Развитие жизни на Земле

Определения и обозначения

Эволюция — длительное историческое развитие живой природы, в результате которого организмы изменяются и возникают новые виды. Изменения накапливаются в поколениях, а не происходят мгновенно у одной особи. Термин нужен, чтобы описывать общую историю живого мира.

Ископаемые остатки — сохранившиеся в горных породах остатки или следы древних организмов. К ним относят кости, раковины, отпечатки листьев и следы передвижения. По ним учёные узнают, какие существа жили раньше и в каких условиях.

Геологическая эра — крупный этап истории Земли, отличающийся определёнными природными условиями и составом живых организмов. Эры сменяли друг друга в течение миллионов лет. Такое деление помогает расположить события развития жизни во времени.

Естественный отбор — сохранение организмов с полезными признаками и постепенное распространение этих признаков в природе. Признак должен быть наследственным и давать преимущество в конкретной среде. Понятие объясняет, почему популяции со временем меняются.

Как это устроено

Развитие жизни шло постепенно, потому что наследственные изменения возникают у отдельных организмов, а закрепляются только через многие поколения. Разные виды имеют неодинаковую скорость размножения и приспособления. Поэтому новые формы не появляются одновременно у всех организмов, а распространяются постепенно в подходящих условиях.

Изменения климата, атмосферы, морей и суши меняли привычную среду обитания. При потеплении, похолодании, высыхании водоёмов или изменении состава воздуха одни признаки становились полезными, а другие теряли значение. Организмы, не успевшие приспособиться или переселиться, могли вымереть, тогда как другие виды занимали освободившиеся места.

Первые простейшие организмы изменяли окружающую среду своей жизнедеятельностью. Некоторые из них выделяли кислород, и его содержание в атмосфере постепенно увеличивалось. Это создало возможности для существования организмов, которым нужен кислород, а также подготовило условия для более сложных клеток.

Сначала жизнь была представлена одноклеточными формами, потому что это наиболее простое устройство организма. Позднее клетки стали объединяться и распределять между собой работу, что позволило возникнуть многоклеточным организмам. Затем растения и животные постепенно освоили сушу, где нужно было приспособиться к недостатку воды, действию силы тяжести и новым источникам пищи.

Историю жизни восстанавливают по ископаемым остаткам, отпечаткам и следам древних организмов. Форма кости или раковины рассказывает о строении тела, а отпечаток листа может показать особенности растения и климат. Сравнение этих находок со строением современных организмов помогает установить родство и последовательность изменений.

Основные этапы развития жизни на Земле

Таблицу удобно читать слева направо: сначала определяют время, затем сравнивают живые организмы и главные события. Чтобы восстановить последовательность, достаточно помнить, что докембрий был раньше палеозоя, палеозой — раньше мезозоя, а кайнозой следует за ним. Даты являются приблизительными, поскольку границы этапов устанавливают по крупным изменениям в природе и составе ископаемых.

Разбор задач

Последовательность событий

Условие. Расположите события: появление первых клеток, выход растений на сушу, господство динозавров, широкое распространение млекопитающих. Нужно определить их порядок по геологическим этапам. Нельзя ориентироваться только на знакомство с организмами: важна их последовательность в истории Земли.

1. Первые клетки возникли в докембрии, поэтому это самое раннее событие.
2. Выход растений на сушу произошёл в палеозое, после возникновения жизни в воде.
3. Господство динозавров относится к мезозою и было позднее освоения суши растениями.
4. Млекопитающие особенно широко распространились в кайнозое, после исчезновения динозавров.

Ответ: появление первых клеток → выход растений на сушу → господство динозавров → широкое распространение млекопитающих.

Что показывает отпечаток листа

Условие. По отпечатку листа в камне нужно объяснить, что можно узнать о древнем организме и природных условиях. Сначала рассматривают сам отпечаток, а затем связывают его признаки со средой обитания. Один остаток не даёт полной картины, поэтому вывод считают предположительным и сравнивают с другими находками.

1. Форма и размер листа позволяют судить о внешнем строении древнего растения.
2. Жилки могут показать, как по листу перемещались вода и питательные вещества.
3. Крупный тонкий лист чаще указывает на достаточно влажные условия, а небольшой плотный — на более сухие или холодные.
4. Слой породы и соседние остатки помогают уточнить климат и состав древнего сообщества.

Ответ: отпечаток рассказывает о строении растения, а вместе с породой и другими ископаемыми — о влажности, температуре и растительности местности.

Изменение клюва у птиц

Условие. После изменения климата на острове появился новый корм, и у части птиц оказался более подходящий клюв. Нужно объяснить, почему этот признак может стать обычным у потомков. Речь идёт не о желании птиц изменить клюв, а о различиях, которые уже существовали или возникли наследственно.

1. Птицы с подходящим клювом легче добывают новый корм и чаще выживают.
2. У выживших птиц больше потомков, которым может передаться этот признак.
3. За многие поколения доля птиц с подходящим клювом увеличивается.

Ответ: естественный отбор постепенно распространит наследственный признак, полезный при новом составе пищи.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что человек жил одновременно с динозаврами. Так думают из-за изображений и фильмов, где их часто показывают вместе. Проверка простая: сравните геологические этапы — динозавры господствовали в мезозое, а человек появился значительно позднее.

Ошибка: представлять эволюцию как обязательное усложнение всех организмов. Организмы не движутся по единой лестнице, а приспосабливаются к конкретной среде, и простое строение иногда оказывается выгодным. Проверяйте себя вопросом: помогает ли признак выжить и размножиться в данных условиях?

Ошибка: путать ископаемые остатки с останками недавно погибших животных. Ископаемыми считают древние остатки и следы, изменённые и сохранённые в горных породах. Нужно оценить возраст находки, её связь с породой и степень сохранности, а не просто назвать любой скелет ископаемым.

Ошибка: считать, что отдельный организм сам изменяется ради приспособления. Полезные наследственные различия закрепляются в популяции через поколения под действием естественного отбора. Проверьте объяснение: если в нём нет наследственности, различий между особями и размножения, оно, скорее всего, неверно.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны знания о строении клетки, разнообразии организмов, природных условиях и приспособлениях. География помогает понять историю материков, изменение климата и формирование земной поверхности. Позже эти сведения пригодятся при изучении происхождения человека, экосистем, биоразнообразия и охраны редких видов.

Что запомнить

• Жизнь на Земле возникла очень давно и постепенно изменялась.
• Историю жизни изучают по ископаемым остаткам и следам древних организмов.
• Развитие жизни зависело от изменений климата, атмосферы, морей и суши.
• Сначала появились простейшие одноклеточные организмы, затем многоклеточные.
• Растения и животные постепенно осваивали сушу.
• Естественный отбор способствует распространению наследственных признаков, полезных в данных условиях.
• Современное разнообразие организмов — результат длительного развития жизни.