Вехи палеонтологической летописи - ЭВОЛЮЦИЯ - РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРОЦЕСС

Постановка проблемы урока

Биолог: Последовательность расположения ископаемых остатков в осадочных породах доказывает прогрессивную эволюцию жизни на Земле. В тысячах геологических разрезов более глубокие отложения содержат только низшие организмы, а в верхних слоях встречается всё больше остатков высших форм растений и животных.

Креационист: Эта последовательность - результат Всемирного потопа, описанного в Библии. Простые формы жизни сразу пошли ко дну, а высшие растения, звери и птицы продержались дольше, прежде чем утонуть.

Биолог: Но ведь большинство низших форм - водные организмы, им потоп не страшен. Это среди зверей и птиц, обитающих на суше, многие не умеют плавать...

• Какой взгляд вы считаете более обоснованным? Сформулируйте главный вопрос урока. (Сравните с авторским вариантом на с. 350.)

Определите время начала и конца каждой эры и периода с помощью геохронологической шкалы на с. 298.

Необходимые базовые знания

• Когда появилась жизнь? (§ 47)

• Каковы важнейшие события в эволюции живого? (§ 48)

• Что такое геохронологическая шкала? (География)

Решение проблемы

Архейская эра.

Эта эра знаменует собой начало истории жизни на Земле. Предшествует ей возникновение суши и океанов на остывающей планете и создание восстановительной атмосферы, в которой происходило образование жизни. Первыми обитателями Земли были безъядерные организмы: бактерии и цианобактерии. Позже появились и ядерные. Другие важнейшие ароморфозы, повлиявшие на развитие биосферы: возникновение хемосинтеза и фотосинтеза, полового процесса.

Протерозойская эра.

Переломная эра: в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов (цианобактерий, водорослей) появляется кислородная атмосфера. Широкое распространение приобретают аэробные организмы, дышащие кислородом. Жизнь есть и в океанах, и на материках, но в водной среде. Появились бесскелетные многоклеточные.

49.1. Геохронологическая шкала.

Эра	Период
Кайнозойская эра	Четвертичный 1,8 дллн лет
	Неоген 23-1,8 дллн лет
	Палеоген 66-23 дллн лет
Мезозойская эра	Меловой 145-66 млн лет
	Юрский 200-145 млн лет
	Триасовый 250-200 млн лет
Палеозойская эра	Пермский 300-250 млн лет
	Каменноугольный 360-300 млн лет
	Девонский 416-360 млн. лет
	Силурийский 444-416 млн лет
	Ордовикский 488-444 млн лет
	Кембрийский 542-488 млн лет
Протерозойская эра 2500-540 дллн лет
Архейская эра 3600-2500 дллн лет

Палеозойская эра. Кембрийский период.

Скелетная революция: большое количество беспозвоночных, главным образом, с наружными скелетами. Появляются современные типы животных и растений, в том числе и хордовые. Широко распространены губки, кишечнополостные, черви, из членистоногих — трилобиты. В конце периода возникают древнейшие бесчелюстные позвоночные.

Ордовикский период.

В этом периоде накапливаются нефть и газ органического происхождения. Расцвет многих групп морских беспозвоночных и всех отделов водорослей. Появляются кораллы, раковинные головоногие моллюски, родственные современному наутилусу. Возникают челюстноротые — рыбы. Резко сокращается разнообразие древнейших губок.

Силурийский период.

Жизнь преобладает в океане. Богатая фауна трилобитов, моллюсков, ракообразных, кораллов. Появляются панцирные рыбы. В связи с возникновением озонового экрана растения выходят на сушу, но селятся только около воды. У них образуется проводящая система. Вслед за растениями сушу осваивают первые наземные беспозвоночные: многоножки, скорпионы, бескрылые насекомые.

Девонский период.

В океанах преобладают панцирные рыбы, моллюски и кораллы. На суше формируется богатая флора псилофитов - высших споровых растений. Возникают мхи, папоротники, грибы, паукообразные. Кистепёрые и двоякодышащие рыбы появляются и достигают расцвета. В конце периода окраины материков покрываются лесами из споровых растений. Древнейшие амфибии выходят на сушу.

Каменноугольный период.

В океанах в этот период доминируют акулы, головоногие моллюски, гигантские морские ракоскорпионы — дальние родичи пауков. Мелкие фильтрующие беспозвоночные, прежде всего членистоногие, способствуют тому, что воды океана становятся более прозрачными, что увеличивает зону фотосинтеза для водорослей.

На суше распространяются леса, состоящие главным образом из папоротников и хвощей (рис. 49.2). Именно из упавших в воду стволов деревьев, не подвергающихся гниению, образуются огромные запасы каменного угля. Исчезают псилофиты, в то же время возникают семенные папоротники — древнейшие голосеменные. Доминируют на суше земноводные.

49.2. Леса каменноугольного периода.

Появляются пауки, крылатые насекомые, пресмыкающиеся. К концу периода крупные рептилии впервые среди наземных позвоночных осваивают растительную пищу.

Пермский период.

В этом пограничном периоде происходит угасание древнейших форм жизни. В океанах вымирают трилобиты, на суше исчезают леса из древовидных хвощей, плаунов и папоротников. Им на смену приходят леса из семенных папоротников и голосеменных. Из животных широко распространяются крылатые насекомые и пресмыкающиеся, которые сменяют древних амфибий. Появляются зверозубые рептилии.

Мезозойская эра. Триасовый период.

В океане преобладают головоногие моллюски, древние хрящевые рыбы, появляются костистые рыбы. На суше в этот период наступает господство голосеменных и рептилий. Появляются хищные и травоядные динозавры. Возникают яйцекладущие и сумчатые млекопитающие.

Юрский период.

В океане вымирают древние хрящевые рыбы, начинается господство костистых рыб и акул. Широко распространены раковинные головоногие моллюски.

На суше преобладают голосеменные растения, в частности саговники. Господствуют насекомые. Наблюдается расцвет гигантских пресмыкающихся (рис. 49.3 и 49.4), среди мелких животных преобладают ящерицы и млекопитающие. В этот период появляются первые птицы, освоившие воздушную среду вместе с крылатыми рептилиями.

49.3. Диплодок.

49.4. Цератозавр и стегозавры.

Меловой период.

В океане господствуют костистые рыбы и акулы, в конце периода происходит массовое вымирание раковинных головоногих моллюсков.

На суше в середине периода растительность меняется: во многих областях голосеменные вытесняются покрытосеменными. Вслед за этим происходит и крупная смена насекомых: преимущество получают группы, связанные с цветковыми растениями. Позже, к концу периода, меняется и сообщество позвоночных. Вымирают гигантские пресмыкающиеся, им на смену приходят птицы и млекопитающие, наконец некоторые из них достигают крупных размеров.

История о том, как мелкие мезозойские млекопитающие съели больших динозавров

Млекопитающие и динозавры - почти ровесники, те и другие появились в конце триасового периода. Среди динозавров были крупнейшие животные суши всех времён. В то же время самые большие млекопитающие мезозоя были величиной с кролика, а в основном ещё меньше. Тем не менее начиная с мелового периода эти мелкие зверьки стали нападать на динозавров.

А дело было вот как. Мелкие рептилии почти все питаются животными: они так и не научились эффективно использовать растительную пищу. Её нужно есть в больших количествах и быстро переваривать, а у холоднокровных животных для этого слишком медленный обмен. Однако ящеры, достигшие крупных размеров, освоили растительные корма. Как же им это удалось? В основном за счёт меньшей теплоотдачи. У большого тела, как известно, относительно маленькая поверхность. Количество тепла, получаемого из пищи, так же велико, как объём тела, а потери тепла так же малы, как поверхность. Чем крупнее ящер, тем дольше задерживается тепло в его организме, а повышение температуры на 10 °С позволяет переваривать пищу вдвое быстрее и поднимать температуру ещё выше. Так динозавры освоили растительные корма и спустились на одну ступеньку в трофической пирамиде. Это и позволило им стать не только крупными, но и многочисленными в середине мезозоя.

Мелкие древнейшие млекопитающие питались главным образом беспозвоночными. Однако к концу юрского периода некоторые из них благодаря теплокровности тоже смогли перейти на богатейшие растительные ресурсы и стали более многочисленными. Другие зверьки, оставаясь плотоядными, перешли с питания насекомыми на питание своими растительноядными собратьями, которые, однако были покрупнее насекомых и целиком в рот не помещались. Ключевой адаптацией этих мелких хищников стала способность рвать жертву на части, которую они приобрели в начале мела благодаря соответствующему развитию зубов. Научившись этому, они накинулись заодно и на детёнышей динозавров. Ведь по сравнению с родителями они были просто крошечными: новорождённые могли бы уместиться на двух ладонях человека. Мама величиной со слона (а то и двух-трёх) ещё способна была охранять кладку, но ни накормить детей, ни защитить их толком не могла.

По мере того как росла численность растительноядных млекопитающих, становилось и больше хищников, а от них всё больше страдали и детёныши динозавров. В конечном счёте млекопитающие стали одним из важнейших факторов вымирания динозавров. Эру динозавров сменила кайнозойская эра - эра млекопитающих.

Кайнозойская эра. Палеогеновый период.

На суше в это время наступает расцвет современных групп организмов: покрытосеменных растений, насекомых и млекопитающих. На смену гигантским рептилиям приходят хоть и менее крупные, но также гигантские млекопитающие. Появляются первые приматы (лемуры и долгопяты), а затем и обезьяны.

Неогеновый период.

На суше продолжается господство цветковых растений, насекомых, млекопитающих и птиц. Развивается степная растительность, а вместе с ней и копытные. Появляются человекообразные обезьяны, а в конце периода - обезьянолюди.

Четвертичный период.

Становление современного растительного и животного мира сопровождалось вымиранием гигантских млекопитающих, некоторые из них дожили до этого периода (например, мамонт). К концу периода появление и широкое распространение человека разумного сопровождалось ростом его могущества и превращением человека в геологическую силу планетарного масштаба, а биосферы - в сферу разума - ноосферу.

49.5. Мамонт.

Итоги эволюции органического мира

Таким образом, жизнь зародилась в мелководных морских бассейнах. В течение большей части истории Земли её населяли только водные одноклеточные организмы, следы жизнедеятельности которых сохранились в самых древних морских отложениях. Скелетные формы жизни, появившиеся 500—600 млн лет назад, донесли до нас историю происхождения и развития многоклеточных организмов в виде палеонтологической летописи.

Вопреки желанию креационистов, наиболее просто устроенные организмы, как донные, так и свободно плавающие, встречаются в различных слоях. Сосудистые растения и позвоночные животные не встречаются в самых глубоких отложениях, а покрытосеменные растения, насекомые и млекопитающие находятся почти исключительно в верхних, кайнозойских породах. Детальный анализ многочисленных находок позволяет проследить макроэволюцию и сделать общие выводы.

1. Общий путь эволюции — прогрессивный: он ведёт к усложнению строения тела. Однако систематические группы могут развиваться и путём упрощения или специализацией особенностей строения.

2. Развитие каждого таксона проходит этапы возникновения, расцвета и угасания (вымирания). К настоящему времени известно множество вымерших групп и таксонов, проходивших стадии расцвета или становления.

3. Каждый новый таксон осваивает новую среду или условия обитания, или находит новый, более эффективный, способ использования ресурсов. Жизнь постепенно завоевала морские глубины и открытый океан, прибрежные равнины и внутренние части материков, расселилась от тропиков до полюсов, освоила горы и пустыни, приспособилась к условиям пресных вод и почвы, воздушной среды и тел других организмов.

4. В результате эволюции многократно увеличились численность и биомасса организмов, разнообразие форм и широта распространения, эффективность переработки вещества и усвоения энергии. Это выразилось в эволюции биосферы — живой оболочки Земли, активно преобразующей облик планеты.

Обобщение новых знаний

Жизнь зародилась в воде, а позднее постепенно освоила сушу. На протяжении палеонтологической летописи наблюдается последовательное прогрессивное усложнение живых организмов на фоне сохранения просто устроенных форм. Всё это хорошо согласуется с эволюционной теорией.

Архейская, протерозойская, палеозойская, мезозойская, кайнозойская эры

Применение знаний

1. Используя текст параграфа, выберите наиболее важные события, характеризующие каждую из пяти эр в истории Земли.

2. Докажите мысль о постоянном усложнении живых организмов, опираясь на изложенные фактические данные.

3. Почему в приведённых силуэтных рисунках в первой половине параграфа изображены водные, а во второй - только сухопутные организмы?

4. В тексте параграфа найдите фразы, по которым можно сделать вывод о приспособительном характере эволюции.