§ 27. Развитие жизни в архее и протерозое

Вопрос. Рассмотрите рис. 114, 116. Опишите условия развития жизни, которые были на Земле в архее и протерозое и которые способствовали развитию жизни. Какие организмы существовали в эти геологические эры?

Ответ. Архейская эра характеризовалась малым количеством воды. Вместо обширного единого океана были только мелководные бассейны, расположенные отдельно друг от друга. Атмосфера состояла в основном из газа (углекислого – химическая формула СО2), плотность ее была намного выше нынешней. Температура воды достигала 90 градусов. Азота в атмосфере было мало, около десяти-пятнадцати процентов. Метана, кислорода и некоторых других газов практически не было. Температура самой атмосферы, по мнению ученых, достигала отметки 120 градусов.

Во время данной эры происходит зарождение первых простейших организмов. Анаэробные бактерии стали первыми жителями Земли. В архейскую эру появились первые фотосинтезирующие организмы – цианобактерии (доядерные) и синезеленые водоросли, которые начали выделять в атмосферу из океана Земли свободный кислород. Это способствовало появлению живых организмов, способных выживать в кислородной среде. Но Археозойская эра важна не только появлением фотосинтеза. В это время происходят еще два наиважнейших эволюционных события: появляются многоклеточность и половой процесс, который резко повысил приспособление к условиям внешней среды из-за создания множества хромосомных комбинаций.

Протерозойская эра – вторая эра от начала геологической истории Земли, огромный по продолжительности, самый длинный этап ранней жизни. На грани архейской и протерозойской эры в результате горообразований происходили перераспределения суши и моря. В данную эпоху климат был очень разнообразным. Подтверждает это большое количество найденных следов от гор, пустынь, озер, морей и др. Морские отложения в основном расположены в два уровня и покрыты вулканическими породами и дополнительным морским слоем. В горных породах все выглядит так, будто планету смяла могучая рука. Поэтому ученые предположили, что в протерозой происходили бурные подземные процессы. К концу раннего протерозоя начался меняться климат Земли, а именно – уменьшился парниковый эффект. Это значительно понизило температуру поверхности планеты. К тому же Солнце светило на 10% меньше, чем сейчас. В итоге наступил первый в ледниковый период. Затем через 1700 млн. лет пришел ещё один более масштабный, в результате которого Земля почти вся покрылась льдом. А температуры на экваторе сравнялись с температурами в современной Антарктиде.

Как раз тогда по поверхности планеты начали ползать черви и кишечнополостные, существовали простейшие известковые раковины. Также протерозойская эра известна в истории как период, когда зародились так называемые углевые растения. Кроме всего прочего, данный период времени славится еще и такими дебютантами подводного мира, как жгутиковые, находившиеся на рубеже развития между животными и растительностью. Кстати, далеко не всем известно о том, что во время эволюции, после определенного распада, некоторые частицы жгутиковых стали водорослями или грибами. Другие же, в свою очередь, постепенно превратились в представителей фауны. Тогда же появились и микроскопические радиолярии, губки, археоциаты, брахиоподы, брюхоногие моллюски и другие многоклеточные существа. Вершиной эволюционного развития в протерозое стали крупные хищные членистоногие, а именно – ракоскорпионы.

Вопрос 1. Какие крупные ароморфозы произошли в архее и протерозое? Каково их значение?

Ответ. Ароморфозы архея:

1. Появление фотосинтеза стало крупным ароморфозом в эволюции жизни, приведшим к образованию кислородной атмосферы на планете. Развитие древних прокариотных организмов привело к появлению зелёных водорослей – эукариотных организмов.

2. Появление полового процесса, который резко повысил приспособление к условиям внешней среды из-за создания множества хромосомных комбинаций.

3. Многоклеточность. Возникли первые многоклеточные нитчатые цианобактерии и зелёные водоросли. Интенсивный процесс фотосинтеза, создание автотрофами органических соединений и увеличение содержания кислорода в атмосфере создали условия для развития гетеротрофных организмов – животных. Так уже в архее выделились два основных ствола жизни – царство Растения и царство Животные.

Ароморфозы протерозоя:

1. Появление тканей и органов. Расширило среды обитания организмов, возможность активного передвижения, интенсификацию обмена веществ, возможность анабиоза и т.д.

2. Переход к аэробному дыханию. Это позволило активно заселять наземную среду, расширило возможности энергетического обмена.

Вопрос. 2. Какое влияние оказала деятельность организмов архея и протерозоя на изменение геологических оболочек Земли? Какое это имело эволюционное значение?

Ответ. Горные породы архея содержат большое количество графита. Считается, что графит происходит из остатков органических соединений, входивших в состав живых организмов. Это были клеточные прокариоты – бактерии и сине-зеленые. Продуктами жизнедеятельности этих примитивных микроорганизмов являются и древнейшие осадочные породы (строматолиты) – известковые образования в виде столбов, обнаруженные в Канаде, Австралии, Африке, на Урале и в Сибири. Бактериальную основу имеют осадочные породы железа, никеля, марганца. До 90% мировых запасов серы возникли в результате жизнедеятельности серобактерий. Многие микроорганизмы – активные участники формирования колоссальных, пока еще мало разведанных ресурсов полезных ископаемых на дне Мирового океана. Там обнаружены залежи железа, марганца, меди, никеля, кобальта.

Сине-зеленые, бактерии быстро распространяются в архее и становятся хозяевами планеты. Сине-зеленые, кроме того, обладали аппаратом фотосинтеза. Появление последнего было крупнейшим ароморфозом в эволюции живой природы и открыло один из путей (вероятно, специфически земной) образования свободного кислорода.

Все это явилось предпосылками возникновения многоклеточных организмов, выходу их на сушу, усложнению биохимического состава.

В протерозое поверхность планеты представляла собой голую пустыню, шёл интенсивный процесс горообразования; значительного расцвета достигли бактерии и водоросли. В результате жизнедеятельности железобактерий в протерозое образовались крупнейшие месторождения железа. Бактериальное происхождение имеют также осадочные породы, содержащие никель и марганец. До 90% мировых запасов серы образовалось в это время в результате жизнедеятельности серобактерий.

Суша конца протерозоя была безжизненной, но по берегам водоёмов в результате деятельности бактерий и одноклеточных водорослей началось почвообразование. Резкое увеличение содержания кислорода в атмосфере усилило окислительные процессы на Земле.

Вопрос 3. Что предшествовало появлению основных типов беспозвоночных животных в конце протерозоя? Какими организмами они были представлены?

Ответ. Появление озонового экрана и переход от анаэробных процессов к дыханию совершается в позднем этапе протерозоя и приводит к развитию фотосинтезирующих организмов – автотрофов в богатых солнечной энергией верхних слоях океана. На смену цианобактериям пришли зелёные и золотистые водоросли (колониальные и многоклеточные). Наряду со свободноплавающими появились водоросли, прикреплённые к морскому дну. Многоклеточность оказалась в эволюционном плане более перспективной формой жизни: возникли красные и бурые водоросли, грибы.

Животный мир протерозойской эры составляли в основном примитивные животные – губки и кишечнополостные. Однако накопление органического вещества и кислорода за счёт деятельности цианобактерий и водорослей в конце протерозоя способствовало появлению новых типов беспозвоночных животных – плоских и кольчатых червей, членистоногих, моллюсков и иглокожих, обитавших в воде. В свою очередь, накопление автотрофными организмами в результате фотосинтеза органических соединений создало условия для эволюции их потребителей – гетеротрофных организмов.

Вопрос. 4. Перечертите в тетрадь и по мере изучения параграфов заполняйте таблицу. Внесите в неё Перечертите в тетрадь и по мере изучения параграфов заполняйте таблицу. Внесите в неё сведения об архейской и протерозойской эрах.

Ответ.