Ученые разделяют историю Земли на длительные промежутки времени - эры. Эры подразделяют на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века.

Разделение на эры не случайно. Окончание одной эры и начало другой знаменовалось существенным преобразованием лика Земли, изменением соотношений суши и моря, интенсивными горообразовательными процессами.

Название эр греческого происхождения, их смысл таков: Архей - древнейший, протерозой - первичная жизнь, палеозой - древняя жизнь, мезозой - средняя жизнь, кайнозой - новая жизнь.

Архей - самая древняя эра, начался более 3,5 млрд. лет назад и продолжался около 1 млрд. лет. О жизни в архее известно немного почти не осталось следов органической жизни: осадочные слои архейского возраста были сильно видоизменены под действием высокой температуры и давления. Наличие пород органического происхождения - известняка, мрамора указывает на существование в архейскую эру бактерий и сине-зеленых водорослей.

В архейскую эру произошли крупные ароморфозы: возникновение клеток с клеточным ядром, полового процесса, фотосинтеза и многоклеточности.

Половой процесс - расширяет возможности естественного отбора, повышает возможность приспособления к условиям среды вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Новый способ размножения как полезный в сохранении видов был закреплен естественным отбором, и теперь он преобладает в животном и растительном мире.

Возникновение фотосинтеза положило начало разделению единого ствола жизни на два - растения и животные - по способу питания и типу обмена веществ. Насыщение воды кислородом, накопление его в атмосфере и наличие пищи создавали предпосылки для развития животных в воде, защищавшей живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения. Со временем в атмосфере стал образовываться озон, поглощающий почти все ультрафиолетовое излучение - защита жизни на поверхности воды и суши.

Возникновение многоклеточного строения повлекло усложнение в организации живых существ: дифференциацию тканей, органов и систем, их функций. Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать по субстрату с помощью ресничек - плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни. Приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Развитие жизни в протерозойскую эру.

Протерозойская эра - самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд. лет. На границе архейской и протерозойской эры произошел первый великий период горообразования. Он привел к значительному перераспределению площадей суши и моря на Земле. Эти изменения лика Земли вынесли не все виды организмов, многие из них вымерли. Было уничтожено и большинство ископаемых останков, в результате чего так мало известно о жизни в архейскую эру.

В течение этой эры бактерии и водоросли достигают исключительного расцвета. Чрезвычайно интенсивный процесс отложения осадков шел с участием организмов. Известно, что осадочное железо - продукт жизнедеятельности железобактерий. К протерозою относится образование крупнейших залежей железных руд на Земле (курские, криворожские руды, железняки Верхнего озера в США и др.). Господство сине-зеленых сменяется обилием зеленых водорослей, в том числе многоклеточных прикрепленных к дну. Это потребовало расчленения тела на части. Важнейшим ароморфозом было возникновение двухсторонней симметрии, которая привела к дифференцировке тела на передний и задний конец, а также на брюшную и спинную стороны.

Передний конец является местом, где развиваются органы чувств, нервные узлы, а в дальнейшем и головной мозг. Спинная сторона выполняет защитную функцию, в связи с чем здесь развиваются различные кожные железы, механические образования (щетинки, волоски), покровительственная окраска. Большинство животных протерозоя было представлено многоклеточными. В морях жили не только низшие многоклеточные - губки и радиально симметричные кишечнополостные; появляются и двухсторонне симметричные. Среди последних известны кольчатые черви - от них произошли моллюски и членистоногие. К концу протерозоя в морях появляются древнейшие представители членистоногих - ракоскорпионы.

Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в атмосфере. Суша безжизненна, но по берегам водоемов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей.

Развитие жизни в палеозойскую эру.

Палеозойская эра значительно короче предыдущих, она продолжалась около 340 млн. лет. Суша представляла в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные возле экватора. Это привело к созданию большого числа прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов. К началу палеозоя у некоторых животных образовался внешний органический или минеральный скелет. Его остатки сохранились в осадочных породах. Вот почему начиная с первого периода палеозоя- кембрия - палеонтологическая летопись достаточно полна и относительно непрерывны.

Периоды :

Кембрий;

Ордовик;

Кембрий (80 20 млн лет)

Климат кембрия был умеренным, материки - низменными. В кембрии животные и растения населяли в основном моря. На суше жили по прежнему бактерии и сине-зеленые водоросли.

Наиболее разнообразно и богато была представлена жизнь в кембрийских морях. Площадь их была больше, чем площадь современных морей. Почти вся Европа была морским дном. В этих морях господствовали зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну; в толщах вод плавали диатомовые, золотистые и эвгленовые водоросли.

Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы - представители простейших, имевших известковую или склеенную из песчинок раковину. Весьма разнообразны были губки. Наряду с сидячими придонными животными весьма разнообразны были и подвижные организмы. Среди них были двустворчатые, брюхоногие и головоногие моллюски и кольчатые черви, от которых к кембрию уже произошли членистоногие. Древнейшие членистоногие - трилобиты по форме тела напоминали современных ракообразных - мокриц. Тело трилобитов было заключено в хитиновый панцирь и расчленено на 40-50 сегментов. Число сегментов тела у современных ракообразных, как известно, значительно меньше.

Ордовик (5510 млн лет)

В ордовике значительные участки кембрийской суши погружаются, больше всего сокращается площадь суши в Сибири в Северной Америке. На грани кембрия и ордовика происходили интенсивные тектонические движения, продолжавшаяся и до грани ордовика и силура.

В морях ордовика весьма разнообразны эукариоты - сифоновые зеленые, бурые и красные водоросли. Идет интенсивный процесс образования рифов кораллами. В конце ордовика появляются первые наземные растения - псилофиты. Их возникновению предшествовал ароморфоз, возникли ткани: покровная с устьицами, механическая, поддерживающая растение в пространстве, и проводящая .

Дальнейшая эволюция растений шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту). Псилофиты были переходными формами от низших, бессосудистых споровых к высшим, сосудистым (плауновым, хвощовым и папоротниковым). Они были переходными от водных к наземным растениям. Распространение их на суше было уже подготовлено жизнедеятельностью прокариотов, водорослей, грибов, создавших первую почву.

Значительное разнообразие наблюдается среди головоногих и брюхоногих моллюсков. Весьма многочисленны трилобиты. Уменьшается разнообразие фораминифер, губок и некоторых двустворчатых моллюсков.

У животных возникает крупный ароморфоз - появление хватательного ротового аппарата, который вызвал перестройку всей организации позвоночных . Возможность выбирать пищу способствовала улучшению ориентации в пространстве путем совершенствования органов чувств. Первые челюстноротые не имели плавников и передвигались в воде путем змееподобных движений. Однако этот способ передвижения при необходимости поймать движущуюся добычу оказался малоэффективен.

Поэтому для улучшения передвижения в воде имели значение кожные складки, в дальнейшем определенные участки этой складки развиваются дальше и дают начало плавникам, парным и непарным. Появление парных плавников - конечностей - следующий крупный ароморфоз в эволюции позвоночных. Итак, челюстноротые позвоночные приобрели хватательный ротовой аппарат и конечности. В своей эволюции они разделились на хрящевых и костных рыб.

Силур (35 10 млн лет)

На смену теплым мелководным морям ордовика в результате интенсивных тектонических движений приходят значительные площади суши; отмечено большое иссушение климата.

В конце силура наблюдается развитие своеобразных членистоногих - ракоскорпионов. К ордовику и силуру относится расцвет в морях головоногих моллюсков (современные представители этого класса - кальмары, каракатицы, осьминоги). Появляются новые представители беспозвоночных - кораллы (кишечнополостные), которые начинают постепенно вытеснять морских ежей (иглокожие).

В силурийских морях появляются первые представители позвоночных животных - так называемые панцирные рыбы. Внутренний скелет у них был хрящевым, а снаружи тело было заключено в костный панцирь, состоящий из щитков. Панцирные рыбы лишь по форме тела напоминали настоящих рыб. Они принадлежали к другому классу позвоночных - бесчелюстным, или круглоротым. У них не было настоящих парных плавников, имелась одна ноздря (современный представитель этого класса - минога).

К концу силура относится начало интенсивного развития наземных растений. Первые наземные растения псилофиты - были лишены настоящих листьев, их строение весьма напоминает строение многоклеточных зеленых водорослей, от которых они и произошли. Развиваются папоротники.

Появление на суше высших растений было подготовлено более ранним выходом из воды бактерий и сине-зеленых водорослей, наличием на суше биогенного слоя почвы, откуда могли черпать пищевые ресурсы псилофиты и папоротники. В развитии мхов, папоротников, хвощей, плаунов сохраняется стадия подвижных жгутиковых гамет, для которых необходима водная среда. Таким образом, выход на сушу и отрыв от водной среды силурийских растений еще не были окончательными.

Накопление в почве большого числа органических остатков создавало предпосылки для появления на суше гетеротрофных организмов, использующих эти органические вещества. Действительно в силуре появляются бесхлорофилльные гетеротрофные организмы - грибы.

Наличие значительных запасов биомассы растений способствовало выходу на сушу животных. Одними из первых перешли из водной среды представители типа членистоногих - пауки.

К концу силура вновь наступил так называемый каледонский горообразовательный период. Горы, возникшие в этот период, сохранились и поныне - это Скандинавские горы, хребты Саяно-Байкальской горной дуги. Горы Шотландии и др.

Это горообразование вновь изменило очертания суши и моря, изменило климат и условия существования организмов.

Девон (55 10 млн лет)

В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более резко континентальный, нежели в силуре. В девоне наблюдались и оледенения в горных районах Южной Африки. В более теплых районах климат изменился в сторону большего иссушения, появились пустынные и полупустынные области.

В морях девона большого расцвета достигают рыбы. Потомки панцирных рыб дают разнообразнейших представителей настоящих рыб. Среди них были хрящевые рыбы (современные представители - акулы), появляются и рыбы с костным скелетом. Среди них в мелководных водоемах жили двоякодышащие рыбы, у которых наряду с жаберным дыханием возникло и легочное (легкое развилось из плавательного пузыря), а также кистеперые рыбы, которые были типично водными животными, но могли дышать атмосферным воздухом с помощью примитивных легких.

Чтобы понять дальнейшую эволюцию рыб, необходимо представить климатические условия в девонском периоде. Большая часть суши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоемов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебаниями температуры в течении суток и по сезонам. Уровень воды в реках и водоемах часто менялся. Многие водоемы полностью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность гибла при пересыхании водоемов, накапливались и затем гнили растительные остатки. Все это создавало очень неблагоприятную среду для рыб.

В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом. Таким образом, возникновение легких можно рассматривать как идиоадаптацию к недостатку кислорода в воде. При пересыхании водоемов у животных были два пути спасения: зарывание в ил или миграция в поисках воды. По первому пути пошли двоякодышащие рыбы, строение которых почти не изменилось со времени девона и которые обитают сейчас в мелких пересыхающих водоемах Африки. Эти рыбы переживают засушливое время года, зарываясь в ил и дышат атмосферным воздухом.

Приспособиться к жизни на суше смогли только кистеперые рыбы, в связи со строением парных плавников. До недавнего времени считалось, что кистеперые почти вымерли в конце палеозоя и совсем исчезли к концу мезозоя. Но в 1938, 1952 и в последующие годы у берегов Южной Африки и Мадагаскара были пойманы современные кистеперые рыбы - настоящие «живые ископаемые», сохранившиеся в мало измененном виде и до наших времен.

В конце девона потомки кистеперых рыб выходят на сушу, образуя первый наземный класс позвоночных - земноводных или амфибий. Древнейшие амфибии - стегоцефалы - были покрыты костным панцирем, одевавшим голову, форма их тела несколько напоминала тритонов и саламандр. Стегоцефалы отличались разнообразием размеров (от нескольких сантиметров до 4 м в длину). Стегоцефалы соединяли признаки рыб, земноводных и пресмыкающихся. Стегоцефал - «сборная» форма. Размножение стегоцефалов, как и всех других земноводных, происходило в воде. Личинки имели жаберное дыхание и развивались в воде.

На суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов исчезают псилофиты. Новые группы животных начинают завоевывать сушу. Представители членистоногих, приобретшие воздушное дыхание, дают начало многоножкам и первым насекомым.

Отрыв земноводных от водной среды не был еще окончательным. Они в такой же степени зависели от водной среды, как и папоротникообразные. Поэтому первые наземные высшие растение и животные не могли завоевать внутриконтинентальные массивы суши, расположенные вдали от водоемов.

В конце девона у растений происходит крупный ароморфоз - возникновение семени, покрытого оболочкой, предохраняющей от высыхания, возникает новая группа голосеменные. Сменное размножение дает ряд преимуществ: зародыш защищен от неблагоприятных условий оболочками, обеспечен пищей, стал иметь диплоидное число хромосом. У семенных растений оплодотворение происходит без участия воды.

Карбон (65 10 млн лет)

В каменноугольном периоде, или карбоне, произошло заметное потепление и увлажнение климата. На низменных материках весьма распространились заболоченные низины. В жарких, тропического типа болотистых лесах произрастали громадные (высотой до 40м) папоротники, хвощи и плауны. Помимо этих растений, размножающихся спорами, в карбоне начинают распространяться голосеменные растения, возникшие еще в конце девона. Расцвет древесной растительности в карбоне привел к образованию больших пластов каменного угля. К этому периоду относится возникновение углей Донбасса и подмосковного угольного бассейна.

Во влажных и теплых болотистых лесах исключительного расцвета и разнообразия достигли древнейшие земноводные - стегоцефалы. Появляются первые отряды крылатых насекомых - тараканы, длина тела которых доходила до 10 см, и стрекозы, некоторые виды которых имели размах крыльев до 75 см.

Жизнь в морях карбона существенно не отличалась от девона.

К концу карбона начинается небольшое поднятие суши, некоторое иссушение климата и похолодание, создались неблагоприятные условия для земноводных. Способной к дальнейшему завоеванию суши оказалась какая-то группа земноводных, которые претерпели очень большие изменения, полезные в новых условиях. Изменился способ размножения: возникло внутреннее оплодотворение: яйцо имело большой запас желтка, плотную оболочку и внутреннюю полость с жидкостью, что защищало зародыш от высыхания. Развитие зародыша происходило в яйце на суше .

Пермь (50 10 млн лет)

В пермском периоде дальнейшее поднятие суши привело к развитию засушливого климата и похолоданию. Влажные и пышные леса смешаются к экватору, постепенно вымирают папоротникообразные. Им на смену приходят голосеменные растения. В их развитии отсутствуют жгутиковые стадии, для существования которых необходима вода. Именно это приспособление позволило голосеменным растениям успешно выдержать в пермии конкуренцию со споровыми растениями и вытеснить их. Отмирающие леса из древних папоротникообразных образовали каменные угли Кузбасса и Печоро-Воркутинского бассейна.

Иссушение климата способствовало исчезновению земноводных стегоцефалов. Значительная часть крупных земноводных вымерла. Те же, которые могли укрыться в оставшихся болотах и топях, дали начало земноводным малых размеров. Зато значительного разнообразия достигают древнейшие пресмыкающиеся. Еще в карбоне среди стегоцефалов выделилась группа, имевшая хорошо развитые конечности и подвижную систему двух первых позвонков. Представители группы размножались в воде, но уходили по суше дальше амфибий, питались наземными животными, а затем и растениями. Эта группа получила название котилозавров. В дальнейшем от них произошли рептилии и млекопитающие.

Рептилии приобрели свойства, позволившие им окончательно порвать связь с водной средой. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и широкому расселению. Грудная клетка обеспечила более эффективный тип дыхания - всасывающий. Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий по суше и возвращение части их в водную среду.

Вопросы самоконтроля

1. Какие гипотезы возникновения жизни вам известны?

2. В чем сущность теории панспермии?

3. Кто доказал что «живое может возникнуть из живого»?

4. Каков геологический возраст Земли?

5. Первым этапом на пути возникновения жизни на Земле стало?

6. Кем была предложена кооцерватная теория?

7. Что такое кооцерваты?

8. Возможно ли на современном этапе возникновения жизни на Земле?

9. Прочитайте ниже изложенный учебный материал.

10. Ответьте на вопросы самоконтроля.

Архейская эра - самый древний, самый ранний период истории земной коры. В архейской эре возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения. Конец архейской эры - время формирования земного ядра и сильного снижения вулканической активности, что позволило развиваться жизни на планете.
Архейская эра начавшаяся около 4 млрд. лет назад длилась примерно 1,5 млрд. лет. Архейская эра разделяется на 4 периода: Эоархей, Палеоархей, Мезоархей, Неоархей

Земная кора

Нижний период архейской эры - Эоархей 4 - 3,6 млрд. л.н.
Около 4 млрд. л.н. земля сформировалась как планета. Практически вся поверхность была покрыта вулканами и повсюду текли реки лавы. Лава, извергаемая большим количеством, образовывала материки и океанические впадины, горы и плоскогорья. Постоянная вулканическая активность, воздействия высоких температур и высокого давления привели к образованию различных полезных ископаемых: различных руд, строительного камня, меди, алюминия, золота, кобальта, железа, радиоактивных минералов и других. Примерно 3,8 млрд. л.н. на Земле образовались первые достоверно подтверждённые магматические и метаморфические горные породы, такие как гранит, диорит и анортозит. Найдены эти горные породы были в самых разнообразных местах: на острове Гренландия, в пределах Канадского и Балтийского щитов и др.

За палеоархеем следует Мезоархей 3,2 - 2,8 млрд. л.н.
Примерно 2,8 млрд. лет назад первый в истории Земли суперконтинент начал раскалываться.

Н еоархей 2,8 - 2,5 млрд л.н.- последний период архейской эры, закончившийся 2,5 млрд. лет назад, является временем формирования основной массы континентальной земной коры, что свидетельствует об исключительной древности континентов Земли. Атмосфера и климат архейской эры. В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь мелководные бассейны, которые не были соеденены между собой. Атмосфера архейской эры , в основном, состояла из углекислого газа СО2 и плотность ее была гораздо выше нынешней. Благодаря углекислой атмосфере температура воды достигала 80-90°С. Содержание азота было маленьким, порядка 10-15%. Кислорода, метана и других газов почти не было. Температура атмосферы достигала 120°С.

Флора и фауна архейской эры

Архэйская эра это время зарождения первых организмов. Первыми жителями нашей планеты были анаэробные бактерии. Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обуславливает разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические (доядерные) цианобактерии и синезеленые водоросли. Появившиеся затем эукариотические зеленые водоросли выделяли ватмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в кислородной среде.
В это же время – на границе архейской протерозойской эры произошло еще два крупных эволюционных событий – появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (бактерии и синезеленые) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах.

Архейская эра (Архей) - от 4,0 до 2,5 млрд. лет назад

Архейский эон, архей (др.-греч. ρχαος — древний) — один из четырёх эонов (отрезок времени геологической истории, в течение которого формировалась эонотема, объединяет несколько эр) истории Земли, охватывающий время от 4,0 до 2,5 млрд. лет назад.

Термин «архей» предложил в 1872 году американский геолог Джеймс Дана.

Архей разделён на четыре эры (от наиболее поздней до наиболее ранней):

Неоархей,
Мезоархей,
Палеоархей,
Эоархей.

В это время на Земле ещё не было кислородной атмосферы, но появились первые анаэробные организмы. В этот же период активно формируются многие ныне существующие залежи серы, графита, железа и никеля.

Архей и последующий за ним Протерозой входят во временной период Докембрий .

Гидросфера и атмосфера. Климат

В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь разрозненные мелководные бассейны. Температура воды достигала 70-90° C, что могло наблюдаться лишь в случае существования у Земли того времени плотной углекислотной атмосферы. Ведь из всех возможных газов только СО2 мог создать повышенное давление атмосферы (для архея — 8-10 бар).

Азота в атмосфере раннего архея было очень мало (10-15% от объёма всей архейской атмосферы), кислород вообще практически отсутствовал, а такие газы, как метан, неустойчивы и быстро разлагаются под влиянием жёсткого излучения Солнца (особенно в присутствии гидроксил- иона, также при этом возникающего во влажной атмосфере).

Температура архейской атмосферы при парниковом эффекте достигала почти 120°С. Если бы при том же давлении атмосфера в архее состояла, например, только из азота, то приземные температуры были бы ещё выше и достигали 100°С, а температура при парниковом эффекте превышала бы 140° С.

Примерно 3,4 млрд. лет назад количество воды на Земле значительно увеличилось и возник Мировой океан, перекрывший гребни срединно-океанических хребтов. В результате заметно усилилась гидратация базальтовой океанической коры, а скорость роста парциального давления СО2 в позднеархейской атмосфере несколько снизилась. Наиболее радикальное падение давления СО2 произошло только на рубеже архея и протерозоя после выделения земного ядра и связанного с ним резкого уменьшения тектонической активности Земли.

Благодаря этому в раннем протерозое столь же резко сократились выплавки океанических базальтов. Базальтовый слой океанической коры стал заметно более тонким, чем он был в архее, и под ним впервые сформировался серпентинитовый слой — главный и постоянно обновляемый резервуар связанной воды на Земле.

Флора и фауна

В архейских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения стратиграфической шкалы фанерозоя, тем не менее разнообразных следов органической жизни здесь довольно много.

К ним относятся продукты жизнедеятельности сине-зелёных водорослей — строматолиты, представляющие собой кораллоподобные осадочные образования (карбонатные, реже кремниевые), и продукты жизнедеятельности бактерий — онколиты.

Первые достоверные строматолиты были обнаружены лишь на рубеже 3,2 млрд. лет назад в Канаде, Австралии, Африке, на Урале и в Сибири. Хотя имеются свидетельства обнаружения остатков первых прокариот и строматолитов в отложениях возрастом 3,8-3,5 млрд. лет, в Австралии и Южной Африке.

Также в кремнистых породах раннего архея найдены своеобразные нитчатые водоросли, имеющие хорошую сохранность, при которой можно наблюдать детали клеточного строения организма. На многих стратиграфических уровнях встречаются мельчайшие округлые тельца (размером до 50 m) водорослевого происхождения, принимавшиеся ранее за споры. Они известны под названием "акритарх", или "сфероморфид".

Животный мир архея значительно беднее, чем растительный. Отдельные указания на нахождение в породах архея остатков животных относятся к объектам, которые, по- видимому, имеют неорганическое происхождение (Aticocania Walcott, Tefemar kites Dons, Eozoon Dawson, Brooksalla Bassler) или являются продуктами выщелачивания строматолитов (Carelozoon Metzger). Многие окаменелости архея до конца не расшифрованы (Udokania Leites) или не имеют точной привязки (Xenusion querswalde Pompecki).

Таким образом, в архейском зоне достоверно найдены прокариоты двух царств: бактерии, преимущественно хемосинтезирующие, анаэробные и фотосинтезирующие цианобионты, продуцирующие кислород. Не исключено, что в архее появились и первые эукариоты из царства грибов, морфологически сходные с дрожжевыми грибами.

Древнейшие бактериальные биоценозы, т.е. сообщества живых организмов, включавшие только продуцентов и деструкторов, были похожи на плёнки плесени (т.н. бактериальные маты), располагавшиеся на дне водоёмов или в их прибрежной зоне. Оазисами жизни часто служили и вулканические области, где на поверхность из литосферы поступали водород, сера и сероводород - основные доноры электронов.

На протяжении почти всей архейской эры живые организмы были одноклеточными, сильно зависимыми от природных факторов существами. И лишь на рубеже архея и протерозоя произошло два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность.

Гаплоидные организмы (бактерии и сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется в процессе естественного отбора, если вредна, устраняется.

Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах.

Диплоидность, возникшая одновременно с оформленным ядром, позволяет сохранить мутации и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований.

Архейская эра - самый древний, самый ранний период истории земной коры. В архейской эре возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения. Конец архейской эры - время формирования земного ядра и сильного снижения вулканической активности, что позволило развиваться жизни на планете.

Земная кора Нижний период архейской эры - Эоархей 4 - 3,6 млрд. л.н. Около 4 млрд. л.н. земля сформировалась как планета. Практически вся поверхность была покрыта вулканами и повсюду текли реки лавы. Лава, извергаемая большим количеством, образовывала материки и океанические впадины, горы и плоскогорья. Постоянная вулканическая активность, воздействия высоких температур и высокого давления привели к образованию различных полезных ископаемых: различных руд, строительного камня, меди, алюминия, золота, кобальта, железа, радиоактивных минералов и других. Примерно 3,8 млрд. л.н. на Земле образовались первые достоверно подтверждённые магматические и метаморфические горные породы, такие как гранит, диорит и анортозит. Найдены эти горные породы были в самых разнообразных местах: на острове Гренландия, в пределах Канадского и Балтийского щитов и др.

Следующий период архейской эры - Палеоархей 3,6 - 3,2 млрд. л.н. Является временем образования первого суперконтинента в истории Земли - Вальбару и единого Мирового океана, изменившие структуру гребней океанических хребтов, что привело к процессу увеличения количества воды на Земле, а объем СО2 в атмосфере начал снижаться.

Атмосфера и климат архейской эры В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь мелководные бассейны, которые не были соединены между собой. Атмосфера архейской эры, в основном, состояла из углекислого газа СО2 и плотность ее была гораздо выше нынешней. Благодаря углекислой атмосфере температура воды достигала 80-90°С. Содержание азота было маленьким, порядка 10-15%. Кислорода, метана и других газов почти не было. Температура атмосферы достигала 120°С

Флора и фауна архейской эры Архейская эра это время зарождения первых организмов. Первыми жителями нашей планеты были анаэробные бактерии. Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обуславливает разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические (доядерные) цианобактерии и сине-зеленые водоросли. Появившиеся затем эукариотические зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в кислородной среде. В это же время – на границе архейской протерозойской эры произошло еще два крупных эволюционных событий – появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (бактерии и сине-зеленые) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах

Самые древние остатки организмов и создавшихся при их участии веществ дошли до нас из архейских отложений земной коры.

Отложения эти чрезвычайно мощные (толстые): ясно, что проходили сотни миллионов лет, пока они накоплялись. Наиболее древние, нижние отложения, сдавленные огромной тяжестью вышележащих пластов, сильно изменились: из слоистых они превратились в кристаллические. Помимо давления этому помогло и действие внутренней теплоты земного шара. Остатки организмов, которые могли в них находиться, при этом тоже изменились до неузнаваемости. Мы не знали бы даже, была тогда жизнь или нет, если бы не некоторые вещества, накопленные в архейских пластах; эти вещества, как мы хорошо знаем, могут образовываться в земной коре только при действии организмов. Они действительно образовались из остатков древнейших растений и животных. Но самих этих остатков в кристаллических горных породах архейского времени мы не находим.

Лучше обстоит дело с теми архейскими отложениями, которые дошли до нас в виде слоистых пород, еще не успевших перекристаллизоваться. Это - более молодые слои. В них найдены остатки бактерий, имевших вид микроскопически мелких шариков. Сохранились остатки других бактерий, так называемых железобактерий, родственники которых и сейчас живут на Земле. Железобактерии выполняют огромную химическую работу, принимая участие в создании железных руд. Они живут в тех водах, которые содержат соли (закиси) железа, и окружены тончайшими нитевидными трубочками, возникшими из выделяемой ими слизи; они извлекают соли (закиси) железа из воды, перерабатывают их в своем крошечном тельце и пропитывают ими трубочки (превращая их в соли окиси). Живут эти бактерии колониями. Когда трубочки окажутся целиком пропитанными железом, бактерии покидают их и принимаются строить новые трубочки. В результате их деятельности скопляются соединения железа, которые через сотни тысяч и миллионы лет превращаются в мощные залежи железных руд.

Бактерии играют в жизни Земли огромную роль. Даже Пастер не вполне охватывал ее. Бактерии завоевывают для себя все новые и новые источники питания; они заполнили почву, воду и воздух. В одном грамме лесной почвы содержится около 3 миллиардов бактерий; даже в грамме песчаной почвы их около 1 миллиарда.

В огромном количестве населяют они моря. В глубине Черного моря находятся огромные скопления сероводорода, делающие жизнь здесь невозможной для растений и животных. Этот сероводород, однако, не проникает в поверхностные слои воды, и поэтому до глубины в 200 метров в этих морях процветает жизнь. Куда же девается сероводород? Оказывается, его захватывают серные бактерии, обитающие на глубине 200 метров и перерабатывающие его в соединения серной кислоты. Такая же, примерно, картина наблюдается и в Каспийском море. Сколько же бактерий работает в такой гигантской химической лаборатории? Число их невозможно даже себе представить.

Раз бактерии могут приспособляться к самым различным условиям жизни, то они могли дать начало и другим группам организмов. От них, действительно, получили свое происхождение некоторые водоросли. Переход от бактерий, к водорослям был большим шагом вперед по пути эволюции. Правда, и водоросли в большинстве своем относятся еще к миру микроскопически малых существ, но они обладают более определенной организацией и принадлежат к более сложным существам, наряду с простейшими животными организмами. Подобно бактериям, одноклеточные растения и животные кишат повсюду на земле, и их-то и открыл впервые Левенгук в стоячей воде. В одноклеточных телах этих существ мы находим расчленение на протоплазму и ядро; кроме того, они нередко обладают защитной оболочкой или своего рода скелетом, поражающим иногда тонкостью и изяществом строения.

В теле водорослей, кроме ядра, имеется еще одно важное образование, которое свойственно уже всем типичным растениям. Это - так называемый пигмент , красящее вещество, сосредоточенное в особых зернах (иногда в поверхностных слоях протоплазмы). Пигмент не у всех водорослей одинаков. По его цвету различают несколько групп водорослей: синезеленые, зеленые, багряные, бурые.

Особую группу среди водорослей составляют жгутиковые. Это - одноклеточные организмы, снабженные подвижным жгутиком, благодаря ударам которого по воде они передвигаются. Они стоят на рубеже растительного и животного миров. Одни из них имеют пигментное пятно и причисляются к водорослям, другие лишены пигмента и способны захватывать пищу, которую и переваривают. Это - простейшие животные.

Характерный для растительной клетки зеленый пигмент, так называемый хлорофил, представляет особое вещество, улавливающее энергию солнечных лучей и употребляющее ее на химическую деятельность. Эта деятельность заключается, во-первых, в расщеплении находящегося в воздухе углекислого газа на его составные части - углерод и кислород, а во-вторых, в выполнении созидательной работы: в построении из освобожденного углерода и воды органических соединений - сахара, крахмала, других углеводов, жиров и белковых тел. Все эти сложные химические вещества возникают в растительной клетке из неорганических веществ благодаря деятельности хлорофила. Другая освобожденная составная часть углекислого газа - кислород - уходит в чистом виде снова в воздух. Воздух таким образом все время пополняется кислородом.

Вспомним, что животные питаются только готовыми сложными органическими соединениями-углеводами, жирами и белками. Эти соединения животные сами для себя приготовить не могут. Они их получают из растительного мира. Не будь растений, животные погибли бы с голоду. Стало быть, животные и появиться на Земле могли только после возникновения растений. Растения приготовили для них запас питательных веществ. Кроме того, они создали и другое необходимое для животной жизни условие. Животные нуждаются не только в питании, но и в дыхании. А для этого им нужен кислород. В настоящее время в воздухе, как мы знаем, содержится около 21% кислорода. Его количество постоянно, и это постоянство поддерживается деятельностью растений, непрерывно обогащающих воздух кислородом. Не то было в архейскую эру.

Состав атмосферы в первые времена жизни Земли, как мы уже указывали раньше, по-видимому, резко отличался от теперешнего. Во-первых, в воздухе почти не было кислорода; во-вторых, воздух тогда содержал в себе много углекислого газа. Этот газ делал воздух малопроницаемым для солнечных лучей; поэтому нагревание солнцем было не слишком сильным. Зато присутствие в воздухе этого газа и водяных паров очень задерживало охлаждение воздуха в ночное время. Земля была как бы окутана мало проницаемой для тепла оболочкой, которая сохраняла собственную земную теплоту и повышала среднюю температуру Земли. Один ученый высчитал, что если бы теперь количество углекислого газа увеличилось в воздухе втрое, то средняя температура на Земле повысилась бы почти на 10 градусов. Этого повышения было бы с избытком довольно, чтобы растаяли льды в полярных странах и чтобы сошли снега с высоких горных вершин. Климат Земли должен был бы резко измениться: продолжительные морозы случались бы только изредка, зима сократилась бы, лето стало бы длиннее и жарче; в общем, в наших местах климат установился бы такой, какой мы находим сейчас, например, в нашем Закавказье. А на крайнем севере, где теперь простирается область вечной мерзлоты, установился бы довольно мягкий климат умеренного пояса.

Есть все основания думать, что в архейскую эру климат был еще значительно теплее и благодаря, большому содержанию углекислого газа в воздухе, и благодаря тому, что Земля еще не растратила своей первоначальной теплоты, и, наконец, благодаря тому, что само Солнце блистало ослепительно белым светом и посылало на Землю более горячие лучи. Жизнь расцвела в теплых водах тогдашних морей и океанов. Создавались новые формы растительного мира, а в результате работы растений земная атмосфера стала понемногу очищаться от углекислоты и обогащаться кислородом. Кислород в растворенном виде появился и в море. Так создались условия, при которых стала возможна животная жизнь. Она и возникла вслед за растительной.

Однако относительно животных архейской эры мы знаем еще меньше, чем относительно растений. Кое-где сохранились раковинки одноклеточных животных, так называемых корншожек. По-видимому, животные в те времена играли еще небольшую роль в жизни Земли. Больший интерес представляют другие формы жизни, возникшие в архейскую эру, а может быть, и раньше.

Современная наука больше интересуется мельчайшими организмами, чем крупными. Не слоны и не киты стоят в центре внимания ученых, а мельчайшие, еле видимые или вовсе невидимые живые частицы. Практическая жизнь требует самого подробного исследования именно этих мельчайших организмов. Открытие и изучение их может послужить для разъяснения загадочной природы многих болезней: ведь в основе многих заболеваний лежит нападение на человека микроскопических или ультрамикроскопических организмов. В сельском хозяйстве свойства этих существ связываются с вопросами увеличения урожайности и повышения плодородия почвы. Наука занята исследованием этих ничтожно малых существ и в надежде приблизиться к решению вопроса о первых ступенях эволюции и о начале жизни.

На грани наших знаний находятся организмы, которые так малы, что самые лучшие современные ультрамикроскопы бессильны сделать их видимыми. Они проходят (фильтруются) через самые тонкие фильтры, и их невозможно задержать и отделить от других веществ, чтобы сделать более доступными изучению. Естественно спросить, как же удалось узнать об их существовании, если они ускользают от самых усовершенствованных наших инструментов? Хотя они сами невидимы, но их действия мы можем и видеть и изучать. Самые мелкие из «фильтрующихся существ» называются бактериофагами. Мы узнаем об их присутствии потому, что они пожирают или разрушают живых бактерий. В науке не установлен еще окончательный взгляд на природу этих бактериофагов. Многие ученые считают их самыми простыми из всех живых организмов. Другие более склонны видеть в них не организмы, а химические вещества. Но какова бы ни была их природа, ясно, что здесь мы имеем дело с такими частицами, которые стоят на границе живого и неживого мира.

Несколько крупнее бактериофагов оказываются ультрамикроскопические существа, называемые вирусами (слово «вирус» - латинское и по-русски значит «яд»).

Эти вирусы вызывают целый ряд тяжелых болезней у человека, животных и растений. Копытная болезнь рогатого скота и свиней, собачья чума, оспа, тиф, желтая лихорадка, бешенство, корь и грипп у человека, ряд заболеваний картофеля, табака и других растений - вызываются присутствием вирусов. Хотя они крупнее бактериофагов, они все же так мелки, что свободно проходят через фильтры, за что и получили свое название «фильтрующихся вирусов».

Возможно, что бактериофаги и вирусы - это остатки древнейших организмов. Они тоже изменились в течение истории Земли, приспособившись к существованию в новых условиях. Бактериофаги выработали способность бороться с бактериями, вирусы стали губить растения и животных. Но при всем том они не поднялись даже на такую ступень организации, на какой находятся бактерии. Поэтому в них можно видеть остатки первичных организмов, существовавших в архейскую эру.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .