Как развивалась жизнь на нашей планете? История жизни на Земле
Содержание
- Кислородная атмосфера
- Многоклеточная жизнь
- Первые животные
- Эдиакарская биота
- Конец эдиакарского вымирания
- Кембрийский взрыв
Для нас само собой разумеющееся жизнь среди различных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы построены на основе кормовых отношений, например, львы, едят антилоп или зебр. Животным необходим кислород для извлечения энергии из пищи. Но раньше жизнь на Земле была совсем другой.
В окружающей среде, лишенной кислорода и с высоким содержанием метана, на протяжении большей части своей истории Земля не была гостеприимным местом для животных и растений. Самые ранние формы жизни, о которых мы знаем, были микроскопическими организмами (микробами), которые оставили следы своего присутствия в горных породах возрастом около 3,7 миллиарда лет. Эти следы переставляют собой молекулы углерода, производимые живыми существами.
Доказательства существования микроорганизмов сохранились также в созданных ими твердых структурах строматолитах, которые имеют возраст 3,5 миллиарда лет. Ученые изучают сегодня редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.
Кислородная атмосфера
По крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, цианобактерии подготовили фундамент для значительных преобразований. Они стали первыми на Земле фотосинтезаторами, которые производили питательные вещества с использованием воды и энергии Солнца, и результате выделяли кислород. Это вызвало резкое повышение уровня кислорода в атмосфере, сделав окружающую среду менее благоприятной для других микроорганизмов, которые не могли его переносить.
Свидетельством кислородной катастрофы являются изменения в породах морского дна. Когда есть кислород, железо химически реагирует с ним (окисляется) и разрушается. Горные породы, относящиеся к периоду до этого события, покрыты полосами железа. Породы, датируемые периодом после кислородной катастрофы, не имеют железных полос.
После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, на котором оставался еще пару миллиардов лет. На самом деле, когда цианобактерии умирали и перемещались на морское дно, их разложение, вероятно, привело к снижению уровня кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.
Многоклеточная жизнь
Однако происходили и другие изменения. В то время как микроорганизмы способны обpaбатывать множество химических веществ, они не имеют специализированных клеток, которые необходимы для многоклеточных организмов. Тела животных имеют различные клетки: кожу, кровь, кости, содержащие органеллы, каждая из которых выполняет свою особую функцию. Микробы – это всего лишь одиночные клетки, не имеющие ни органелл, ни ядер для упаковки своей ДНК.
Но произошло нечто революционное, когда одни микроорганизмы начали жить внутри других, выступая для них в качестве органелл. Митохондрии, органеллы, переpaбатывающие пищу в энергию, возникли в результате этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, впервые ДНК было упаковано в ядра. Новые сложные клетки (эукариотические клетки) имели специализированные части, играющие особые роли для поддержания всей клетки.
Клетки тоже стали жить вместе из-за определенных преимуществ. Группы клеток могут питаться более эффективно или получить защиту. Живя коллективно, клетки начали поддерживать потребности группы, выполняя определенные функции. Некоторым клеткам было предназначено создавать соединения, удерживающие группу вместе, в то время как другие производили пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.
Первые животные
Эти кластеры специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад. Губки были одними из самых ранних животных. Хотя химические соединения губок сохраняются в породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что они развивались еще раньше.
Уровень кислорода в океане был по-прежнему низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить его нехватку. Хотя, как и другим животным, губкам для метаболизма нужен кислород, они не потрeбляют его в большом количестве, так как малоактивны. Они ведут оседлый образ жизни, питаясь частицами пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.
Губки имеют примитивное тело, состоящее из слоев клеток вокруг заполненных водой полостей и поддерживаемых твердыми частями скелета. Эволюция все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге приведет к появлению отдельных групп животных.
Инструкции по сборке строения тела животного заложены в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были реализованы немедленно, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.
Благодаря своим твердым скелетам губки стали первыми строителями рифов на Земле.
Эдиакарская биота
Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период), помимо губок, произошло распространение других организмов. Эти разнообразные существа на морском дне – с телами в форме листьев, лент и даже одеял – жили вместе с губками в течение 80 миллионов лет. Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру. Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы.
К концу эдиакарана уровень кислорода повысился, приблизившись к уровням, достаточным для поддержания жизни, основанной на кислороде. Первые губки, возможно, действительно помогли увеличить количество кислорода, поедая бактерии, удаляя их из процесса разложения. Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог двигаться по морскому дну, предположительно питаясь матами микробов.
Конец эдиакарского вымирания
Однако около 541 миллиона лет назад большинство эдиакарских существ исчезло, что свидетельствует о серьезном изменении окружающей среды. Возможно, определенную роль сыграли эволюция строения тела животных, кормовые взаимоотношения и инженерии окружающей среды.
Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти первые инженеры-экологи потревожили и, возможно, аэрировали отложения, нарушив условия жизни других эдиакарских животных. По мере того, как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально способствуя смене видов.
Кембрийский взрыв
Кембрийский период (541-485 миллионов лет назад) стал свидетелем бурного взрыва новых форм жизни. Наряду с новым образом жизни роющих животных появились твердые части тела, такие как paкушки и шипы. Они позволяли животным более радикально изменять среду обитания, например рыть норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения и преследования добычи. Активное питание хорошо вооруженных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.
Уникальные способы кормления разделили окружающую среду, освободив место для большего разнообразия жизни. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулитл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцевых отложений Берджесса, которые выявили беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. Пока одни организмы рыли дно океана, другие прятались в отложениях, прикреплялись к губкам или плавали вверху.
Многие из этих странно выглядящих организмов были эволюционными экспериментами, например, пятиглазая опабиния. Однако некоторые группы, такие как трилобиты, процветали и доминировали на Земле в течение сотен миллионов лет, но в конечном итоге вымерли. Строматолитовые рифообразующие бактерии также сократились, а рифы, созданные организмами, называемыми брахиоподами, возникли по мере того, как условия на Земле продолжали меняться. Сегодняшние доминирующие строители рифов, твердые кораллы, появились лишь 200 миллионов лет спустя.
Однако, несмотря на все изменения, которые должны были произойти, к концу кембрия были созданы почти все существующие типы животных (моллюски, члeнистоногие, кольчатые червецы и т. д.), а также появились пищевые сети, формирующие основу для современной экосистемы Земли.
Хотя эти животные маленькие по своему размеру, они играют важную роль в природе лесных экосистемах....
09 05 2024 23:17:39
Самыми крупными объектами в Солнечной системе, за исключением самого Солнца, являются планеты. Долгое время у астрономов продолжались споры о точном определении термина «планета»....
08 05 2024 9:55:10
ОТВЕТ: Большинство лисиц обитают в лесах или других лесистых районах......
07 05 2024 7:47:47
Помимо твердых ледников есть ещё водяной пар, находящийся в атмосфере. На его долю приходится только 0,001%% всей воды на Земле, однако значение водяного пара для жизни на Земле сложно переоценить....
06 05 2024 22:16:57
Долгое время звание самого маленького паука на планете носил Patu marplesi, обнаруженный в середине 20 века. Учёные установили, что размер самца этого вида составляет всего......
05 05 2024 8:54:19
За тысячи лет существовала масса теорий объясняющих раздвоенный язык змей. Аристотель рассуждал, что он необходим для усиления вкусовых ощущений животного....
04 05 2024 15:31:58
Континент (для этого понятия также может использоваться термин "материк"), как правило, определяется как очень большой массив суши, окруженный со всех сторон водой, и включающий ряд независимых государств. Однако, когда дело доходит до числа континентов на Земле, специалисты не всегда едины во мнении....
03 05 2024 3:25:27
В этой статье мы рассмотрим общую географическую хаpaктеристику Тихого океана и его основные особенности....
02 05 2024 6:21:37
Судя по написанным картинам русского художника Исаака Левитана, можно судить, что он любил осень, так как посвятил этой теме множество своих работ....
01 05 2024 2:51:37
Бактерии везде вокруг нас, и большинство людей считают эти прокариотические организмы болезнетворными паразитами....
30 04 2024 18:24:55
Различные климатические и природные зоны страны допускают широкий диапазон видового и структурного разнообразия растительного мира Казахстана....
29 04 2024 5:38:48
Автотрофы - организмы, которые самостоятельно производят сложные органические вещества (например, углеводы, жиры и белки) из неорганических (таких как вода, диоксид углерод, неорганические соединения азота), использую для этого солнечного света (фотосинтез) или химических реакций (хемосинтез)....
28 04 2024 9:31:29
У нас в стране много озер, но ни одно не может сравниться с Байкалом. Это озеро возникло больше двадцати миллионов лет назад в результате землетрясения....
27 04 2024 12:35:24
Тундра при всей своей суровости населена интересными и разнообразными представителями животного мира. Все они достаточно хорошо приспособились к сложным условиям проживания и составляют большую и насыщенную часть фауны....
26 04 2024 3:10:35
Перед нами картина художника «Над вечным покоем». По ней можно судить, что в момент ее написания на душе у Левитана было тяжело. Возможно, он задумывался над быстротечностью человеческой жизни....
25 04 2024 15:58:10
Лесные ресурсы - одни из самых необходимых и чрезвычайно важных ресурсов на планете. К ним относятся: древесина, грибы, ягоды, лекарственные растения, плоды и т.п....
24 04 2024 10:23:45
Фауна северных регионов мира существенно отличаются от своих собратьев с юга – у них есть невероятно плотный мех с подшерстком, который удерживает тепло. Подкожный жир – еще один неотъемлемый атрибут большинства обитателей полюсов....
23 04 2024 21:19:11
Неоген является вторым периодом кайнозойской эры, которому предшествовал палеогеновый период и сменился четвертичным периодом....
22 04 2024 16:55:30
Остроухов не только создал с помощью красок замечательную картину золотой осени, но также выразил свои чувства любви и восторга к этому времени года....
21 04 2024 2:15:35
ОТВЕТ: Из шести основных частей света на нашей планете, самой большой является......
20 04 2024 22:45:27
Почему же столько веков в умах людей доминировала геоцентрическая модель мироздания? Неужели люди были настолько глупы, чтобы понимать все неправильно?...
19 04 2024 4:28:42
Холоднокровные животные не могут самостоятельно регулировать внутреннее тепло, поэтому температура их тела не постоянна и меняется в зависимости от условий окружающей среды....
18 04 2024 23:10:46
ОТВЕТ: Большие белые акулы в основном питаются тюленями и......
17 04 2024 19:35:44
Верблюды являются необычным видом животных. Они удивительно странные, но благодаря своим особенностям, верблюды идеально приспособлены к жизнедеятельности в суровых условиях пустыни....
16 04 2024 20:50:54
В этой статье мы рассматриваем основные органы выделительной системы человека и функции, которые они выполняют....
15 04 2024 3:27:53
Природная зона – это часть географической оболочки Земли, которую отличают особенности животного и растительного мира, рельефа, климата. Можно выделить 9 крупных природных зон, которые иногда подразделяют на более мелкие....
14 04 2024 17:15:55
В этой статье представлен список десяти крупнейших полуостровов мира с кратким описанием и расположением на карте....
13 04 2024 21:41:10
Как приятно выглянуть из своего окна и увидеть сугробы снега. Особенно, когда оттепель и снег становится мягким. Тогда весь наш двор наполняется детворой....
12 04 2024 2:24:50
Бесхвостые (Anura) - один из трех отрядов земноводных, два остальных безногие (червяги) и хвостатые земноводные (тритоны и саламaндры)....
11 04 2024 22:11:35
Немногие животные захватывают человеческое воображение настолько сильно, как бурый медведь. Они являются приоритетными обитателями животного мира, которых......
10 04 2024 22:46:18
Большинство кошек смотрит на новогоднюю елку с широко раскрытыми глазами и озорным восторгом. Если вы желаете сохранить целостность новогоднего дерева до конца праздников, то предлагаем вам несколько советов, как помочь мирно сосуществовать кошкам и елкам....
09 04 2024 14:30:38
Картинки диких животных являются прекрасным способом начать знакомство ребенка с окружающим его миром. Используя данные изображения вы можете рассказывать малышу интересные факты о животных и с детства прививать ему любовь к природе....
08 04 2024 1:16:29
Больше всего осадков выпадет в Южной Америке. Причина этого – горная система Анды, которая защищает большую часть континента от холодных ветров из Тихого океана....
07 04 2024 11:11:22
Ягуар (Panthera onca) — крупное хищное млекопитающее семейства кошачьи, а также единственный представитель рода пантер в Северной и Южной Америке....
06 04 2024 20:54:38
Пероксисомы представляют собой небольшие органеллы, присутствующие в эукариотических клетках....
05 04 2024 16:17:28
Гаметы - это репродуктивные клетки (пoлoвые клетки), которые объединяются во время пoлoвoго размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой....
04 04 2024 11:57:35
Когда мусор утилизируется ненадлежащим образом в неположенных местах, то это называется замусориванием. Этот процесс может иметь катастрофические последствия для окружающей среды и человека....
03 04 2024 14:48:30
Белка — зверек небольших размеров из класса млекопитающие, который, значительную часть жизни находится на высоте. Перемещается по кронам деревьев и веткам....
02 04 2024 16:22:16
Планеты земной группы хаpaктеризуются плотной поверхностью и, как правило, состоят из силикатных соединений. В Солнечной системе есть только 4 таких планеты......
01 04 2024 18:35:26
В этой статье представлены 10 пород собак разных размеров, которые лучше всего подходят для содержания в квартире. Кроме того, за ними легко ухаживать и они не слишком шумные....
31 03 2024 7:25:28
Бактерии, вызывающие болезнь, называются патогенными бактериями, и они делают это, производя ядовитые вещества, называемые эндотоксинами и экзотоксинами....
30 03 2024 5:53:11
В этой статье представлена подборка некоторых представителей фауны Байкала, с кратким описанием и фото....
29 03 2024 7:20:22
Рельеф дна в Северном Ледовитом океане имеет более однородную поверхность по сравнению с прочими крупными акваториями планеты. Все же здесь также можно встретить хребты, очерченные структурной поверхностью разломов, впадины с большой глубиной и рифовые зоны, относящиеся к подвижным образованиям....
28 03 2024 1:27:26
Геологи, изучив образцы пород океанического дна, установили, что Атлантический океан – это самый молодой океан Земли! Его рельеф имеет отличительные особенности, которые выделяют его среди остальных океанов....
27 03 2024 19:57:37
Но вот за кустом, что-то зашуршало. Я пригляделся, и увидел, маленького ежа. Когда я к нему подбежал, то он сразу же свернулся в колючий комочек....
26 03 2024 2:34:44
Природной зоной называют географическую область, для которой хаpaктерны определенные компоненты и процессы: климат, рельеф, почвы, геохимические и гидрологические условия, а также флора и фауна....
25 03 2024 11:44:11
На протяжении долгого времени считалось, что в горбу у верблюда находится запас воды. Но так ли это на самом деле? Читай далее, чтобы узнать ответ!...
24 03 2024 0:34:22
Зима – это время забав, занятий спортом, а так же возможность любоваться природой. Особенно волшебно все выглядит, когда на деревьях иней, или идет снег....
23 03 2024 5:45:43
ОТВЕТ: Облака плавают в воздухе, достаточно плотном, чтобы поддерживать их. В основном это связано с изменением температуры атмосферы....
22 03 2024 18:25:32
Белый тигр – это не вымышленное животное и даже не альбинос. Так как все животные-альбиносы имеют чисто белую окраску и красные глаза. Белый же тигр имеет чёрные или коричневые полосы, как и его собратья....
21 03 2024 22:17:51
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Основные природные зоны Канады
Богатство (обществознание, 5 класс)
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
Teaching approaches: The grammartranslation method
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Разряды местоимений- таблица видов с примерами в русском языке
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Самая краткая биография Грига
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Булат Окуджава биография, кратко о творчестве и личной жизни
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Непроизводные и производные междометия, таблица с примерами
Самая краткая биография Марко Поло
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Природная зона Санкт-Петербурга – в какой находится