Деление истории Земли на эры и периоды
Зарождение жизни на Земле произошло около 3,8 млрд. лет назад, когда закончилось образование земной коры. Ученые выяснили, что первые живые организмы появились в водной среде, и только через миллиард лет произошел выход на поверхность суши первых существ.
Формированию наземной флоры способствовало образование у растений органов и тканей, возможность размножаться спорами.
Животные также значительно эволюционировали и приспособились к жизни на суше: появилось внутреннее оплодотворение, способность откладывать яйца, легочное дыхание.
Важным этапом развития стало формирование головного мозга, условных и безусловных рефлексов, инстинктов выживания. Дальнейшая эволюция животных дала основу для формирования человечества.
Эры и периоды в жизни на Земле
Деление истории Земли на эры и периоды, дает представление об особенностях развития жизни на планете в разные временные промежутки. Ученые выделяют особо значимые события в формировании жизни на Земле в отдельные отрезки времени – эры, которые делятся на периоды.
Существует пять эр:
- Архейская;
- протерозойская;
- палеозойская;
- мезозойская;
- кайнозойская.
Архейская эра
Архейская эра
Архейская эра началась около 4,6 млрд. лет назад, когда планета Земля только стала формироваться и признаков живого на ней не было. Воздух содержал хлор, аммиак, водород, температура доходила до 80°, уровень радиации превышал допустимые границы, при таких условиях зарождение жизни было невозможным.
Считают, что около 4 млрд. лет назад наша планета столкнулась с небесным телом, и следствием было формирование спутника Земли – Луны. Это событие стало значимым в развитии жизни, стабилизировало ось вращения планеты, поспособствовало очищению водных структур. Как следствие, на глубине океанов и морей зародилась первая жизнь: простейшие, бактерии и цианобактерии.
Протерозойская эра
Протерозойская эра
Протерозойская эра длилась примерно с 2,5 млрд. лет до 540 млн. лет назад. Обнаружены остатки одноклеточных водорослей, моллюсков, кольчатых червей. Начинает формироваться почва.
Воздух в начале эры еще не был насыщен кислородом, но в процессе жизнедеятельности бактерии, населяющие моря, стали все больше выделять O2 в атмосферу. Когда количество кислорода находилось на стабильном уровне, многие существа сделали шаг в эволюции и перешли на аэробное дыхание.
Палеозойская эра
Палеозойская эра
Палеозойская эра включает шесть периодов.
Кембрийский период (530 – 490 млн. лет назад) характеризуется возникновением представителей всех видов растений и животных. Океаны населяли водоросли, членистоногие, моллюски, появились первые хордовые (хайкоуихтис). Суша оставалась незаселенной. Температура сохранялась высокой.
Ордовикский период (490 – 442 млн. лет назад). На суше появились первые поселения лишайников, а мегалограпт (представитель членистоногих) стал выходить на берег для откладывания икры. В толще океана продолжают развиваться позвоночные, коралловые, губки.
Силурийский период (442 – 418 млн. лет назад). На сушу выходят растения, у членистоногих формируются зачатки легочной ткани. Завершается образование костного скелета у позвоночных, появляются сенсорные органы. Идет горообразование, формируются разные климатические зоны.
Девонский период (418 – 353 млн. лет назад). Характерно образование первых лесов, преимущественно папоротниковых. В водоемах появляются костные и хрящевые, амфибии стали выходить на сушу, формируются новые организмы – насекомые.
Каменноугольный период (453 – 290 млн. лет назад). Появление земноводных, происходит опускание материков, в конце периода было значительное похолодание, что привело к вымиранию многих видов.
Пермский период (290 – 248 млн. лет назад). Землю населяют пресмыкающиеся, появились терапсиды – предки млекопитающих. Жаркий климат привел к образованию пустынь, где смогли выжить только стойкие папоротники и некоторые хвойные.
Мезозойская эра
Мезозойская эра
Мезозойская эра делится на 3 периода:
Триасовый период (248 – 200 млн. лет назад). Развитие голосеменных растений, появление первых млекопитающих. Раскол суши на континенты.
Юрский период (200 – 140 млн. лет назад). Возникновение покрытосеменных растений. Появление предков птиц.
Меловой период (140 – 65 млн. лет назад). Покрытосеменные (цветковые) стали господствующей группой растений. Развитие высших млекопитающих, настоящих птиц.
Кайнозойская эра
Кайнозойская эра
Кайнозойская эра состоит из трех периодов:
Нижнетретичный период или палеоген (65 – 24 млн. лет назад). Исчезновение большинства головоногих моллюсков, появляются лемуры и приматы, позднее парапитеки и дриопитеки. Развитие предков современных видов млекопитающих – носорогов, свиней, кроликов и др.
Верхнетретичный период или неоген (24 – 2,6 млн. лет назад). Млекопитающие населяют сушу, водные просторы, воздух. Появление австралопитеков – первых предков людей. В этот период сформировались Альпы, Гималаи, Анды.
Четвертичный период или антропоген (2,6 млн. лет назад – наши дни). Знаменательное событие периода – появление человека, сначала неандертальцев, а вскоре Homo sapiens. Растительный и животный мир обрел современные черты.
Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (29
Как появилась Земля?
Как появилась Земля?
Так приятно осознавать, что планета Земля оказалась наиболее пригодной для различных форм жизни.
Здесь идеальные температурные условия, достаточно воздуха, кислорода и безопасного света. Трудно поверить, что когда-то ничего этого не было.
Или почти ничего, кроме расплавленной космической массы неопределенной формы, плавающей в условиях невесомости. Но обо всем по порядку.
Взрыв вселенского масштаба
Ранние теории происхождения Вселенной
Ученые выдвигали разные гипотезы, объясняющие рождение Земли. В 18 веке французы утверждали, что причиной оказалась космическая катастрофа в результате столкновения Солнца с кометой. Англичане уверяли, что пролетающий мимо светила астероид отсек его часть, из которой в последствии появился целый ряд небесных тел.
Немецкие умы продвинулись дальше. Прототипом образования планет Солнечной системы они считали холодное пылевое облако невероятных размеров. Позже решили, что пыль была раскаленной. Ясно одно: образование Земли неразрывно связано с формированием всех планет и звезд, входящих в состав системы Солнца.
Большой Взрыв
Большой взрыв
Сегодня астрономы и физики единодушны во мнении, что Вселенная образовалась после Большого Взрыва. Миллиарды лет назад гигантский огненный шар разлетелся на куски в космическом пространстве. Это вызвало гигантский выброс материи, частички которой обладали колоссальной энергией.
Именно мощность последней мешала элементам создать атомы, заставляя отталкиваться друг от друга. Этому способствовала и высокая температура (примерно в миллиард градусов). Но через миллион лет пространство остыло приблизительно до отметки 4000º. С этого момента началось притяжение и образование атомов легких газообразных веществ (водорода и гелия).
Со временем они сгруппировались в скопления, называемыми туманностями. Такими были прототипы будущих небесных тел. Постепенно частицы внутри вращались все быстрее, наращивая температуру и энергию, заставляя туманность сжиматься. Достигнув критической точки, в определенный момент запустилась термоядерная реакция, способствующая формированию ядра. Так родилось яркое Солнце.
Появление Земли – от газа к твердому телу
Молодое светило обладало мощными силами гравитации. Их влияние послужило причиной формирования на разных расстояниях других планет из скоплений космической пыли и газов, в том числе и Земли. Если сравнить состав разных небесных тел солнечной системы, станет заметно, что они не одинаковы.
Меркурий в основном состоит из металла, наиболее стойкому к воздействию солнечного свечения. Венера, Земля обладают скальной поверхностью. А Сатурн и Юпитер остаются газовыми великанами из-за наибольшей удаленности. Кстати, они защищают другие планеты от метеоритов, отталкивая их от своих орбит.
Эратосфен и окружность Земли
Формирование Земли
Формирование Земли началось по тому же принципу, который лежал в основе появления самого Солнца. Происходило это примерно 4,6 миллиарда лет назад. Тяжелые металлы (железо, никель) в результате гравитации и сжатия проникали в центр молодой планеты, образуя ядро. Высокая температура создавала все условия для череды ядерных реакций. Произошло разделение мантии и ядра.
Выделение тепла плавило и выбрасывало на поверхность легкий кремний. Он стал прототипом первой коры. По мере остывания планеты летучие газы прорывались наружу из недр. Это сопровождалось извержениями вулканов. Расплавленная лава формировала в последствии горные породы.
Газовые смеси удерживались на расстоянии вокруг Земли силой притяжения. Они составили атмосферу, поначалу без кислорода. Встречи с ледяными кометами, метеоритами привели к появлению океанов из конденсата паров и растопленного льда. Материки разъединялись, вновь соединялись, плавая в горячей мантии. Это повторялось многократно почти 4 миллиарда лет.
Путь к жизни
Формируясь, Земля усиливала способность притягивать космические частицы (камни, астероиды, метеориты, пыль). Падая на поверхность, они проникали постепенно в недра (действовали центробежные силы), полностью отдавая собственную энергию. Планета уплотнялась. Химические реакции послужили предпосылками образования первых форм жизни – одноклеточных.
В процессе эволюции, когда начался фотосинтез, рождались новые виды – уже многоклеточные. Они смогли существовать благодаря появлению воздуха с кислородом и озонового слоя. За миллионы лет одни живые формы исчезали из-за разрушительных обледенений, потеплений, извержения вулканов. Сохранившиеся обретали новые признаки и возможность приспособиться к изменившимся условиям.
Наша планета возникла из сгустка космической пыли (туманности) под влиянием солнечной энергии, термоядерных реакций и силы притяжения. Ее формирование заняло так много лет, что по сравнению с этим человек со своей жизнедеятельностью занимает лишь миг с точки зрения Вселенной. И он обязан беречь свой дом, а не разрушать его, ведь жить ему больше негде.
Происхождение Земли
Ученые полагают, что Земля возникла около 4600 млн. лет назад. С тех пор ее поверхность постоянно изменялась под воздействием различных процессов. Земля, видимо, сформировалась спустя несколько миллионов лет после колоссального взрыва в космосе.
Взрыв создал огромное облако газа и пыли. Ученые считают, что его частицы, сталкиваясь друг с другом, объединились в гигантские сгустки раскаленного вещества, которые со временем превратились в ныне существующие планеты.
По мнению ученых, Земля возникла после колоссального космического взрыва. Первые материки, вероятно, сформировались из расплавленной породы, вытекавшей на поверхность из жерл вулканов. Застывая, она делала земную кору толще.
Океаны могли образоваться в низинах из капелек воды, содержавшейся в вулканических газах. Из этих же газов, вероятно, состояла и первоначальная атмосфера Земли.
Думают, что Земля поначалу была невероятно горячей, с морем расплавленных горных пород на поверхности. Примерно 4 млрд. лет назад Земля начала медленно остывать и разделилась на несколько слоев (см. справа).
Самые тяжелые породы опустились глубоко в недра Земли и образовали ее ядро, оставаясь невообразимо горячими. Менее плотное вещество образовало ряд слоев вокруг ядра. На самой поверхности расплавленные породы постепенно затвердели, образовав твердую земную кору, покрытую множеством вулканов.
Расплавленная порода, вырываясь на поверхность, застыла, образуя земную кору. Низкие участки заполнялись водой.
Земля сегодня
Хотя земная поверхность кажется твердой и незыблемой, изменения еще происходят. Они вызываются разного рода процессами, одни из которых разрушают земную поверхность, а другие ее воссоздают. Большинство изменений протекает крайне медленно и обнаруживается лишь специальными приборами.
Для образования новой горной цепи требуются миллионы лет, по мощное извержение вулкана или чудовищной силы землетрясение могут преобразить поверхность Земли за считанные дни, часы и даже минуты. В 1988 г.
землетрясение в Армении, длившееся около 20 секунд, разрушило здания и убило более 25 000 человек.
Строение Земли
В целом Земля имеет форму шара, слегка сплюснутого с полюсов. Она состоит из трех основных слоев: коры, мантии и ядра. Каждый слой образован разными типами горных пород. На рисунке внизу изображена структура Земли, но слои показаны не в масштабе. Внешний слой называется земной корой. Ее толщина от 6 до 70 км.
Под корой располагается верхний слой мантии, образованный твердыми породами. Этот слой вместе с корой называется литосферой и имеет толщину около 100 км. Часть мантии, лежащая под литосферой, называется астеносферой. Она имеет толщину примерно 100 км и, вероятно, состоит из частично расплавленных пород.
Температура мантии изменяется от 4000°С вблизи ядра до 1000″С в верхней части астеносферы. Нижняя мантия, возможно, состоит из твердых пород. Внешнее ядро состоит из железа и никеля, видимо, расплавленных. Температура этого слоя может достигать 55СТГС. Температура субъядра может быть выше 6000’С. Оно твердое из-за колоссального давления всех прочих слоев.
Ученые полагают, что оно состоит в основном из железа (подробнее об этом в статье «Строение Земли«).
2.1 Основные этапы эволюции Земли
История Земли по современным представлениям насчитывает примерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы.
Вся история существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также этапы эволюции живой природы.
Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют на эоны, эры, периоды. Первый, самый ранний временной отрезок, называемый “катархей” или “лунный период”, соответствует формированию Земли, ее атмосферы, водной среды. Жизни на протяжении первых 1-1,5 млрд.
лет не существовало ни в какой форме, поскольку еще не возникли соответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходили интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением по глубине Земли химических элементов и соединений.
Ядерные реакции распада, происходившие в центре и глубинных слоях планеты, способствовали разогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота, содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелые элементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие – к поверхности.
Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовали формированию водной среды – в ней и начали образовываться первые органические молекулы.
Геохронологическая шкала Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. – М.: Наука, 1989. – С.367.
Архей и протерозой – две наиболее крупные эры, в течение которых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эры объединяют в «надэру» – криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом конце протерозоя около 600 млн. лет назад.
Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило «время явной жизни» – фанерозой.
Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3 эры – палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра, с точки зрения гео- и биологии, продолжается до сих пор.
Следует отметить, что появление и развитие жизни на земле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты. Мезозойская эра характеризуется активным проявлением магматической деятельности, интенсивным процессом горообразования. В этой эре господствовали динозавры.
Различия в составе горных пород от одной эпохи к другой, в свою очередь, обусловлены резкими изменениями природно-климатических и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократно менялся, потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия и опускания суши.
Случались и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуострове Юкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст- 65 млн. лет – практически совпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода.
Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.
Изменения климата и температуры во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходят раз в 210- 215 млн.
лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи – появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн.
лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тысяч лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30- 40 градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи.
Наследство ледниковой эпохи – зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).
История развития Земли (стр. 1 из 2)
История развития Земли для удобства изучения поделена на четыре эры и одиннадцать периодов. Два самых последних периода в свою очередь поделены на семь систем или эпох.
Земная кора стратифицирована, т.е. различные горные породы, слагающие ее, слоями лежат друг на друге. Как правило, возраст горных пород по направлению к верхним слоям уменьшается.
Исключение составляют участки с нарушенным из-за движений земной коры залеганием слоев. Уильям Смит в 18 в.
заметил, что в течении геологических периодов времени некоторые организмы значительно продвинулись в своем строении.
По современным оценкам возраст планеты Земля насчитывает примерно 4,6 – 4,9 10 лет. Эти оценки основываются главным образом на исследовании горных пород методами радиометрического датирования.
АРХЕЙ. О жизни в архее известно не много. Единственными животными организмами были клеточные прокариоты – бактерии и сине-зеленые водоросли.
Продуктами жизнедеятельности этих примитивных микроорганизмов являются и древнейшие осадочные породы (строматолиты)- известковые образования в виде столбов, обнаружены в Канаде, Австралии, Африке, на Урале, в Сибири. Бактериальную основу имеют осадочные породы железа, никеля, марганца.
Многие микроорганизмы – активные участники формирования колоссальных, пока еще мало разведенных ресурсов полезных ископаемых на дне Мирового океана. Велика роль микроорганизмов и в образовании горючих сланцев, нефти и газа. Сине-зеленые, бактерии быстро распространяются в архее и становятся хозяевами планеты.
Эти организмы не имели обособленного ядра, но развитой системой обмена веществ, способностью к размножению. 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.
К концу архея (2,8-3 млрд. лет назад) появляются первые колониальные водоросли, окаменевшие остатки которых найдены в Австралии, Африке и др.
Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением концентрации кислорода в атмосфере, становлением озонового экрана. Благодаря жизнедеятельности сине-зеленых содержание свободного кислорода в атмосфере заметно возросло. Накопление кислорода привело к возникновению первичного озонового экрана в верхних слоях биосферы, который открыл горизонты для расцвета.
ПРОТЕРОЗОЙ. Протерозой- огромный по продолжительности этап исторического развития Земли. В течении его бактерии и водоросли достигают исключительного расцвета, с их участием интенсивно шли процессы отложения осадков. В результате жизнедеятельности железобактерий в протерозе образовались крупнейшие железорудные месторождения.
На рубеже раннего и среднего рифея господство прокариот сменяется расцветом эукариотов – зеленых и золотистых водорослей. Из одноклеточных эукариотов за короткое время развиваются многоклеточные со сложной организацией и специализацией. Древнейшие представители многоклеточных животных известны с позднего рифея (700-600 млн. лет назад).
Теперь мы можем утверждать, что 650 млн.
лет назад земные моря населяли разнообразные многоклеточные: одиночные и колониальные полипы, медузы, плоские черви и даже предки современных кольчатых червей, членистоногих, моллюсков и иглокожих.
Некоторые формы ископаемых животных сейчас трудно отнести к известным классам и типам. Среди растительных организмов в то время преобладали одноклеточные, но появляются и многоклеточные водоросли (зеленые, бурые, красные), грибы.
ПАЛЕОЗОЙ. К началу палеозойской эры жизнь миновала, может быть, самую важную и трудную часть своего пути. Сформировались четыре царства живой природы: прокариоты, или дробянки, грибы, зеленые растения, животные.
Родоначальниками царства зеленых растений были одноклеточные зеленые водоросли, распространенные еще в морях протерозоя. Наряду с плавающими формами среди низ появились и прикрепленные ко дну. Фиксированный образ жизни потребовал расчленения тела на части. Но более перспективным оказалось приобретение многоклеточности, разделение многоклеточного тела на части, выполняющие различные функции.
Решающее значение для дальнейшей эволюции имело возникновение такого важного ароморфоза как половой процесс.
Как и когда произошло разделение живого мира на растения и животные? Един ли их корень? Споры ученых вокруг этого вопроса не затихают и сегодня. Возможно, первые животные произошли от общего ствола всех эукариотов или от одноклеточных зеленых водорослей.
КЕМБРИЙ – расцвет скелетных беспозвоночных. В этот период происходил очередной период горообразования, перераспределения площади суши и моря.
Климат кембрия был умеренным, материки неизменными. На суше по-прежнему жили лишь бактерии и сине-зеленые. В морях господствовали зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну; в толщах вод плавали диатомовые, золотистые, эвгленовые водоросли.
В результате увеличения смыва солей из суши, морские животные получили возможность усваивать в больших количествах минеральные соли. А это, в свою очередь, открыло перед ними широкие пути построения жесткого скелета.
Наиболее широкого распространения достигли древнейшие членистоногие – трилобиты, внешне сходные с современными ракообразными – мокрицами. Очень характерен для кембрия своеобразный тип многоклеточных животных – археоциат, который вымер к концу периода. В то время жили также разнообразные губки, кораллы, плеченогие, моллюски. Позднее появились морские ежи.
ОРДОВИК. В морях ордовика были разнообразно представлены зеленые, бурые и красные водоросли, многочисленные трилобиты.
В ордовике появились первые головоногие моллюски, родственники современных осьминогов и кальмаров, распространились плеченогие, брюхоногие моллюски. Шел интенсивный процесс образования рифов четырехлучевыми кораллами и табулятами.
Широкое распространение получают граптолиты – полухордовые, сочетающие в себе признаки беспозвоночных и позвоночных животных напоминающие современных ланцетников.
В ордовике появились споровые растения – псилофиты, произростающие по берегам пресных водоемов.
СИЛУР . На смену теплым мелководным морям ордовика пришли значительные площади суши, что привело к иссушению климата.
В силурских морях доживали свой век граптолиты, пришли в упадок трилобиты, но исключительного расцвета достигли головоногие моллюски. Кораллы постепенно вытеснили археоциат.
В силуре развились своеобразные членистоногие – гигантские ракоскорпионы, достигающие до 2 м. в длину. К концу палеозоя вся группа ракоскорпионов почти вымерла. Они напоминали современного мечехвоста.
Особенно примечательным событием этого периода было появление и распространение первых представителей позвоночных животных – панцирных “рыб”.
Эти “рыбы” лишь по форме напоминали настоящих рыб, но принадлежали к другому классу позвоночных – бесчелюстными или круглоротым. Они не могли долго плавать и большей частью лежали на дне заливов и лагун.
Из-за малоподвижного образа жизни они оказались неспособными к дальнейшему развитию. Из современных представителей клуглоротых известны миноги и миксины.
Характерная черта силурийскрго периода – интенсивное развитие наземных растений.
Одним из первых наземных, вернее земноводных, растений были псилофиты, ведущие свою родословную от зеленых водорослей.
В водоемах водоросли адсорбируют воду и растворенные в ней вещества всей поверхностью тела, вот почему у них нет корней, а выросты тела, напоминающие корни, служат лишь органами прикрепления.
В связи с необходимостью проведения воды от корней к листьям возникает сосудистая система.
Выход растений на сушу – один из величайших моментов Эволюции. Он был подготовлен предыдущей эволюцией органического и неорганического мира.
ДЕВОН. Девон – период рыб. Климат девона был более резко континентальный, происходили обледенения 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 достигли рыбы. Среди них были хрящевые рыбы, появились рыбы с костным скелетом. По строению плавников костные рыбы делятся на лучеперых и кистеперых. До недавнего времени считалось, что кистеперые вымерли в конце палеозоя. Но в 1938 г. рыболовный траулер доставил в музей Ист -Лондона такую рыбу и она была названа латимерией.
В конце палеозоя наиболее существенным этапом развития жизни было завоевание суши растениями и животными. Этому способствовало сокращение морских бассейнов, поднятием суши.
От псилофитов выделились типичные споровые растения: плауны, хвощи, папоротникообразные. На земной поверхности возникали первые леса.
К началу карбона произошло заметное потепление и увлажнение. На огромных долинах и тропических лесов в условиях непрерывного лета все росло стремительно вверх. Эволюция открыла новый путь – размножение семенами. Поэтому голосеменные растения подхватили эволюционную эстафету, а споровые растения остались боковой ветвью эволюции и отошли на задний план.
Выход позвоночных на сушу произошел еще в позднедевонский период, после завоевателей суши – псилофитов. В это время воздух был уже освоен насекомыми, а по земле стали распространяться потомки кистеперых рыб.
Новый способ передвижения позволил им на некоторое время удалить от воды. Это привело к появлению существ с новым образом жизни – земноводных.
Наиболее древние их представители – ихтиосхеги – обнаружены в Гренландии в девонских осадочных породах.
Расцвет древних амфибий приурочен к карбону. Именно в этот период широкое развитие получили стегоцефалы. Они обитали лишь в прибрежной части суши и не могли завоевать внутриконтинентальные массивы, расположенные вдали водоемов.
История планеты Земля
Земля – уникальное место, более пригодной планеты для жизни так и не нашли за 50 лет исследований бескрайних просторов Вселенной.
Но так было не всегда, в начале своего пути наша планета больше была похожа на ад в привычном понимании этого слова.
Тогда здесь не было ничего кроме затвердевших черных вулканических пород, плавающих на раскаленной до красна первичной поверхности, клубов пара и камней, вырывающихся на поверхность из жерл первых вулканов, и атмосферы, насквозь пропитанной ядовитыми испарениями.
История Земли берет свое начало приблизительно 4,54 млрд. лет назад, – тогда началось формирование Солнечной системы.
Как происходил этот процесс и какие силы управляли им достоверно неизвестно, по общепринятой теории крупное скопление межзвездного газа и пыли начало сокращаться и сближаться в результате мощной ударной волны от взрыва сверхновой звезды неподалеку (возможно причина была и другой).
Скорость вращения газового облака начала расти, под воздействием сил гравитации, инерции и углового момента оно было сплюснуто в относительно плоский протопланетный диск.
Царил хаос, мелкие пылинки сталкивались друг с другом, далее образуя все более крупные центры скоплений космического мусора или планетарных строительных блоков, кому, что ближе по душе. Все это вращалось вокруг центра, столкновения продолжались, а их масштабы росли. В результате образовались протопланеты.
Такой вид имела Солнечная система на стадии формирования больше 4,5 млрд лет назад.
В центре туманности было сосредоточено около 98% массы. Вещество там не имело большого углового момента и поэтому сжалось и нагрелось сильнее, чем на окраинах газового скопления. Сокращение продолжалось, в самом центре температуры достигли невероятных высот – начался термоядерный синтез и в полную силу запылала первая и единственная звезда в нашей системе – Солнце.
Во внешней части пыле-газовой туманности в игру вступает гравитация, протопланеты и более мелкие скопления уже достаточно тяжелы, чтобы поддаться воздействию силы притяжения.
Начинается процесс конденсации вещества вокруг первичных планет и разделения протопланетного диска на кольца.
В результате явления известного как аккреция, протопланеты двигаясь по намеченным траекториям, собирали более мелкие обломки, остатки пыли и газа и разрастались в размерах. Так, примерно 4,54 млрд лет назад появилась Земля и другие планеты.
Прото-Земля в представлении художника. Планета находилась под постоянной бомбардировкой, поверхность была расплавлена, температура достигала невероятных высот.
С момента начала сокращения газо-пылевого скопления и до образования Солнца и планет ушло приблизительно 10-20 млн лет – миг в космических масштабах.
Молодое Солнце светило не так ярко и грело не так сильно, как сейчас. Но тем не менее на молодой Земле было жарко как в преисподней. Энергия непрекращающихся столкновений разогревала планету до такого состояния, что даже камни и железо на ее поверхности находились в расплавленном виде. Безудержно извергались вулканы, их выбросы наполняли первичную атмосферу содержанием.
Кометы, астероиды и другие тела из дальних рубежей Солнечной системы приносят воду на Землю.
Но ее пока слишком мало для образования океанов, вода мало-помалу накапливается в литосфере и лишь совсем незначительные доли попадают в атмосферу.
Планета понемногу остывает, несмотря на то, что с завидной регулярностью в молодую Терру врезается большое количество относительно мелких небесных тел (от нескольких метров до 100 км в поперечнике) ситуация стабилизируется.
Спустя 30 миллионов лет после окончательного формирования Земли происходит событие действительно грандиозного масштаба – столкновение с Тейей. Тейя – каменная планета размером с Марс, судьба которой была закончена, так и не успев начаться.
В результате столкновения выделилось феноменальное количество энергии, Земля вновь нагрелась, вся ее поверхность расплавилась, а на околоземную орбиту был выброшен большой сгусток раскаленной материи. Остыв, этот сгусток стал верным спутником – Луной, – с тех самых пор Земля уже никогда не держала свой путь одна.
Еще одним архиважным положительном моментом было то, что Тейя могла принести с собой огромные запасы воды из более холодных участков Солнечной системы.
Самое крупное столкновение в истории Земли – столкновение с планетой Тейя. Оно одновременно стало и одним из самых важных событий на пути к появлению жизни, т.к. во-первых Тейя принесла большие запасы воды, а во-вторых в результате этой катастрофы появилась Луна.
После рождения Луны наша планета начала медленно остывать. Из остывающих пород все активнее выделялись пары и газы: воды, углекислоты, азота, водорода… Пар конденсировался в атмосфере и однажды упал с небес уже в виде жидкой воды, наполняя впадины и неровности в земной коре.
Однако, еще 700 миллионов лет ситуация, мягко говоря, нестабильной – продолжался процесс поздней тяжелой бомбардировки. Особо крупные космические обломки, попадая в Землю испаряли всю жидкую воду на поверхности. Охлаждение и конденсация начинались вновь. Все повторялось по кругу.
3,8 млрд лет назад период бомбардировки закончился. Температура стабилизировалась, большую часть поверхности планеты покрывала жидкая вода. Чуть позже в океанах появились первые сложные органические молекулы – первые формы жизни. Они были способны воспроизводить самих себя, т.е.
продолжать род. Начался процесс эволюции. Еще через 300 млн лет из простых молекул появились одноклеточные сине-зеленые водоросли, кардинально изменившие Землю. Водоросли быстро размножались и вскоре заполонили все верхние, прогреваемые лучами Солнцам, слои воды.
Поглощая солнечную энергию для выработки питательных веществ, они вырабатывали один побочный продукт – кислород. Через какое-то время уровень кислорода в атмосфере достиг отметки, достаточной для дыхания.
Это сделало настоящий толчок для развития самых разнообразных форм жизни, а так же вывело ее на сушу.
Зеленые разводы на поверхности воды – это сине-зеленые водоросли. Именно им мы обязаны за наличие кислорода в атмосфере Земли.
Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, но отголоски того тяжелого пылающего прошлого слышны и сейчас. Процессы, некогда превратившие раскаленный каменный шар в пригодный для жизни мир протекают и сегодня.
Каждое извержение вулкана выбрасывает в атмосферу точно такие же газы, как и в глубокой древности. Практически во всех уголках планеты растения продолжают вырабатывать кислород и насыщать им воздух, которым мы дышим.
И каждый зеленый росток, проросший там, где еще недавно текла лава, гласит о победе, о победе жизни над мертвым камнем.
Росток, укоренившийся на недавно остывшей лаве. Гавайские острова.
Какова история планеты Земля?
Наша Земля, вместе с другими планетами Солнечной системы, сформировалась около 4,54 миллиардов лет назад, поэтому всю ее историю подробно не изложить в нескольких словах. Тем не менее, я попытаюсь рассказать вам самое основное и наиболее интересное.
Начнем издалека. Межзвездное облако — туманность — медленно вращается, постепенно сжимаясь, и сплющивается благодаря гравитации (посмотрите на изображения галактик, и вы поймете, как происходит это вращение и сжатие). Из газопылевого облака благодаря этому процессу появляется наша Солнечная система.
Это происходило примерно 5 миллиардов лет назад. Конечно, никто не может нам этого рассказать, но в нашей Вселенной все события не проходят бесследно, и именно по этим свидетельствам прошлого современные ученые могут делать предположения о событиях прошлых лет.
3,5 миллиарда лет назад на планете Земля зародилась первая примитивная жизнь. Как вы знаете, история Земли представлена в виде геохронологической шкалы времени, деления в которой составляют сотни тысяч и миллионы лет. За это время, конечно, многое произошло.
Когда-то мы могли бы (если бы жили в то время, конечно) пешком дойти от Австралии до Северной Америки. Многие жившие в то время существа не раз совершали такие переходы.
В то время как тяжелые железосодержащие породы погружались глубже, за несколько сотен миллионов лет формируя ядро, легкие каменистые породы, поднимаясь на поверхность, образовывали кору.
Гравитационное сжатие и радиоактивный распад еще сильнее нагревали внутренние области Земли.
В связи с возрастанием температуры от поверхности к центру нашей планеты возникали фокусы напряженности на границе с корой (там, где конвективные кольца мантийного вещества сходятся в восходящий поток.)
Под воздействием течений мантии литосферные плиты находятся в постоянном движении, отсюда возникают вулканы, землетрясения и дрейф материков. Континенты смещаются относительно друг друга непрерывно, но, так как скорость их смещения равна примерно 1 сантиметр в год, мы не замечаем этого движения.
Тем не менее, если сравнить положения материков через миллиарды лет, сдвиги становятся ощутимыми. Теория дрейфа материков впервые была выдвинута в 1912 г.
немецким географом Альфредом Вегенером, когда он заметил, что границы Африки и Южной Америки похожи, будто кусочки одной мозаики. Позже, после исследования дна океана, его теория подтвердилась.
Кроме того, был сделан вывод о том, что Северный и Южный магнитные полюса за последние 10 миллионов лет менялись местами 16 раз!
Наша планета формировалась постепенно: исчезло многое, что было раньше, а сейчас есть то, что отсутствовало в прошлом. Не сразу на планете появился и свободный кислород. До протерозоя, несмотря на то, что жизнь на планете уже была, атмосфера состояла лишь из углекислого газа, сероводорода, метана и аммиака.
Учеными были найдены древнейшие отложения, явно не подвергавшиеся окислению. Например, речная галька из пирита, который отлично реагирует с кислородом. Если этого не произошло, значит, кислорода к тому времени еще не было.
Кроме того, 2 миллиарда лет назад вообще отсутствовали потенциальные источники, способные вырабатывать кислород.
И по сей день исключительным источником кислорода в атмосфере являются фотосинтезирующие организмы.
В начале истории Земли вырабатываемый архейскими анаэробными микроорганизмами кислород почти сразу тратился на окисление растворенных соединений, горных пород и газов в атмосфере.
Молекулярного кислорода почти не существовало; он, кстати, был ядовит для большинства существовавших в то время организмов.
К началу палеопротерозойской эры все поверхностные породы и газы в атмосфере уже были окислены, и кислород оставался в атмосфере в свободном виде, что привело к кислородной катастрофе. Ее значение в том, что она глобально изменила положение сообществ на планете.
Если раньше большую часть Земли населяли анаэробные организмы, то есть те, которым не нужен кислород и для которых он является ядовитым, то теперь эти организмы отошли на второй план.
Первое же место заняли те, кто раньше был в меньшинстве: аэробные организмы, раньше существовавшие лишь на ничтожно малом пространстве скопления свободного кислорода, теперь смогли «расселиться» по всей планете, за исключением тех небольших участков, где кислорода было недостаточно.
Над азотно-кислородной атмосферой образовался озоновый экран, и космические лучи почти прекратили пробиваться к поверхности Земли. Следствием этого является уменьшение парникового эффекта и глобальное изменение климата.
1,1 миллиардов лет назад на нашей планете был один гигантский континент — Роди`ния (от русск. Родина) и один океан — Миро`вия (от русск. мировой). Этот период называют «ледяным миром», так как на нашей планете в то время было очень холодно.
Родиния считается древнейшим материком на планете, однако существуют предположения, что до нее существовали еще континенты.
Родиния распалась 750 миллионов лет назад, по-видимому, из-за восходящих тепловых потоков в земной мантии, которые вздували отдельные области суперконтинента, растягивая кору и заставляя ее ломаться в этих местах.
Хотя живые организмы существовали до разлома Родинии, но только в кембрийском периоде начали появляться животные с минеральным скелетом, пришедшим взамен мягких тел. Это время иногда называют «кембрийским взрывом», в этот же момент сформировался следующий суперконтинент — Пангея (греч. Πανγαία — всеземля).
Совсем недавно, 150−220 миллионов лет назад (а это «детско-младенческий» возраст Земли) Пангея распалась на Гондвану, «собранную» из современных Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии и острова Индостан, и Лавразию — второй суперконтинет, состоящий из Евразии и Северной Америки.
Спустя десятки миллионов лет, Лавразия раскололась на Евразию и Северную Америку, которые, как известно, существуют и по сей день. А еще через 30 миллионов лет Гондвана разделилась на Антарктиду, Африку, Южную Америку, Австралию и Индию, которая является субконтинентом, то есть имеет собственную континентальную плиту.
Движение материков продолжается и сейчас. Предположительно, наши континенты вновь столкнутся и образуют новый суперконтинент, которому уже дали имя — Пангея Ультима.
Термин Pangaea Ultima и саму теорию о появлении материка придумал американский геолог Кристофер Скотезе, который, используя различные методы расчета движения литосферных плит, установил, что слияние может произойти где-то через 200 миллионов лет.
Последняя Пангея, как иногда называют этот континент в России, будет почти вся покрыта пустынями, а на северо-западе и юго-востоке будут находиться огромные горные хребты.
Происхождение Земли
Живое вещество, по В.И. Вернадскому, – это совокупность всего живого мира Земли в пространстве и во времени. Оно появилось на нашей планете в процессе возникновения жизни.
Живое вещество Земли представляет собой продукт эволюционных изменений в космосе, строении земной коры и свойствах органического мира, длившихся несколько миллиардов лет, в результате которых на нашей планете возникло огромное разнообразие современных форм жизни.
Происхождение живого, его возникновение и многообразие с давних пор является важнейшей проблемой естествознания.
Как же происходило возникновение первоначальных живых форм? При каких условиях и где произошел этот величайшей значимости процесс? И, наконец, сколько времени он длился?
Процесс происхождения жизни на Земле теснейшим образом связан с историей возникновения и развития самой нашей планеты как части Солнечной системы.
Появление Земли
Возраст Земли более 5 млрд лет. Не все еще ясно, как она образовалась из облака космической пыли, породившей Солнечную систему.
Но известно, что вначале молодая Земля была безжизненной, голой, скалистой, с достаточно холодной массой, окутываемой атмосферой из водяного пара, водорода, аммиака и метана.
Это достаточно простое физическо-химическое начало породило сложный комплекс земной поверхности, включая живую природу, и создало живую систему — биосферу.
Появление нашей планеты как космическое событие было обусловлено возникновением Солнца и всей Солнечной системы. Согласно современным астрономическим представлениям, Солнечная система зародилась в газовом облаке, находящимся в состоянии равновесия с собственным гравитационным полем. Такие облака называют протопланетными (от греч. protos – «первый»).
Полагают, что рядом с протопланетным облаком произошел взрыв сверхновой звезды, что сопровождалось выделением огромной энергии за счет термоядерных реакций. Появившаяся ударная волна распространилась и на «наше» протопланетное облако, вызвав в нем уплотнение материи, термоядерные процессы и разогрев. Так возникло центральное тело системы — звезда Солнце.
Периферическая часть протопланетного облака фрагментировалась на отдельные сгущенные тела — планеты. Силы гравитации Солнца удержали планеты около звезды, а более разреженные части протопланетного облака рассеялись. Это произошло около 7 млрд лет назад.
Возникновение Солнца и планет Солнечной системы из единого протопланетного облака обусловили не только единство их происхождения, но и сходный химический состав этих тел.
Астрономы различают межзвездные и протопланетные облака. Межзвездные облака обычно состоят из смеси газов и пылевых частиц микронного размера. Среди газов преобладают водород и гелий, а также в заметных количествах содержатся H2O, CO2, CH4, NH3, N2 и др.
Твердые частицы представлены смесью тугоплавких металлов и силикатов с самими металлами и их сульфидами. Высокая разреженность космического пространства затрудняет здесь процесс объединения (сорбции) и рост частиц. Иная обстановка создается в протопланетном облаке.
Повышенная плотность его вещества обеспечивала частые столкновения частиц, что вело к их быстрому росту. В итоге появились первые, еще мелкие (сантиметровые и первые метровые) тела, являющиеся зачатком будущих планет. Такие образования называют планетезималями. Они состоят из холодной материи.
Здесь преобладают кусочки льда (H2O) с вмерзшими в них элементами (углерод, азот), ледяные частицы силикатов, металлов и летучих веществ (в том числе метан и аммиак). Дальнейшее уплотнение роя планетезималей ускоряло их рост, вело к появлению крупных тел (в поперечнике до многих десятков и сотен километров).
У крупных планетезималей появлялись свои гравитационные поля, что значительно ускоряло рост этих тел и уплотнение их массы. Так их планетезималей выросла наша планета.
Рост Земли, как показывают расчеты одного из создателей современной теории планетообразования В.С.
Сафронова (1969), происходил медленно, формирование до 99% массы современной Земли растянулось на 1 млрд лет.
Вначале рост шел во все ускоряющемся режиме объединения (аккреции) крупных твердых тел (планетезималей), но затем, по мере их исчерпания в околоземном рое протопланетного вещества, он замедлился.
Физические явления в истории Земли
Молодая Земля первое время после своего образования была холодным космическим телом, значительно более холодной, чем современная. В ее недрах температура, очевидно, не превышала температуру плавления вещества.
В тот период на поверхности Земли не было ни океанов, ни атмосферы, она была лишена мантии и ядра. Первичная атмосфера Земли улетучилась в ходе распада протопланетного облака.
Она состояла из газов, широко распространенных в космосе; среди них было особенно много гелия.
В ранний период истории Земли ее состав, вероятно, был однородным и состоял из веществ протопланетного облака. Температура Земли по сравнению с Солнцем была невысокой (800-1000 ºC), но по мере формирования ее недра разогревались в результате накопления тепла при распаде радиоактивных элементов (урана, тория), вошедших в ее состав.
С разогревом начались процессы плавления веществ, а затем последовала и гравитационная дифференциация. Более тяжелые вещества опускались вниз, а легкие поднимались вверх и образовывали земную кору.
Гипотезу формирования оболочек Земли в результате перемещения глубинного вещества к ее поверхности предложил российский ученый-геохимик Александр Павлович Виноградов (1895-1975).
На первом этапе (около 5 млрд лет назад) Земля была еще сравнительно холодной, лишенной тектонических процессов. Разогрев Земли начал осуществляться только за счет процессов радиоактивного распада на планете и приливной энергии от воздействия Протолуны.
Большое значение в процессе формирования планеты Земля имело образование системы Земля — Луна. Сейчас их взаимное влияние не велико, но на первых этапах их развития оно было исключительным и привело к радикальным изменениям хода эволюций обеих планет.
Это связано с тем, что Луна как спутник Земли провоцировала и существенно активизировала тектонические процессы на Земле в архейскую эру.
Кроме того, Луна «раскрутила» нашу планету, определила своей орбитой наклон оси ее вращения, что обусловило климатическую зональность природных явлений Земли и происхождение магнитного поля.
Современная Луна сформировалась около 4,6-4,4 млрд лет тому назад из более крупной планеты Протолуны. Но с ближайшей соседней орбиты она была захвачена приливными (гравитационными) силами растущей Протоземли. Сорванное с поверхности Протолуны вещество в форме мелких «брызг» устремилось по широкой спирали к Протоземле.
Эти «брызги» могли сразу не попасть на поверхность Протоземли, поэтому она в течение какого-то периода, подобно Сатурну, могла быть окружена кольцом вращающихся мелких метеоритных тел. Под действием сил инерционной отдачи Протолуна переместилась на более отдаленную орбиту, где и сформировалась современная Луна.
Отодвигание орбиты молодой Луны от Земли спасло ее от полного разрушения.
Картина разрушения Протолуны в пределах влияния на нее Протоземли
После разрушения Протолуны и захвата части ее внутреннего вещества и железного ядра, а также из-за разогрева, расплавления и дифференциации Земля приобрела прямое вращение.
А сама Луна, сформировавшаяся из оставшегося силикатного вещества внешней части разрушенной Протолуны, вызывала на Земле интенсивные землетрясения, обусловленные лунными «приливами», амплитуда которых достигала от десятков метров до километра.
Дифференциация химического вещества на Земле привела к образованию не только ядра, но и мантии Земли.
Мантия (от греч. mantion – «покрывало», «плащ») – это силикатная оболочка, расположенная между ядром и подошвой литосферы, или земной коры.
Верхняя часть мантии достаточно пластична и частично расплавлена, может течь, деформироваться. Она обеспечивает перемещение литосферных плит. Нижняя часть мантии очень плотная.
Вещество земной коры составляет лишь относительно тонкий слой литосферных плит, граничащих с верхним слоем мантии.
Основу мантии составляли более легкие силикаты, из которых формировалась литосфера. Поверхность Земли в это время, видимо, активно подвергалась эрозии (разрушению). Ученые предполагают, что в ходе эрозии и связанных с ней процессов в мантии образовалась земная кора. Вулканизм и эрозия способствовали формированию сложного рельефа планеты.