Подробное решение параграф § 26 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 113. Какие временные промежутки выделяют в истории Земли? Как учёные устанавливают их продолжительность?
Ответ. В истории Земли выделяют эры и периоды. Причинами их смены являются процессы горообразования, или вернее терроформирования и процессы развития на ней жизни. Вся история земли разбита на эры, которые характеризуются общими геологическими и биологическими условиями на планете. Каждая эра разбивается на более мелкие промежутки времени – периоды, разница между процессами уже менее значима. То есть отсутствие жизни, появление жизни, развитие простейших, усложнение жизни, появление водорослей, рыб, животных, человека – все это этапы биологического развития. Изменение физического облика планеты, появление атмосферы, ледниковые периоды, раскол и объединение континентов, вулканическая активность, рождение океанов – это проявления геологического развития планеты. Сочетание этих этапов дает возможность разбить историю Земли на несколько основных эр и периодов.
Любые ископаемые остатки называют окаменелостями. Они представляют собой сохранившиеся тела, отпечатки растений и животных, а также следы жизнедеятельности вымерших организмов. Их возраст устанавливают используя следующие методы:
1.Стратиграфия: сравнение с другими, возраст которых уже установлен.
2.Радиоуглеродный анализ, который отталкивается от содержания в органических предметах радиоактивных элементов.
3.Типологический: он основывается на объединении находок в типологические ряды – серии фактов, имеющих повторяющиеся или прогрессирующие признаки.
Вопрос 1. Какие ископаемые органические остатки сохраняются в земной коре?
Ответ. Любые ископаемые органические остатки называют окаменелостями. Они представляют собой сохранившиеся в земной коре остатки растений и животных, а также следы жизнедеятельности организмов, именуемые следами жизни.
Наилучшим образом сохраняются отдельные твёрдые части древних организмов: раковины, панцири, зубы и кости. В процессе окаменения обычно происходит их минерализация, т. е. пропитывание минеральными растворами, содержащими кремнезём, известняк или другие вещества. Так, заполненная осадком раковина ископаемого моллюска аммонита со временем разрушается, но строение раковины в деталях воспроизводится в виде сохранившегося слепка. Подобным образом образуются и отпечатки отмерших листьев и коры растений. К особым формам сохранности ископаемых остатков относят углефицированные остатки растений – стволы, листья, семена, образовавшиеся при отсутствии кислорода на дне болот в условиях жаркого климата.
В природе сохраняются не только остатки тел или отдельных частей древних организмов, но и следы их жизнедеятельности. Так, ископаемые остатки органических веществ, ранее принадлежавшие вымершим организмам, встречаются в земной коре в виде аминокислот, а также органических пигментов – хлорофиллов, гемоглобинов и др.
Вопрос 2. Чем отличаются методы относительной и абсолютной геохронологии? Почему учёные для выяснения возраста горных пород и окаменелостей обычно используют не один метод, а несколько? Приведите соответствующие примеры.
Ответ. Геохронология (геологическое летоисчисление) – учение о временной последовательности формирования горных пород земной коры. Различают относительную и абсолютную геохронологию.
Относительная геохронология исходит из представления о том, что более поверхностный пласт земной коры всегда моложе лежащего под ним. На основании изучения последовательности пластов в геологических разрезах разных территорий составляется схема их взаимного расположения. В относительной геохронологии используют в основном метод руководящих ископаемых и метод анализа комплекса ископаемых. Применяя первый метод, учёные ищут в горных породах окаменелости организмов, принадлежащих вымершим видам или родам, свойственные данному слою и за его. Так например устанавливают видовой состав растений или животных.
Однако с помощью методов относительной геохронологии нельзя выяснить возраст Земли в целом и продолжительность отдельных периодов геологической истории. На эти вопросы учёные получают ответы, используя методы абсолютной геохронологии.
Абсолютная геохронология основывается на естественной радиоактивности некоторых химических элементов. В 1902 г. французский учёный Пьер Кюри впервые предложил использовать открытое им явление естественной радиоактивности в качестве эталона времени. Зная период полураспада радиоактивного изотопа какого-либо элемента и количество конечных продуктов его распада, можно довольно точно определить возраст той или иной горной породы или окаменелости.
Вопрос. 3. На чём основаны методы радиометрической датировки ископаемых остатков?
Ответ. Среди методов радиометрического датирования в зависимости от исходных и конечных продуктов распада различают калий- аргоновый, уран-свинцовый и радиоуглеродный.
Калий-аргоновый метод основан на превращении радиоактивного изотопа калия в аргон. Период полураспада изотопа 40К составляет 11,6 млрд лет. Этот метод в настоящее время применяют для определения возраста горных пород, который исчисляется миллиардами лет.
Уран-свинцовый метод основан на естественном превращении радиоактивного изотопа урана в гелий и свинец. Период полураспада изотопа 238U равен 4,498 млрд лет. Этот метод используют для определения возраста горных пород, исчисляемого в сотни миллионов лет.
Для определения геологического возраста горных пород и окаменелостей до 60 тыс. лет применяют радиоуглеродный метод, в основе которого лежит распад радиоактивного изотопа углерода 14С, усваиваемого организмами. В их телах вследствие постоянного круговорота элементов концентрация этого изотопа постоянна. После смерти организма радиоактивный изотоп углерода начинает распадаться и превращается в азот. Определив содержание изотопа 14С в окаменелости, можно установить её возраст. Период полураспада изотопа 14С составляет 5,5—6 тыс. лет, поэтому данный метод используют для определения возраста самых молодых ископаемых остатков.
Вопрос 4. Из каких единиц состоит геохронологическая шкала? Перечислите последовательно эоны, эры и периоды геохронологической шкалы.
Ответ. Геологическая хронология, или геохронология, основана на выяснении геологической истории наиболее хорошо изученных регионов, например, в Центральной и Восточной Европе. На основе широких обобщений, сопоставления геологической истории различных регионов Земли, закономерностей эволюции органического мира в конце прошлого века на первых Международных геологических конгрессах была выработана и принята Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений, и эволюцию органического мира. Таким образом, международная геохронологическая шкала – это естественная периодизация истории Земли.
Все геологическое время разделили на отрезки. Для слоев пород, которые образовались в эти отрезки времени, были предложены свои названия, что позволило создать стратиграфическую шкалу. Наиболее крупные промежутки времени – эоны, а толщи пород, образовавшиеся за это время – эонотемы. Каждый эон делят на эры. Каждая эра подразделяется на периоды, периоды – на эпохи, группы – на системы и т.д. Самый короткий отрезок – век. Век – промежуток времени, в течение которого отложилась толща горных пород, образующих ярус.
В истории Земли их было всего два эона: криптозой и фанерозой. Криптозой (от греч. kryptos – скрытый и гое – жизнь) охватывает длительный, свыше 3 млрд лет, этап развития Земли и включает две эры: архей и протерозой. Время, предшествовавшее архею, называют катархеем. Криптозой характеризуется малым количеством ископаемых остатков, отсюда и его название. Другой эон – фанерозой (от греч. phaneros – явный и гое – жизнь) – охватывает последние 570 млн лет и состоит из трёх эр: палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Периоды фанерозоя:
Кембрий (на Земле сформирован умеренный климат, ландшафт низменный, в этот период происходит зарождение всех современных типов животных).
Ордовик (климат на всей планете достаточно теплый, даже в Антарктиде, при этом суша значительно погружается. Происходит появление первых рыб).
Силурийский период (происходит формирование больших внутриконтинентальных морей, при этом низменности становятся все засушливее из-за поднятия суши. Продолжается развитие рыб. Силурийский период отмечен появлением первых насекомых).
Девон (появление первых земноводных и лесов).
Нижний карбон (господство папоротникообразных, распространение акул).
Верхний и средний карбон (появление первых пресмыкающихся).
Пермь (большинство древних животных вымирает).
Триас (вымирают семенные папоротники, господствуют голосеменные, появляются первые динозавры и млекопитающие).
Юра (часть Европы и западная часть Америки покрыта мелководными морями, появление первых зубатых птиц).
Мел (появление кленовых и дубовых лесов, наивысшее развитие и вымирание динозавров и зубатых птиц).
Третичный. В начале периода хищники и копытные достигают своего рассвета, климат теплый. Происходит максимальное распространение лесов, древнейшие млекопитающие вымирают. Примерно 25 млн лет назад появляются человекообразные обезьяны, а в эпоху плиоцена возникает человек.
Четвертичный. Плейстоцен – крупные млекопитающие вымирают, зарождается человеческое общество, происходит 4 ледниковых периода, вымирают многие виды растений.