§ 31. Основные направления биологической эволюции

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменения очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов и пепла. Наличие в атмосфере большого количества твердых частичек снижало прозрачность атмосферы, следовательно, уменьшалось количество падающей на Землю солнечной радиации. Это было одной из причин развития оледенения. Не случайно оледенения сопровождали горообразовательные процессы.

Грандиозные ледниковые покрытия поверхности Земли значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на развитие органического мира. В процессе эволюции постоянно возникали новые формы организмов, а прежние формы, оказавшиеся неприспособленными к новым условиям существования, вымирали (рис. 5.6— 5.11). Выжившие в этих условиях группы организмов в межледниковые периоды достигали расцвета. В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы. Применение радиоизотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

На основе данных палеонтологии всю историю жизни на Земле подразделяют на эры и периоды (табл. 5.1).

Основные направления биологической эволюции. Архей — древнейший этап в истории Земли — появление и господство прокариоти-ческих и эукариотических одноклеточных организмов. Живые организмы того времени могли существовать исключительно в водной среде, так как толща воды уменьшала губительное воздействие ультрафиолетового излучения, а также ряда вредных веществ, токсичность которых снижалась при растворении. В архее находят и первые остатки фотосинте-зирующих организмов.

5.1. Геохронологическая история жизни на Земле

Кайнозойская Четвертичный 2,4 Вымирание многих видов растений, упадок древес(новой жизни) ных форм, расцвет травянистых; растительный мир

приобретает современный облик. Развитие многих групп морских и пресноводных моллюсков, кораллов, иглокожих и др. Вымирание крупных млекопитающих, появление и развитие человека. Формирование ныне существующих сообществ

Неогеновый (нео- 25 Преобладание покрытосеменных и хвойных, отсту- ген) пание лесов, увеличение площади степей. Видовой

состав беспозвоночных приближается к современному. Расцвет плацентарных млекопитающих, появление и распространение плацентарных, сходных с современными. Появление гоминид

Палеогеновый 66 Расцвет диатомовых водорослей и основных

(палеоген) групп покрытосеменных. Господство двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Вымирание древнейших млекопитающих. Развитие сумчатых и примитивных плацентарных: насекомоядных, древних копытных, древних хищников. Начало развития антропоидов

Мезозойская Меловой (мел) 136 В начале периода господство голосеменных и

(средней жизни) появление покрытосеменных, которые преобладают во второй половине периода. Развитие двустворчатых и брюхоногих моллюсков, других беспозвоночных. Развитие крупных рептилий в первой половине периода и их вымирание во второй половине периода. Развитие млекопитающих и птиц

Юрский (юра) 195 Появление диатомовых водорослей. Господство

папоротников и голосеменных. Расцвет головоногих и двустворчатых моллюсков. Расцвет пресмыкающихся: наземных, водоплавающих, летающих. Появление древних птиц, развитие древних млекопитающих

Триасовый 240 Вымирание семенных папоротников. Развитие

голосеменных. Вымирание многих животных, процветающих в палеозойскую эру. Вымирание стегоцефалов, развитие пресмыкающихся, появление архаичных млекопитающих

Палеозойская Пермский (пермь) 285 Угасание пышных лесов древовидных папорот- (древней жизни) ников, основных групп плауновидных и хвощевидных. Распространение первых групп голосеменных (хвойных, саговниковых, гинкговых). Уменьшение количества хрящевых, кистеперых и двоякодышащих рыб. Развитие стегоцефалов, пресмыкающихся, некоторые из них были пред-ковыми по отношению к млекопитающим (зверо-зубые) и птицам (эозухии)

Каменноугольный 345 Расцвет плауновидных, хвощевидных, папо- (карбон) ротниковидных, семенных папоротников; появление хвойных. Расцвет древних морских беспозвоночных. Появление первичнобескры-лых и древнекрылых насекомых. Распространение акул, стегоцефалов. Появление и расцвет амфибий. Появление древних пресмыкающихся

Девонский (девон) 410 Расцвет риниофитов, к началу позднего девона их

вымирание. Появление современных типов сосудистых растений: разнообразных древних древовидных папоротников, хвощей, плаунов, первых голосеменных. Расцвет древних беспозвоночных, появление первых паукообразных. Расцвет панцирных рыб, кистеперых и двоякодышащих рыб. В конце периода появление первых четвероногих -стегоцефалов (древних земноводных)

Силурийский 435 Возникновение современных групп водорослей и

(силур) грибов. В конце периода достоверное появление

первых наземных растений. Появление наземных членистоногих - скорпионов. Появление древних панцирных и хрящевых рыб

Ордовикский (ор- 500 Обилие морских водорослей. Предположительное довик) появление первых наземных растений - риниофитов.

Появление первых позвоночных - бесчелюстных

Кембрийский (кем- 570 Жизнь сосредоточена в морях. Дивергентная эволю- брий) ция водорослей; развитие многоклеточных форм;

расцвет морских беспозвоночных с хитиновофосфатной раковиной

Протерозойская Поздний протеро- 1650 Развитие водорослей, различных многоклеточных (ранней жизни) зой примитивных организмов, не имеющих скелетных

Ранний протерозой 2600 Развитие одноклеточных прокариотических и эукариотических фотосинтезирующих организмов. Возникновение полового процесса

Архей Не подразделяется 3500- Возникновение жизни на Земле, возникновение пер4600 вых клеток - начало биологической эволюции. Появление анаэробных автотрофных организмов, бактерий, цианобактерий, одноклеточных водорослей

Катархей Ранее Химическая эволюция, приведшая к возникновению

Эволюция одноклеточных организмов продолжалась и далее, на протяжении всей истории существования жизни. Возможность обитания одноклеточных организмов в экстремальных условиях (многие бактерии, например, могут обитать в бескислородных условиях, при низких и высоких температурах, в концентрированных растворах солей и т.п.), разные способы питания, быстрая сменяемость поколений и отбор наиболее приспособленных особей вели в ходе дальнейшей эволюции к возникновению огромного числа различных видов прокариот и одноклеточных эукариот.

В протерозое ствол древних эукариот разделился на несколько ветвей, из которых возникли многоклеточные организмы — грибы, растения и животные. Переход к многоклеточности — это серия ароморфозов, имевших особое значение в эволюции. Гипотезы происхождения многоклеточных организмов. Все многоклеточные, как растения, так и животные, при половом размножении начинают процесс индивидуального развития с одной клетки — зиготы. Это дает основание судить о возможности их происхождения от протистов. Считается, что основной группой, от которой берут свое начало многоклеточные организмы, являются колониальные жгутиковые протисты.

В основе современных представлений о происхождении многоклеточных организмов лежат гипотезы немецкого зоолога Э. Геккеля и русского ученого И.И. Мечникова, которые были предложены в конце 19 в.

Гипотеза Э. Геккеля основана на сходстве эмбриональной стадии развития многоклеточных животных (бластулы) с шаровидной колонией жгутиковых протистов типа вольвокса. Э. Геккель считал, что примитивные многоклеточные — губки и кишечнополостные произошли от вольвоксоподоб-ных колониальных жгутиковых, у которых одна сторона вогнулась внутрь колонии, в результате чего образовался второй, внутренний слой клеток. Сходство этой предковой формы с эмбриональной гаструлой дало основание Э. Геккелю назвать ее гастреей. Гастрея имела рот, слепо замкнутую кишечную полость и двухслойную стенку тела, состоящую из экто- и энтодермы. Гастрея Э. Геккеля близка по организации к кишечнополостным, от которых, возможно, идет ветвь к высшим многоклеточным.

Согласно гипотезе И.И. Мечникова предками многоклеточных были шарообразные колонии жгутиковых, первичным способом питания которых был фагоцитоз. Клетки, захватывающие пищевые частицы, временно утрачивали жгутики и перемещались внутрь колонии. Затем они могли возвращаться на поверхность колонии и восстанавливать жгутик. Путем дальнейшего размножения этих клеток внутри колонии образовался второй слой клеток и возник двухслойный организм — фагоцителла. Постепенно у фагоцителлы произошло разделение функций между клетками: наружные клетки эктодермы стали выполнять покровную и двигательную функции, а клетки внутреннего слоя — энтодермы — функции питания и размножения. В 70-е гг. 20 в. зоологи обратили внимание на крошечный морской организм — трихоплакс. В 1973 г. русский ученый А.В. Иванов установил, что трихоплакс по своему строению соответствует гипотетическому существу фагоцителле и, таким образом, заполняет брешь между ныне существующими одноклеточными и многоклеточными животными.

Основные направления биологической эволюции. В протерозойской эре в морях обитало множество водорослей. Начальные звенья эволюции многоклеточных животных не сохранились. В протерозойских отложениях находят остатки представителей губок, кишечнополостных, членистоногих.

В эволюции многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных, наблюдается усложнение морфологической структуры. Оно идет через усиление тканевой специализации — от возникновения зародышевых листков, определяющих развитие пищеварительной, выделительной, половой и других систем органов. Возникает хорошо выраженная центральная нервная система: у беспозвоночных — ганглиарная, у позвоночных — с центральным и периферическим отделами. Одновременно совершенствуются способы полового размножения — от наружного оплодотворения к внутреннему, от развития яиц вне материнского организма к живорождению.

В палеозое наблюдается дальнейшая эволюция жизни. Достигают расцвета водоросли и грибы.В силуре вышли на сушу растения — мхи и псило-фиты. Последние дали начало папоротникам, хвощам и плаунам, которые в эту эру достигают расцвета и в большинстве вымирают к концу палеозоя.

Вместе с растениями на сушу вышли первые животные, дышащие атмосферным воздухом — паукообразные.

Кистеперые рыбы имели две основные предпосылки для перехода в наземную среду обитания: мускулистые конечности и легкие. В конце девона они дали начало первым земноводным — стегоцефалам.

В каменноугольном периоде (карбоне) появились голосеменные растения, произошедшие от семенных папоротников. Возникновение семени дало голосеменным большие преимущества, так как освободило половой процесс от необходимости наличия воды для оплодотворения.

Рептилии приобрели свойства, позволившие им окончательно порвать с водной средой. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение на суше.

В юрском периоде вымирают семенные папоротники и появляются первые покрытосеменные растения, постепенно распространившиеся на все материки.

В мезозойскую эру достигают расцвета моллюски и крупные рептилии — динозавры. Поэтому эту эру называют веком аммонитов, или веком динозавров.

Развитие животного мира в кайнозойскую эру характеризуется дальнейшей дифференциацией насекомых, интенсивным видообразованием птиц и чрезвычайно быстрым прогрессивным развитием млекопитающих.

Финалом эволюции многоклеточных животных было появление организмов с поведением «разумного типа». Сюда относятся животные с высокоразвитой условнорефлекторной деятельностью, способные передавать информацию следующему поколению не только через наследственность, но и в ходе передачи опыта молодняку посредством научения.

Заключительным этапом в эволюции животного мира стало возникновение человека.

Историю Земли делят на крупные промежутки времени — эры и периоды. Крупные геологические события вызывали периодические изменения климата, что, в свою очередь, оказывало существенное влияние на эволюцию органического мира. Палеонтологические находки позволяют проследить историю живой природы на Земле и основные направления эволюции.

i . Каковы основные этапы истории развития жизни на Земле ? 2. С чем связано периодическое изменение климата на Земле ? 3. Каковы основные направления эволюции живых организмов ? 4. Используя геохронологическую таблицу , опишите основные эволюционные события , происходившие в каждой из эр .

Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Лемеза и др. Под ред. Н.Д. Лисова.- Мн.: Беларусь, 2002.- 279 с

Содержание учебника Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса:

Глава 1. Вид - единица существования живых организмов

Глава 2. Взаимоотношения видов, популяций с окружающей средой. Экосистемы

Глава 3. Формирование эволюционных взглядов

Глава 4. Современные представления об эволюции

Глава 5. Происхождение и развитие жизни на Земле

Глава 6. Происхождение и эволюция человека

Глава 7. Биосфера и эволюция

Глава 8. Хозяйственная деятельность человека в биосфере

§ 31. Основные направления биологической эволюции

Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса

Содержание учебника Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса:

Учебники по биологии за 6 класс

Учебники по биологии за 7 класс

Учебники по биологии за 8 класс

Учебники по биологии за 9 класс

Учебники по биологии за 10 класс

Учебники по биологии за 11 класс