4.16. Развитие жизни на Земле 

Определения и обозначения

Геохронологическая шкала — последовательность временных интервалов истории Земли, по которой описывают развитие её природы и жизни. Она нужна, чтобы упорядочить события и сравнивать, когда существовали разные организмы. Шкалу читают от древнейших этапов к современным.

Эра — крупный этап геологической истории, объединяющий несколько периодов и отличающийся характерными изменениями живого мира. Это крупное деление помогает увидеть общие черты развития жизни в течение длительного времени. Например, мезозой известен широким распространением пресмыкающихся.

Период — часть эры, для которой характерны определённые события в развитии организмов и изменении природных условий. Периоды позволяют точнее указывать время событий, чем эры. Важно помнить, что период входит в состав эры, а не равен ей.

Эволюция органического мира — историческое развитие живых организмов, сопровождающееся появлением, изменением и вымиранием групп. Это понятие помогает объяснить, почему состав живого мира не оставался неизменным. Сравнивая организмы разных эпох, учёные прослеживают их изменения во времени.

Как это устроено

Историю жизни рассматривают вместе с геологической историей, потому что организмы зависят от среды обитания. Изменения климата, уровня морей и положения материков меняли доступные условия: одни места становились пригодными для жизни, другие — неблагоприятными. В ответ популяции организмов изменялись, расселялись или сокращались. Связь работает и в обратную сторону: остатки организмов сохраняются в породах и помогают определить их возраст и условия образования.

Геохронологическая шкала устроена как последовательность вложенных отрезков времени. Крупные этапы — эры — делятся на периоды, поэтому можно описать событие как на уровне большой эпохи, так и более точно. Порядок на шкале важен: он показывает, что происходило раньше, а что позже, а не просто перечисляет названия. Основная последовательность этапов такова: докембрий, палеозой, мезозой, кайнозой.

В докембрии возникли первые организмы, вероятно населявшие водную среду. Позже распространились организмы, способные к фотосинтезу: используя энергию света, они выделяли кислород, и его содержание в окружающей среде постепенно росло. Это создало условия для появления и распространения организмов, использующих кислород. К концу докембрия существовали многоклеточные формы, то есть организмы, состоящие из многих взаимодействующих клеток.

В палеозое разнообразие жизни значительно возросло, а организмы начали осваивать сушу. На суше распространились растения и членистоногие, затем появились наземные позвоночные; в морях были многочисленны рыбы. В мезозое широкое распространение получили пресмыкающиеся, а позднее возникли первые птицы и млекопитающие. В кайнозое особенно разнообразными стали млекопитающие и птицы, а среди растений широко распространились цветковые.

Смена характерных групп связана с тем, что условия среды не оставались постоянными. Когда среда меняется, признаки, полезные прежде, могут потерять преимущество, а другие — помочь организмам выжить и оставить потомство. Такие изменения накапливаются в поколениях, поэтому возникают новые группы и меняется их распространённость. Массовые вымирания могли быть связаны с резкими переменами среды; при этом появление новой группы не означало мгновенного исчезновения всех прежних.

Основные этапы развития жизни на Земле

Сначала найдите в таблице нужную эру, а затем проследите, какие периоды в неё входят и какие изменения с ними связаны. Сравнение строк показывает последовательность освоения среды и смену характерных групп. Указанные группы не обязательно полностью сменяли друг друга: часть могла жить одновременно.

Разбор задач

Задача 1. Расположите докембрий, палеозой, мезозой и кайнозой в хронологическом порядке. Нужно восстановить направление времени, а не запоминать список в случайном порядке. Начинайте с наиболее древнего этапа и заканчивайте современным.

1. На шкале найдите начало истории жизни: ему соответствует докембрий. Это самый древний из перечисленных этапов.

2. После докембрия расположите палеозой, затем мезозой. Следующим и наиболее поздним будет кайнозой.

Ответ: докембрий → палеозой → мезозой → кайнозой.

Задача 2. На суше широко распространились пресмыкающиеся, а позднее появились первые птицы и млекопитающие. Определите этап геологической истории. Здесь важно сопоставить сразу два признака и не принять позднее появление птиц и млекопитающих за свидетельство о господстве этих групп.

1. Широкое распространение пресмыкающихся — характерный признак мезозоя. Это помогает выбрать подходящую эру.

2. Первые птицы и млекопитающие появились позднее, но также в мезозое. Их появление не означает, что они сразу стали преобладающими.

Ответ: мезозойская эра.

Задача 3. Составьте цепочку от появления первых наземных позвоночных до господства млекопитающих, указав эры. Нужно расположить группы и этапы по времени, не смешивая время появления группы с периодом её широкого распространения.

1. Первые наземные позвоночные появились в палеозое, когда животные начали осваивать сушу. В эту же эру развивались и другие наземные организмы.

2. В мезозое широко распространились пресмыкающиеся, а также появились первые птицы и млекопитающие. Значит, появление млекопитающих произошло раньше, чем их последующее господство.

3. В кайнозое млекопитающие стали особенно разнообразными и заняли многие экологические ниши. Именно этот этап связывают с их господством.

Ответ: первые наземные позвоночные в палеозое → широкое распространение пресмыкающихся и появление первых млекопитающих в мезозое → господство млекопитающих в кайнозое.

Типичные ошибки

Ошибка: считать эры и периоды равнозначными отрезками времени. Так можно решить, что период стоит рядом с эрой и не входит в неё; путаница возникает из-за того, что оба понятия обозначают промежутки истории Земли. Проверьте себя вопросом: на какие более мелкие части делится эра? Если ответ — на периоды, значит, уровни шкалы вы различаете правильно.

Ошибка: переставлять этапы шкалы. Иногда древние и современные события читают в обратном порядке, потому что не уточняют направление времени. Сверьте список с опорной последовательностью: докембрий, палеозой, мезозой, кайнозой. Если вы начинаете с кайнозоя, то движетесь от современности к прошлому, а не от древних эпох к новым.

Ошибка: считать, что новая группа сразу уничтожала прежние. Появление нового организма или группы часто принимают за мгновенную смену всего живого. Но группы могли долго сосуществовать, а широкое распространение одной не всегда означало исчезновение остальных. Проверяйте, говорится ли в условии о появлении группы, её преобладании или вымирании — это разные события.

Ошибка: объяснять вымирание только появлением более совершенных организмов. Такое объяснение кажется простым, но сводит сложную историю к соревнованию организмов. На выживание влияли изменения климата и среды, а также другие причины, и «совершенство» не гарантировало успеха. Чтобы проверить объяснение, спросите себя, какие условия изменились и почему они могли повлиять на вымирающую группу.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать основы эволюционного учения: организмы меняются в ходе исторического развития. Знания о клетке и фотосинтезе помогают объяснить ранние этапы жизни и накопление кислорода в среде. Геохронологическая шкала пригодится при изучении доказательств эволюции и ископаемых остатков. Она также помогает разбираться в происхождении современных групп организмов.

Что запомнить

• Развитие жизни на Земле происходило на протяжении длительной геологической истории.
• Геохронологическая шкала упорядочивает этапы истории Земли и органического мира.
• Докембрий предшествует палеозою, мезозою и кайнозою.
• В разные эры характерные группы организмов сменяли друг друга, но могли и сосуществовать.
• Изменения условий среды связаны с эволюцией и вымиранием организмов.
• Ископаемые остатки помогают судить о жизни в прошедшие геологические эпохи.