясните смену господствующих организмов. Сначала выделим, какие группы особенно характерны для каждого этапа. Затем учтём крупное событие на границе эр, чтобы не объяснять смену одним лишь появлением новых организмов.

1. В Мезозое широко распространились динозавры и голосеменные; появились птицы и млекопитающие, а позднее — покрытосеменные.
2. На границе Мезозоя и Кайнозоя произошло массовое вымирание, в ходе которого исчезли многие группы, включая нептичьих динозавров.
3. В Кайнозое распространились млекопитающие и покрытосеменные. Освободившиеся экологические возможности помогли выжившим группам разнообразиться, но само вымирание не было единственной причиной эволюционных изменений.

Ответ: Мезозой связан прежде всего с динозаврами и голосеменными, Кайнозой — с разнообразием млекопитающих и покрытосеменных. Массовое вымирание изменило состав сообществ и создало условия для распространения ряда выживших групп.

Типичные ошибки

Считать эры и периоды равными по масштабу — ошибка: период является частью эры. Её допускают, потому что оба слова обозначают временные отрезки и названия подразделений трудно запомнить без иерархии. Проверьте себя вопросом: «Что входит в состав чего?» Правильный ответ — периоды входят в эры.

Перепутать порядок эр легко, если учить названия отдельно от событий. Надёжнее восстановить цепочку от Архея до Кайнозоя и привязать к ней ключевые изменения жизни. Для проверки перечислите эры без подсказки и сверьте, что Кайнозой стоит последним, а Архей — первым.

Представлять эволюцию как заранее заданное движение от «простых» к «совершенным» организмам — неверно. Такое представление возникает, если описывать историю как лестницу и считать современную жизнь её целью. Эволюция означает исторические изменения популяций, зависящие от наследственной изменчивости и условий среды. Проверьте объяснение: в нём должны быть причины изменений, а не оценка организмов как лучших или худших.

Считать, что массовое вымирание уничтожает всю жизнь, — значит путать сокращение разнообразия с полным исчезновением организмов. Вымирание называют массовым, когда за сравнительно короткое геологическое время исчезает много видов, но выжившие группы сохраняются. Проверьте себя: если жизнь продолжилась и после события, значит вымирание изменило её состав, а не прекратило её существование.

Связь с другими темами

До изучения истории жизни полезно знать клеточное строение организмов, основные группы живых существ и признаки их сходства и различия. Это помогает понимать, какие именно организмы появлялись и как их сравнивают. Тема пригодится при изучении эволюции, происхождения человека, систематики и доказательств исторического развития жизни. Геологическая последовательность позволяет связать происхождение и родство организмов с их появлением в разные эпохи.

Что запомнить

• Историю жизни на Земле изучают в рамках геологического времени.
• Геохронологическая шкала упорядочивает этапы истории Земли.
• Период входит в состав эры.
• Развитие живого мира происходило на протяжении длительного времени.
• Освоение суши стало важным этапом эволюции растений и животных.
• Массовые вымирания изменяли состав живого мира и ход его дальнейшего развития.