48. Развитие жизни на Земле. Криптозой. Ранний палеозой

Определения и обозначения

Криптозой — этап истории Земли до фанерозоя, включающий архей и протерозой. Название означает «скрытая жизнь»: древнейшие организмы были главным образом микроскопическими, а их остатки сохранялись редко. Понятие нужно, чтобы объединить огромный промежуток, когда сформировались основы биосферы.

Кембрийский период — первый период палеозойской эры. В это время широко распространились разнообразные морские беспозвоночные, а кембрийские отложения сохранили особенно много их остатков. Поэтому кембрий важен для изучения раннего разнообразия многоклеточных животных.

Ордовикский период — период раннего палеозоя, следующий за кембрием. В нём продолжалось разнообразие морских организмов, а среди животных появились первые позвоночные. Это понятие помогает связать развитие древних морей с началом истории позвоночных.

Силурийский период — завершающий период раннего палеозоя. В его морях активно развивались беспозвоночные и позвоночные, а растения и затем животные начали осваивать сушу. Силур показывает переход жизни к новой среде.

Как это устроено

Учёные восстанавливают историю жизни по ископаемым остаткам, следам жизнедеятельности и строению горных пород. Даже редкая находка становится полезной, если её можно сопоставить с возрастом слоя и другими свидетельствами. Недостаток остатков компенсируют сравнением пород, химического состава древней атмосферы и строения сохранившихся организмов.

Первые формы жизни возникли в воде, где легче происходили химические реакции и сохранялась защита от жёсткого излучения. Фотосинтезирующие организмы стали выделять кислород, который сначала связывался с веществами земной коры, а затем начал накапливаться в атмосфере. Это изменило условия существования: одни организмы получили возможность использовать кислородное дыхание, а другие были вытеснены или сохранились только в бескислородных местах.

В кембрии резко увеличилось число ископаемых животных и их разнообразие. Причиной стали широкое распространение многоклеточности, появление твёрдых покровов и скелетов, развитие хищничества и усложнение взаимодействий между организмами. Поэтому кембрийская «вспышка» не означает внезапное возникновение жизни, а отражает одновременно реальное разнообразие и улучшение сохранения останков.

В ордовике и силуре моря оставались главной средой жизни, потому что большая часть поверхности материков была непригодна для сложных наземных организмов. В морях разнообразились трилобиты, брахиоподы, моллюски, кораллы и другие беспозвоночные, а позднее заметнее стали позвоночные. Изменения климата, уровня моря и состава сообществ приводили к появлению новых форм и вымиранию некоторых прежних.

Освоение суши началось с растений, способных удерживаться на влажном грунте и защищать клетки от высыхания. Для этого постепенно развивались покровные ткани, проводящие элементы, органы прикрепления и способы размножения, менее зависимые от воды. Животные вышли на сушу позже, когда появились растительная пища, укрытия и достаточно кислорода, а их переход сдерживали необходимость дышать воздухом и поддерживать тело вне воды.

Основные этапы криптозоя и раннего палеозоя

Таблицу удобно читать сверху вниз: этапы расположены от более древних к более молодым. Для каждого этапа сопоставляйте не только организмы, но и среду их обитания. Так заметен общий переход от почти полностью водной жизни к постепенному освоению суши.

Разбор задач

Задача 1. Расположите архей, протерозой, кембрий, ордовик и силур в хронологическом порядке и определите, какие этапы относятся к криптозою. Нужно сначала установить границы криптозоя, а затем восстановить последовательность периодов. Не следует путать эру, период и более крупный этап истории жизни.

1. Криптозой включает архей и протерозой.
2. После протерозоя начинается фанерозой, в котором расположен палеозой.
3. Периоды раннего палеозоя идут так: кембрий, ордовик, силур.

Ответ: архей → протерозой → кембрий → ордовик → силур. К криптозою относятся только архей и протерозой, а три последних этапа относятся к раннему палеозою.

Задача 2. По описанию ископаемых морских беспозвоночных и первых позвоночных определите изменения в жизни океана раннего палеозоя. В условии нужно обратить внимание не на один вид, а на последовательность появления и распространения групп. Сопоставление находок с геологическим периодом позволяет сделать вывод о развитии морского сообщества.

1. Многочисленные остатки трилобитов, брахиопод, моллюсков и кораллов указывают на разнообразие беспозвоночных.
2. Если в более молодых слоях появляются первые позвоночные, это свидетельствует об усложнении состава морской фауны.
3. Следовательно, в раннем палеозое моря были центром активного видообразования и расселения животных.

Ответ: морские сообщества стали более разнообразными, появились новые способы питания и защиты. К концу рассматриваемого этапа в них вошли первые позвоночные, хотя беспозвоночные по-прежнему преобладали.

Задача 3. Сопоставьте условия жизни в кембрии и силуре и объясните, какие свидетельства указывают на освоение суши. Кембрийские находки в основном связаны с морями, а силурийские включают следы наземных растений и животных. Причину перехода нужно связать с появлением приспособлений, а не только с изменением места обитания.

1. Для кембрия характерны богатые морские сообщества и редкие свидетельства наземной жизни.
2. В силуре появляются ископаемые наземных растений, следы их распространения по влажным берегам и признаки животных, передвигавшихся по суше.
3. Покровы, проводящие ткани, органы прикрепления и способы воздушного дыхания сделали переход возможным, но не мгновенным.

Ответ: кембрий был преимущественно временем морской жизни, а в силуре началось постепенное освоение суши. Сначала закрепились растения, затем вслед за ними стали расселяться животные.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать криптозой отдельным периодом или эрой. Так происходит из-за крупного масштаба названия, но криптозой — этап, включающий архей и протерозой. Проверка: найдите его границу с фанерозоем и перечислите два входящих в него эона.

Ошибка 2. Отождествлять появление кембрийских ископаемых животных с возникновением жизни. Ошибка возникает потому, что именно в кембрии остатки стали заметнее и разнообразнее. Проверка: вспомните существование бактерий и фотосинтезирующих организмов до кембрия.

Ошибка 3. Полагать, что организмы сразу перешли из моря на сушу. Такой вывод не учитывает постепенное формирование покровов, проводящих тканей и способов дыхания. Проверка: расположите события в порядке «растения на влажной суше — наземные животные — дальнейшее усложнение сообществ».

Ошибка 4. Смешивать кембрий, ордовик и силур или относить их к разным эрам. Причина — незнакомая последовательность названий. Проверка: запомните цепочку «кембрий → ордовик → силур»: все три периода входят в ранний палеозой.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о геологической шкале времени, различиях между эрой и периодом, а также об образовании и сохранении ископаемых остатков. Эти представления объясняют, почему одни этапы изучены лучше других.

Далее тема связана с поздним палеозоем, выходом позвоночных на сушу и последующими этапами эволюции. Освоение суши в силуре стало основой для формирования наземных экосистем и дальнейшего расселения позвоночных.

Что запомнить

• Криптозой включает архей и протерозой и предшествует фанерозою.
• Жизнь на Земле возникла задолго до кембрия.
• Кембрий известен быстрым увеличением разнообразия ископаемых животных.
• В раннем палеозое основная часть жизни была связана с морями.
• В силуре началось освоение суши растениями и животными.
• Историю древней жизни восстанавливают по ископаемым остаткам и геологическим данным.