Эволюция органического мира: эоны, эры и периоды

Жизнь на Земле появилась около 3,5–4 миллиардов лет назад, и с тех пор она постоянно усложнялась. Из простейших одноклеточных существ сформировалось более 3 миллионов различных современных видов живых организмов.

Историю планеты делят на эоны, эры и периоды. Рассмотрим пять главных эр, выделяя самые значимые изменения в строении существ.

Архейская эра

Архейская эра длилась около 900 миллионов лет. Жизнь только зародилась и была представлена анаэробными прокариотами. Организмы жили в бескислородной среде и питались органическими соединениями, которые синтезировались без участия живой природы — абиогенно.

Среди остатков органической жизни того времени находят строматолиты. Это слоистые известковые постройки, образованные колониями микроорганизмов. Позже появились хемоавтотрофные бактерии, которые получали энергию за счёт окисления неорганических веществ, — железобактерии и серобактерии.

Главный ароморфоз архея — появление процесса фотосинтеза. Сначала его освоили пурпурные бактерии, а затем цианобактерии. Благодаря деятельности цианобактерий в атмосфере Земли начал накапливаться свободный кислород.

Протерозойская эра

Протерозойская эра длилась около 2 миллиардов лет. Поверхность Земли в это время напоминала пустыню, поэтому основная часть жизни была сосредоточена в морях. С повышением содержания кислорода в атмосфере возник важнейший ароморфоз — клеточное дыхание. Этот способ получения энергии оказался значительно эффективнее брожения. Примерно 2 миллиарда лет назад уровень кислорода стал достаточным для устойчивого существования аэробных бактерий.

В протерозое появились первые эукариоты — организмы с оформленным ядром, а затем и многоклеточные формы жизни. Многоклеточность создала условия для специализации клеток и формирования тканей. В это же время возникло половое размножение — мощный источник комбинативной изменчивости. У активно передвигающихся организмов сформировалась двусторонняя симметрия тела.

Конец протерозоя нередко называют «веком медуз», поскольку у животных ещё отсутствовал твёрдый скелет. В морях существовали все основные отделы водорослей, появились первые черви, моллюски и древнейшие членистоногие.

Палеозойская эра

Палеозой знаменуется выходом жизни на сушу. Эра включает шесть периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь.

Растительный мир

В кембрии и ордовике господствовали водоросли. В силурийском периоде на сушу вышли первые высшие растения — псилофиты. Чтобы выживать вне воды, они приобрели покровные, механические и проводящие ткани. Корней у псилофитов ещё не было, поэтому воду они поглощали с помощью специальных выростов — ризоидов.

В девоне появились хвощи, плауны и папоротники. Формирование корневой системы и листьев решило проблему воздушного и минерального питания растений.

В каменноугольном периоде (карбоне) разрастались леса из гигантских папоротникообразных, достигавших высоты 40 метров. Важнейшими ароморфозами этого времени стали появление семенного размножения и опыления ветром. Семя получило эволюционное преимущество перед спорой благодаря запасу питательных веществ и защитным оболочкам.

Животный мир

В кембрии наблюдалось огромное разнообразие трилобитов. В ордовике возникли первые хордовые животные. Силур ознаменовался выходом на сушу первых членистоногих, включая скорпионов и паукообразных.

В девоне на суше появились насекомые, а в морях активно развивались хрящевые и костные рыбы. Третья пара жаберных дуг у хордовых превратилась в челюсти. Кистепёрые рыбы, обладавшие мощными парными конечностями и способностью к атмосферному дыханию, дали начало первым земноводным животным — стегоцефалам.

В карбоне появились крылатые насекомые. В перми климат стал сухим и холодным, что привело к вымиранию стегоцефалов и появлению пресмыкающихся. Для жизни в засушливых условиях пресмыкающиеся приобрели сухую чешуйчатую кожу, перешли к внутреннему оплодотворению и начали откладывать крупные яйца с плотными оболочками.

Мезозойская эра

Это эпоха господства динозавров и голосеменных растений. Мезозой делится на три периода: триас, юру и мел.

Растительный мир

В триасовом и юрском периодах цвели голосеменные растения. В начале мелового периода появились первые покрытосеменные. Их главными ароморфозами стали возникновение цветка, облегчавшего опыление насекомыми и защищавшего завязь, а также появление плода, который обеспечивал эффективное распространение и защиту семян.

Животный мир

В триасе появились первые яйцекладущие млекопитающие. Они приобрели постоянную температуру тела — теплокровность.

В юрском периоде возникли первоптицы, сохранявшие признаки пресмыкающихся, например археоптериксы. В меловом периоде появились сумчатые и плацентарные млекопитающие, а также началась совместная эволюция цветковых растений и опылявших их насекомых.

К концу мела произошло глобальное похолодание, которое привело к вымиранию гигантских динозавров.

Кайнозойская эра

Кайнозой длится последние 67 миллионов лет и состоит из третичного и четвертичного периодов.

Третичный период отличался тёплым тропическим климатом, который постепенно становился более сухим. Огромные территории подверглись остепнению. Засушливые условия заставили предков человека спуститься с деревьев и приспосабливаться к прямохождению на открытых пространствах. В это время появились человекообразные обезьяны и первые гоминиды.

В четвертичном периоде произошло несколько мощных оледенений. Из-за снижения уровня Мирового океана между континентами возникли сухопутные мосты, по которым человек и животные расселились по планете. Завершился этот период переходом человека от собирательства к земледелию.

Для решения задач по геохронологической шкале следует применять строгий математический алгоритм. Рассмотрим надёжный пошаговый способ расчёта возраста по таблице.

1. Прочитай условие и найди возраст останков в миллионах лет.
2. В таблице найди графу начала кайнозойской эры.
3. Если возраст останков превышает начало кайнозоя, двигайся вниз по списку эр. Прибавляй продолжительность следующей эры к предыдущей сумме.
4. Вычислив эру, найди период внутри неё. Для этого складывай продолжительность периодов сверху вниз, начиная от верхней границы вычисленной эры.

Разберём конкретный пример на основе задания из ЕГЭ. Был найден скелет предка кистепёрых рыб возрастом 370 миллионов лет. Необходимо определить эру и период.

Решение:

1. Возраст равен 370 миллионам лет.
2. Кайнозойская эра началась 67 миллионов лет назад (наше число больше). Мезозойская эра началась 230 миллионов лет назад. Палеозойская эра началась 570 миллионов лет назад.
3. Число 370 находится между 570 и 230. Организмы обитали в палеозойскую эру.
4. Находим период. Сама эра закончилась 230 миллионов лет назад. Последний период палеозоя (пермский) длился 55 миллионов лет. Граница пермского периода: 230 + 55 = 285 миллионов лет. Наше число 370 больше, идём глубже.
5. Каменноугольный период (карбон) длился 65 миллионов лет. Граница карбона: 285 + 65 = 350 миллионов лет. Девонский период длился 60 миллионов лет. Граница девона: 350 + 60 = 410 миллионов лет.

В результате мы видим, что возраст 370 миллионов лет укладывается в интервал от 350 до 410 миллионов лет. Это девонский период.

Проверь свои знания на основе реальных прототипов заданий государственного экзамена. Попробуй решить задачи самостоятельно, а затем сверься с подробным ответом.

Задание 1

На рисунке изображён археоптерикс — вымершее животное, обитавшее на планете 150 миллионов лет назад. Используя геохронологическую таблицу, установите эру и период обитания животного. Назовите класс животных, к которому наиболее близок археоптерикс, и перечислите два признака формы тела, подтверждающие это.

Задание 2

Учёные нашли отпечаток семенного папоротника возрастом 320 миллионов лет. По геохронологической таблице определите эру и период, когда произрастало это растение. Какие эволюционные преимущества (ароморфозы) дало образование семян по сравнению с размножением спорами? Укажите не менее двух признаков.

Теперь ты умеешь работать с геохронологической шкалой и самостоятельно применять математический алгоритм, чтобы вычислить возраст вымерших организмов. Для успешного выполнения заданий ЕГЭ по биологии тебе нужно помнить хронологическую последовательность появления классов животных: от рыб к земноводным, далее к пресмыкающимся, птицам и млекопитающим. Понимание того, зачем возник каждый ароморфоз (например, переход от спор к семенам), поможет приводить правильную аргументацию в развёрнутых ответах. Чтобы закрепить тему, реши 5–7 аналогичных задач из нашего банка заданий.