Основные этапы развития жизни на Земле

Определения и обозначения

Геохронологическая шкала — последовательность крупных отрезков истории Земли, упорядоченных по времени. Её составляют, изучая слои горных пород и ископаемые остатки организмов. Шкала помогает понять, какие события произошли раньше, а какие — позже, и соотнести их с возрастом Земли.

Архей — древнейший крупный этап развития жизни, начавшийся более 4 млрд лет назад. О ранней жизни учёные судят по древним породам и следам деятельности микроскопических организмов. В морях существовали простые одноклеточные формы, а атмосфера сильно отличалась от современной.

Палеозой — этап, когда жизнь стала особенно разнообразной в морях и начала осваивать сушу. В морях обитали беспозвоночные и рыбы, а позднее появились земноводные и пресмыкающиеся. Растения вышли на сушу раньше многих животных, и это изменило наземную среду.

Мезозой — этап, известный господством пресмыкающихся, в том числе динозавров. В это время появились птицы и первые млекопитающие, хотя они ещё не занимали ведущего положения. Название этапа помогает связать эти группы с определённым периодом истории жизни.

Как это устроено

История жизни длится миллиарды лет, поэтому перечислять все изменения по отдельности неудобно. Учёные выделяют крупные этапы, границы которых связаны с заметными переменами в природе и составе организмов. Для датировки используют горные породы, ископаемые остатки и методы определения возраста минералов. Так события можно расположить не только в правильном порядке, но и оценить, сколько времени разделяет их.

Ранняя Земля была горячей, её поверхность постепенно остывала, а вода собиралась в океаны. Первые организмы могли возникнуть и сохраняться в водной среде: она защищала их от высыхания и части опасного излучения. Озонового слоя, который задерживает ультрафиолет, тогда ещё не было. Простые одноклеточные формы лучше соответствовали условиям, чем сложно устроенные организмы, которым нужны были устойчивые и разнообразные среды.

Некоторые древние микроорганизмы научились использовать фотосинтез и выделять кислород. Сначала этот газ расходовался на реакции с веществами океана и земной коры, поэтому его накопление в атмосфере шло медленно. Позднее рост содержания кислорода сделал возможным более эффективное клеточное дыхание, а образование озонового слоя ослабило ультрафиолетовое излучение. Изменившаяся среда открыла новые возможности для развития организмов, хотя для части древних форм кислород оказался вреден.

По мере эволюции появились клетки с более сложным устройством, а затем многоклеточные организмы. Разделение функций между клетками позволило им образовывать ткани и части тела, благодаря чему организмы могли использовать разные способы питания и передвижения. Особенно заметно разнообразие жизни проявилось в морях, где возникли многочисленные группы животных. Освоение суши стало возможным, когда появились организмы, способные переносить высыхание и получать необходимые вещества вне воды.

В разные этапы ведущими были разные группы, потому что условия среды менялись, а организмы приспосабливались и конкурировали. Палеозой связан с развитием морской жизни, а затем с выходом растений и животных на сушу; в мезозое широко распространились пресмыкающиеся. Массовое вымирание на границе мезозоя и кайнозоя изменило состав живых сообществ, но не остановило эволюцию. После него получили возможность широко развиваться группы, которые прежде были менее заметны, в том числе млекопитающие.

Основные этапы развития жизни на Земле

Интервалы в таблице приблизительны: границы геологических этапов устанавливают по данным исследований и могут уточняться. Пользуйся таблицей, чтобы сопоставить время, характерные группы организмов и ключевые перемены. Для поиска ответа сначала определи этап, а затем проверь, подходит ли к нему описанное событие.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Расположите в хронологическом порядке появление первых организмов, освоение суши растениями и господство динозавров. Нужно определить, какое событие произошло раньше, а какое — позже. Для этого достаточно соотнести события с крупными этапами шкалы.

1. Первые организмы появились на ранних этапах истории Земли, ещё до возникновения сложных многоклеточных форм.
2. Растения освоили сушу в палеозое, спустя долгое время после возникновения первых организмов.
3. Динозавры господствовали в мезозое, который следует за палеозоем.

Ответ. Сначала появились первые организмы, затем растения освоили сушу, позднее наступило господство динозавров. Здесь важно сравнивать именно положение этапов на шкале, а не размеры или сложность организмов.

Задача 2

Условие. По описанию: «широкое развитие морских организмов, затем выход растений и животных на сушу» — определите этап и обоснуйте ответ. В описании названы два взаимосвязанных события, а не одна отдельная группа организмов. Поэтому нужно искать этап, в котором происходило и развитие морской жизни, и освоение суши.

1. Сопоставьте развитие морских организмов с ранней частью палеозоя, когда разнообразие морской жизни заметно возросло.
2. Проверьте вторую подсказку: именно в палеозое растения, а затем животные начали осваивать сушу.
3. Исключите мезозой: с ним связано господство пресмыкающихся, а не начало выхода жизни на сушу.

Ответ. Описанный этап — палеозой. Две характерные подсказки совпали с его особенностями: расцветом морской жизни и последующим освоением суши.

Задача 3

Условие. В таблице указаны появление кислородного фотосинтеза, первых многоклеточных и птиц. Определите, какие события произошли раньше и к каким этапам их отнести. Необходимо сначала выстроить события по времени, а затем подобрать этапы, не смешивая начало процесса и его дальнейшее распространение.

1. Кислородный фотосинтез возник у древних микроорганизмов на ранних этапах; его развитие связывают с археем, а значительное накопление кислорода продолжилось позднее.
2. Первые многоклеточные появились позже, в протерозое, когда жизнь уже стала более разнообразной.
3. Птицы возникли значительно позднее, в мезозое; это подтверждает их связь с этапом господства пресмыкающихся.

Ответ. Сначала появился кислородный фотосинтез, затем — первые многоклеточные, позже — птицы. Соответствие этапам: архей, протерозой и мезозой; при этом накопление кислорода в атмосфере продолжалось и после возникновения фотосинтеза.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все современные группы организмов появились одновременно. Такое впечатление может возникнуть, если смотреть только на живые организмы и не учитывать ископаемые формы. На самом деле группы возникали постепенно и в разные геологические этапы. Проверь себя: умеешь ли ты расположить появление одноклеточных, многоклеточных и птиц по времени?

Ошибка: путать этапы шкалы и относить событие к неверному отрезку. Этапы похожи тем, что каждый включает множество изменений, поэтому легко запомнить событие отдельно от его времени. Сверяйся с порядком: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Затем проверь, соответствует ли событие характерным организмам выбранного этапа.

Ошибка: считать, что освоение суши началось с животных. В рассказах о наземных животных растения иногда остаются незамеченными, хотя они появились на суше раньше многих групп животных. Проверь себя, задав вопрос, что могло служить животным пищей и создавать среду обитания. Наземные растения сыграли важную роль в подготовке суши к жизни животных.

Ошибка: приравнивать вымирание динозавров к исчезновению всей жизни. Масштабное вымирание затронуло многие виды, но некоторые группы организмов его пережили. После изменения условий у сохранившихся групп появились новые возможности для развития. Проверка проста: если бы исчезла вся жизнь, от кого могли бы произойти современные млекопитающие и птицы?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о признаках живых организмов и об эволюции: именно изменения и приспособления помогают объяснить разнообразие жизни в разные эпохи. Представление о клетке позволяет понять, чем простые ранние организмы отличались от более сложных форм, а знание фотосинтеза — откуда в среде появился кислород. Хронология пригодится при изучении систематики и происхождения человека: она помогает не смешивать группы, возникшие в разное время. Она также полезна для понимания современных экосистем, которые сложились в результате долгой истории жизни.

Что запомнить

• Историю жизни на Земле изучают по последовательности крупных геологических этапов.
• Первые организмы были простыми и обитали в воде.
• Фотосинтез способствовал накоплению кислорода в атмосфере.
• Многоклеточные организмы и разнообразие жизни возникали постепенно.
• Освоение суши стало важным этапом развития растений и животных.
• В разные геологические этапы преобладали разные группы организмов.
• Вымирания отдельных групп не прекращали развитие жизни на Земле.