7. История развития жизни на Земле

Определения и обозначения

История развития жизни на Земле — последовательность возникновения и изменения живых организмов от первых форм жизни до современности. Она охватывает очень долгий путь: от простых клеток до разнообразия современных организмов. Это понятие помогает рассматривать живой мир не как неизменный, а как результат длительных перемен.

Геологическая эра — крупный этап истории Земли, выделяемый по характерным изменениям природы и живого мира. Эры различаются тем, какие организмы были распространены и как менялись условия на планете. Это деление помогает упорядочить события прошлого и сравнивать большие отрезки времени.

Ископаемые остатки — сохранившиеся в горных породах остатки или следы жизнедеятельности древних организмов. К ним относятся не только кости, но и раковины, отпечатки листьев, окаменевшие следы и другие свидетельства. По таким находкам учёные узнают, какие организмы жили раньше и как они выглядели.

Эволюция — историческое изменение живых организмов и появление новых групп организмов. Организмы разных поколений могут отличаться, а полезные особенности помогают им выживать и оставлять потомство. Понятие эволюции объясняет, как постепенно менялся состав живого мира.

Как это устроено

Историю жизни восстанавливают прежде всего по ископаемым остаткам, отпечаткам и окаменелостям. Когда организм погибает, его обычно разрушают другие организмы и природные процессы, но иногда остатки быстро оказываются погребены осадком. Минеральные вещества могут заменить части организма или заполнить их форму, а следы на мягком осадке сохраняются после его затвердевания. Сравнивая находки и породы, учёные выясняют, какие организмы существовали в разные времена.

Землю делят на эры и более короткие периоды, потому что за её историю несколько раз крупно менялись природа и живой мир. Границы устанавливают по заметным изменениям в слоях пород и ископаемых: например, когда появляются новые группы организмов или исчезает множество прежних. Возраст пород помогают определять по их свойствам и методами, основанными на распаде радиоактивных веществ. Продолжительность эр различается, поскольку перемены, по которым их выделяют, происходили с неодинаковой скоростью.

Сначала формировалась сама планета, и условия на её поверхности сильно отличались от современных. Первые живые формы были простыми клетками, существовавшими в воде, где было меньше резких перепадов условий. Позднее некоторые организмы стали использовать энергию света и выделять кислород, который постепенно накапливался в окружающей среде. Это изменило условия жизни и позволило распространяться организмам, способным получать больше энергии и иметь более сложное строение.

В архее появились первые простые клетки, а в протерозое жизнь стала разнообразнее и кислорода в атмосфере стало больше. В палеозое широко распространились растения и животные, в том числе освоившие сушу. Мезозой известен господством пресмыкающихся: в это время жили динозавры, появились первые птицы и широко распространились голосеменные растения. В кайнозое особенно широко распространились млекопитающие и появился человек.

Одни группы организмов сменяли другие, потому что среда обитания постоянно менялась. Климат, расположение материков и океанов влияли на доступность пищи и условия выживания, а конкуренция заставляла организмы использовать разные ресурсы. Приспособления, повышавшие шансы выжить и оставить потомство, могли распространяться среди потомков. Иногда перемены были настолько резкими, что происходили массовые вымирания, после которых освобождались места для новых групп.

Примерная продолжительность основных геологических эр показана на диаграмме: значения выражены в миллионах лет и могут немного различаться в разных классификациях. Сравнивая высоту столбцов, можно заметить, что древние этапы длились намного дольше, чем более поздние. Диаграмма показывает длительность эр, но сама по себе не объясняет, какие организмы жили в каждую из них.

Основные этапы развития жизни на Земле

Таблицу удобно читать сверху вниз: так видна последовательность эр от древнейшей к современной. Сначала сравните изменения природы, а затем соотнесите их с организмами и событиями. Указанные даты приблизительны, поэтому важнее запомнить порядок и главные признаки этапов.

Разбор задач

Задача 1. Расположите в хронологическом порядке архей, кайнозой, палеозой, протерозой и мезозой. Здесь нужно восстановить последовательность крупных этапов истории Земли, а не упорядочить их по продолжительности. Начинать следует с самого древнего этапа, а завершать тем, который продолжается сейчас.

1. Вспомним, что архей — древнейшая из перечисленных эр, а кайнозой — самая поздняя.
2. Между ними располагаются протерозой, палеозой и мезозой; они следуют именно в таком порядке.
3. Проверим результат: в архее появились первые простые клетки, а кайнозой связан с распространением млекопитающих и появлением человека.

Ответ: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Если сомневаетесь, проверьте, что последовательность ведёт от первых клеток к современному миру. Ошибка часто возникает, когда названия перечисляют без опоры на временную последовательность.

Задача 2. Определите эру, если указаны господство динозавров, появление первых птиц и распространение голосеменных растений. Все три признака нужно сопоставить с характерными событиями разных этапов. Так легче избежать ответа по одному знакомому слову.

1. Выделим главный признак: динозавры — пресмыкающиеся, господство которых характерно для мезозоя.
2. Проверим остальные подсказки: первые птицы появились в мезозое, а голосеменные растения получили широкое распространение.
3. Убедимся, что признаки согласуются друг с другом, а не указывают на разные эры.

Ответ: мезозой. Для проверки достаточно сравнить все три события с таблицей, а не выбирать эру только по одному признаку. Человек к этому времени ещё не появился: он возник намного позднее, в кайнозое.

Задача 3. Объясните, почему появление кислорода в атмосфере стало важным этапом развития жизни и способствовало усложнению организмов. Вопрос требует связать перемену среды с возможностями организмов, а не просто назвать эру. В ответе нужно показать причинную связь между накоплением газа и развитием жизни.

1. Вспомним, что кислород постепенно накапливался благодаря деятельности организмов, использовавших энергию света.
2. Кислород позволил некоторым организмам получать больше энергии при её использовании в клетках.
3. Дополнительная энергия создала условия для существования более сложных организмов и разнообразия форм жизни.

Ответ: накопление кислорода изменило среду и позволило организмам эффективнее получать энергию, что способствовало развитию более сложных форм. Нельзя говорить, что кислород мгновенно создал сложные организмы: изменения происходили постепенно. Этот пример показывает, как перемены окружающей среды могут влиять на эволюцию.

Типичные ошибки

Первая ошибка — перепутать эры или поставить их не по времени. Это случается, когда названия заучивают отдельно от событий и не связывают с последовательностью развития жизни. Проверьте себя, проговорив порядок от архея к кайнозою: первые клетки, усложнение жизни, освоение суши, динозавры, млекопитающие и человек.

Вторая ошибка — считать, что человек жил одновременно с динозаврами. Такое представление может возникнуть из-за того, что оба часто упоминаются в рассказах о древней жизни. Сопоставьте их с эрами: динозавры господствовали в мезозое, а человек появился в кайнозое, значительно позже.

Третья ошибка — называть ископаемыми остатками только кости. Их могут находить чаще, но древняя жизнь оставила и другие свидетельства, а сами кости сохранились не всегда. Чтобы проверить ответ, спросите себя, сохранились ли в породе тело организма, его отпечаток или след деятельности: все это может быть ископаемым свидетельством.

Четвёртая ошибка — объяснять смену организмов только вымиранием прежних групп. Массовые вымирания действительно происходили, но на живой мир влияли также климат, изменения среды обитания, конкуренция и появление приспособлений. Проверьте объяснение: если в нём не названы изменения условий и различия в способности организмов выживать, причина раскрыта неполно.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о клеточном строении организмов, уровнях организации живого и основных группах растений и животных. Они помогают сравнивать древние формы жизни с современными и замечать усложнение организмов. История жизни связана с эволюцией, систематикой, происхождением человека и приспособленностью к среде. География и геология объясняют, как менялись климат, материки, океаны и состав атмосферы, влиявшие на развитие живого мира.

Что запомнить

• Историю жизни на Земле восстанавливают главным образом по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности.
• Основные эры сменяют друг друга в последовательности: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой.
• Первые живые организмы были простыми одноклеточными формами.
• Накопление кислорода создало условия для развития более сложных организмов.
• В палеозое широко распространились растения и животные на суше.
• Мезозой называют временем господства пресмыкающихся.
• Кайнозой связан с широким распространением млекопитающих и появлением человека.