§4. Изменение облика Земли и живых организмов

Определения и обозначения

Геологическая история Земли — последовательность изменений планеты, её климата, рельефа, атмосферы и живого мира. Это понятие помогает рассматривать Землю как систему, которая постоянно менялась, а не как неизменный фон для жизни. По этой истории можно связывать природные события с появлением и исчезновением организмов.

Геологическая эра — крупный этап истории Земли, выделяемый по значительным изменениям природы и органического мира. Эры охватывают очень большие промежутки времени, поэтому их используют, чтобы упорядочить основные этапы развития планеты. Границы между ними связаны с крупными переменами, а не с мгновенным переключением условий.

Геологический период — часть геологической эры с характерными природными условиями и группами организмов. Это более подробное деление позволяет описывать историю Земли точнее, чем только по эрам. Название периода помогает соотнести породы и находки с определённым отрезком прошлого.

Ископаемые остатки — сохранившиеся в земной коре остатки организмов и следы их жизнедеятельности. К ним относятся, например, окаменевшие раковины, кости и отпечатки. По таким находкам учёные узнают, какие организмы жили раньше, и сопоставляют историю жизни с историей пород.

Как это устроено

Земная кора складывалась из слоёв пород, в которых могли сохраняться остатки древних организмов. Обычно ненарушенные нижние слои сформировались раньше верхних, поэтому их положение помогает установить порядок событий. Одной находки недостаточно: учёные сопоставляют её с другими ископаемыми, свойствами пород и тем, как залегают слои. Так получают не просто перечень древних организмов, а последовательность изменений планеты.

Первые известные формы жизни были связаны с водой. В водной среде вещества могли растворяться и взаимодействовать, а сами организмы были защищены от сильных перепадов условий. Древняя атмосфера не содержала достаточного количества свободного кислорода и не создавала такого защитного слоя, как позднее. Когда жизнедеятельность организмов изменила состав атмосферы и появились условия для защиты от излучения, живым существам стало легче осваивать сушу.

Смена геологических эр отражает крупные преобразования и неживой, и живой природы. Если климат, моря и расположение материков меняются, организмы сталкиваются с новыми условиями: одни приспосабливаются и распространяются, другие сокращаются или вымирают. Освободившиеся места могут занимать другие группы. Поэтому в слоях разных эпох обнаруживаются разные сообщества, а история жизни выглядит как разветвление с чередованием появления, расцвета и исчезновения форм.

В архее возникли первые клеточные организмы, а жизнь была связана с водной средой. В протерозое организмы усложнялись, в атмосфере накапливался кислород, и к концу этой эры существовали многоклеточные формы. В палеозое жизнь широко освоила сушу: появились наземные растения, земноводные и первые пресмыкающиеся. Мезозой стал временем господства пресмыкающихся, а в кайнозое широко распространились млекопитающие и появились люди.

На облик планеты влияли движения материков, вулканизм и изменения климата. Перемещение материков меняло очертания морей и расстояния между областями, а значит — условия обитания и пути расселения организмов. Извержения и другие геологические события могли менять среду, а резкие перемены иногда приводили к массовым вымираниям. Поэтому изменения живого мира следует связывать не с одной причиной, а с целым комплексом перемен на Земле.

Основные этапы геологической истории Земли

Таблица помогает сравнить эры не только по организмам, но и по изменениям планеты. Проследите строки сверху вниз, чтобы увидеть общий хронологический порядок. Сведения в ней обобщённые: внутри каждой эры условия и состав живого мира тоже менялись.

Разбор задач

Задача 1. Расположить события в правильной последовательности: появление первых наземных растений, возникновение первых клеточных организмов, расцвет пресмыкающихся, господство млекопитающих. Нужно определить, к каким эрам относится каждое событие, а затем поставить эры по порядку. Так мы не смешаем время возникновения группы со временем её расцвета.

1. Первые клеточные организмы относят к архею — это самое раннее событие из перечисленных.
2. Первые наземные растения появились в палеозое, когда жизнь осваивала сушу.
3. Расцвет пресмыкающихся связан с мезозоем, а господство млекопитающих — с кайнозоем.
4. Выстраиваем найденные эры хронологически: архей, палеозой, мезозой, кайнозой.

Ответ: возникновение первых клеточных организмов → появление первых наземных растений → расцвет пресмыкающихся → господство млекопитающих.

Задача 2. По описанию определить геологическую эру: широко распространены папоротники и хвощи, появились первые земноводные и пресмыкающиеся, сформировались залежи каменного угля. В условии соединены признаки растительного мира, позвоночных животных и природных отложений. Их следует проверить вместе, а не выбирать ответ по одному слову.

1. Папоротники и хвощи широко распространялись в палеозое.
2. Появление первых земноводных и пресмыкающихся также согласуется с этапами развития жизни в палеозое.
3. Залежи каменного угля связаны с накоплением и преобразованием древних растительных остатков, в том числе в условиях палеозоя.
4. Все признаки указывают на одну и ту же эру, поэтому выбираем палеозой.

Ответ: палеозойская эра.

Задача 3. Окаменелые морские организмы найдены в породах далеко от современного моря. Нужно объяснить, почему это свидетельствует об изменении облика Земли. Сама находка показывает, что когда-то в этом месте существовали условия, подходящие для морской жизни, но не обязательно означает, что море находилось там совсем недавно.

1. Определяем, что остатки принадлежат организмам, жившим в морской среде.
2. Связываем их с породой: слой формировался там, где остатки могли попасть в осадки и сохраниться.
3. Сравниваем древние условия с современными: сейчас участок удалён от моря, значит, его положение или очертания водоёмов изменились.
4. Учитываем возможные причины перемен — движение материков, изменение уровня моря и преобразование рельефа.

Ответ: находка говорит о том, что в прошлом территория была морским дном или находилась в морской среде, а позднее условия изменились.

Типичные ошибки

Некоторые считают, что геологические эры сменялись мгновенно, будто одна природа сразу уступала место другой. Такую ошибку вызывает привычка представлять шкалу как ряд чётких дат, хотя изменения занимали огромные промежутки времени и могли перекрываться. Проверить себя можно вопросом: описывает ли граница эры длительный процесс и крупные перемены? Не следует представлять её как событие, произошедшее за один момент.

Другая ошибка — путать появление группы организмов с её расцветом. Появиться группа могла задолго до того, как стала многочисленной и разнообразной; эти этапы часто смешивают, когда помнят только «главную» эру. Чтобы проверить ответ, уточните, спрашивают ли о первых представителях группы или о времени её широкого распространения. Например, ранние млекопитающие существовали до того, как стали господствующей группой.

Эволюцию иногда описывают как прямую лестницу от простых организмов к совершенным. Такое представление возникает, если свести сложную историю к нескольким известным группам, но оно не учитывает разветвления и вымирания. Проверка проста: спросите себя, обязательно ли каждый древний организм превращался в современный. Эволюция не имеет единственной линии и заранее заданной конечной цели.

Наконец, нельзя надёжно определять возраст породы только по одной окаменелости. Находка может быть неполной, перемещённой из другого слоя или неверно определённой, поэтому вывод делают по совокупности признаков. Сопоставьте положение слоя, другие ископаемые остатки и свойства породы. Если они указывают на разные периоды, нужны дополнительные данные, а не поспешный вывод.

Связь с другими темами

Для этой темы пригодятся знания о строении Земли, горных породах и ископаемых остатках: без них трудно понять, откуда берутся свидетельства далёкого прошлого. Основные положения эволюционного учения и естественный отбор помогают объяснить, почему одни организмы распространялись, а другие исчезали. Позднее эти знания помогут изучать эволюцию человека и происхождение современных групп организмов. Они также связывают тему биосферы с взаимодействием живой и неживой природы.

Что запомнить

• Историю Земли восстанавливают по горным породам и ископаемым остаткам.
• Геологическая история Земли делится на эры и периоды.
• Первые организмы появились в воде.
• Изменение атмосферы стало условием выхода жизни на сушу.
• Развитие жизни сопровождалось появлением новых групп и вымиранием прежних.
• Облик Земли менялся из-за движения материков, климата, вулканизма и других геологических процессов.