Эволюция
На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была создана такой, какой мы её знаем сейчас, и всегда оставалась не изменой.
Но уже в глубокой древности высказывались догадки постепенном изменении, развитии живой природы. Одним из основоположником эволюционных идей можно назвать древнегреческого философа Гераклита (6-5 века нашей эры), который сфольмулировал положение о постоянно происходящих в природе изменения «Всё течёт, всё изменяется».
Другой древнегреческий мыслитель Эмпедокл (5 век до н.э.) выдвинул, вероятно, одну из древнейших теорий эволюций. Он считал, что вначале на свет появились разрозненные части различных организмов (голова, туловище, ноги). Они соединялись между собой в самых Невероятных сочетаниях. Так, например, появились кентавры (мифические полулюди-полукони). Позднее будто бы все нежизнеспособные комбинации погибли.
Великий древнегреческий учёный Аристотель выстроил все известные ему организмы в ряд по их усложнения. В18 веке эту идею развил швейцарский натуралист Шарль Бонне, создав учение о «лестнице природы». На первой ступени находились «такие материалы» - огонь, вода, земля; на следующих - животные и растения по степени сложности их строения, на одной из верхних - человек, а ещё выше небесное воинство и бог. Но перейти «со ступени на ступень» было невозможно и к эволюции эта система имеет ещё очень отдалённое отношение.
Часть создания первой теории эволюции органического мира принадлежит
французскому естество испытателю Жану Батисту Ламарку. В своей книге «Философия зоологии», вышедшей в1909 году он предложил, что в течение жизни каждая особь изменяется, приспосабливается к окружающей среде. Приобретённые ею на протяжении всей жизни новые признаки передаются по наследству. Так из поколения в поколение накапливается изменение. Но рассуждение Ламарка содержали ошибку: приобретённые признаки не наследуются.
Английский учёный Ч. Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то, что хотя любое существо изменяется в течение жизни, но и рождаются особи одного вида неодинаковыми. Рассуждая таким образом, Дарвин пришёл к идее естественного отбора. Особи с полезными отличиями лучше выживают и размножаются, передают свои признаки потомству, поэтому в следующем поколении процент таких особей станет больше. Эволюция разных видов идёт с разной скоростью. К примеру, беспозвоночных, относящихся к типу плеченогих, почки не изменялись за последние 440 млн. лет. А в роде человек, по данным палеонтологов, за последние 2 млн. лет возникло и вымерло несколько видов.
Конечно, взгляды на теорию эволюции не оставались неизменными со времён Дарвина и появлялись новые открытия.
Возраст нашей земли - около 5 миллиардов лет. Никто точно не знает, когда именно возникла первая живая плётка. Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий), найденных в древних отложениях земной коры,- около 3,5 миллиардов лет. В истории Земли существуют длительные промежутки времени, разделёнными пунктами геологическими событиями: горообразовательными процессами, поднятием и опусканием суши, изменением очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры сопровождались усиленной вулканической деятельностью, выбросом в атмосферу большого количества газов и пепла. Понижение прозрачности атмосферы уменьшало количество солнечной радиации, попадающей на Землю, и было одной из причин развития оледенений. Не случайно горообразовательные процессы сопровождались оледенениями. Грандиозные ледниковые щиты, покрывавшие поверхность Земли, значительно изменили климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на растительный и живой мир. Одни группы организмов выживали, другие выживали и в межледниковые эпохи расцвета. В настоящее время жизнь заполняет все уголки нашей планеты. Озера, реки, моря, океаны, горы, равнины, пустыни, даже воздух населены живыми существами. Название промежутков- эр имеет греческое происхождение: катархей - ниже древнейшего, архей - древнейший,протерозой - первичная жизнь, палеозой - древняя жизнь, мезозой - средняя жизнь,кайнозой - новая жизнь.
Жизнь в мезозойской эре
Мезозойская эра наступила около 240 млн. лет назад и длилась 163 млн. лет её справедливо называют эрой пресмыкающихся и голосеменных. В течение этой эры пресмыкающиеся достигли огромного разнообразия, Они заселили всю сушу, моря, некоторые приспособились к полёту. Появились разные виды речных крокодилов, ящериц, черепах, динозавров. К концу мезозоя постепенно, в течение нескольких миллионов лет происходит массовое вымирание динозавров. Господство динозавров в течение целой геологической эры и почти одновременное вымирание их в её конце составляют большую задачу в палеонтологии.
Мезозойская эра делится на 3 периода: триас, юра и мел.
Триас (35 млн. лет). В триасе сильно сократились площади континентальных водоёмов, развились идеальные ландшафты. В условиях засушливого климата произошло вымирание сухопутных организмов у которых отдельные этапы жизни связаны с водой. Вымерли большинство земноводных, почти полностью исчезли папоротники, хвощи, плауны. Вместо них стали преобладать формы, в жизненном цикле которых не было стадий, связанных с водой. Среди растений в триасе значительного развития достигают голосеменные: хвойные, гинкговые, биннеттитовые и саговниковые, среди животных – пресмыкающиеся.
В морях ещё в пермский период окончательно вымерли трилобиты. Но это не было закатом морских беспозвоночных. Напротив: на смену каждой вымершей форме приходило несколько новых. В течение мезозойской эры океаны Земли изобиловали моллюсками: белемнитами, похожими на кальмаров (их ископаемые раковины зовут «чёртовыми пальцами»), и аммонитами. Раковины некоторых аммонитов достигали 3 метра в диаметре. Ни у кого больше на нашей планете, ни до того, ни позднее, не было таких колоссальных раковин!
Уже в конце триаса возникают два главных ствола динозавров, основное различие между которыми заключается в строении тазового пояса. У одной таз состоит из четырёх костей (ящеротазовые), у другой из трёх (птицетазовые динозавры). Динозавры триаса были значительно не велики: длина тела крупных динозавров достигала 5 – 6 метров, мелкие были размером с курицу.
Наряду с несомненными прогрессивными чертами в организации пресмыкающихся имелась одна весьма существенная несовершенная черта – непостоянная температура тела. При понижении температуры среды пресмыкающиеся становятся вялыми, оцепеневают. В тёплом триасе, да и в течение всего сравнительно тёплого мезозоя непостоянная температура тела не была столь большим отрицательным свойством. Тем не менее уже в триасе возникли первые представители теплокровных – мелкие примитивные млекопитающие.
Юра: динозавры – властелины планеты (58 млн. лет). До настоящего времени известно более 250 видов динозавров, постоянно открываются новые, ранее не известные виды.
Самые крупные из известных наземных животных – брахиозавры относятся к группе ящеротазовых динозавров. У них был очень длинный хвост и шея, маленькая голова и громадное туловище. Они достигали более 30 метров в длину и весили до 30 тонн. Бронтозавры питались мягкой прибрежной растительностью. Крупнейших размеров достигали и охотившиеся за ними хищные динозавры. Самый крупный хищник – тираннозавр принадлежал к ящеротазовым. Длина его тела достигала 15 метров, а высота около 6 метров. Интересно, что появление хищных пресмыкающихся в начале мезозойской эры привело к усовершенствованию строения их собратьев, причем появились самые причудливые формы, которые не известны ни в одной другой группе животных.
Среди водных форм наиболее известны ихтиозавры, возникшие ещё в триасе. По строению тела они напоминали акул и дельфинов. В морях юры появились плезиозавры животные с широким туловищем, длинными ластами и змеевидной шеей.
Пресмыкающиеся – вторая группа животных, которая вслед за насекомыми делает попытку освоить воздушную среду. Летающие ящеры – птерозавры были двух типов: рамфоринхи с длинными узкими крыльями и длинным хвостом – рулём были способны к планирующему полёту; ширококрылые и короткохвостые птеродактили – к порхающему. Крыло у птерозавров было образовано кожной складкой, отходившей от боков тела и поддерживавшейся длинным четвёртым пальцем передней конечности. Птерозавры существовали на протяжении примерно 100 млн. лет, коих строение оказалось не особенно перспективным и они вымерли к концу мела.
В юрском периоде появились первые птицы. Они представляют боковую ветвь пресмыкающихся, приспособившихся, подобно птерозаврам к полёту. Палеонтологические данные свидетельствуют, что предками птиц были лазающие псевдозухии – мелкие ящерицеобразные хищные пресмыкающиеся триасового периода, обитавшие на деревьях, где они были защищены от врагов и легко могли добыть пищу. Особенно большое сходство с пресмыкающимися имела юрская первоптица – археоптерикс. Уникальный по сохранению скелет этого животного обнаружен в середине прошлого века в Баварии. Археоптерикс - замечательный пример эволюционно переходной формы. Его голова была похожа на голову ящерицы, тело, крылья и длинный хвост покрыты перьями. Наличие перьев отделяет птиц от пресмыкающихся. Но в их строении ещё очень много чёрт, свойственных предкам: голова, короткая чешуя, брюшные рёбра, длинный хвост из 18-20 позвонков, зубы, длинные ногти на передних конечностях – крылья.
Жизнь в кайнозойской эре.
Меловой период: цветовые растения в авангарде эволюции (70 млн. лет). Меловой период назван так в связи с обилием мела в морских отложениях того времени. Он образовался из остатков раковинок простейших животных – фораминифер. В начале мелового периода произошёл крупный сдвиг в эволюции растений – появились цветковые (покрытосеменные). Естественный отбор дал этим растениям значительные преимущества над голосеменными: двойное оплодотворение и обеспечение зародыша запасами питательных веществ, защита его околоплодником. Эти ароморфные изменения обеспечили цветковым растениям обеспечили цветковым растениям биологический прогресс в следующую, кайнозойскую эру. Они широко заселили Землю и характеризуются большим многообразием. Некоторые формы меловых покрытосеменных: тополя, ивы, дубы, эвкалипты, пальмы – сохранились и поныне. Появление и развитие покрытосеменных – одно из крупных событий в истории жизни на Земле. Увеличилось количество и разнообразие растительной пищи, что способствовало расцвету насекомых, птиц, млекопитающих. В свою очередь эти животные сыграли очень большую роль в распространении покрытосеменных растений. Приспособившись к изменившейся и усложнившимся условиям существования,цветковые растения создали новый разнообразный растительный покров Земли из деревьев, кустарников и трав.
Широкое развитие получили птицетазовые динозавры, исключительно разнообразные по размерам и формам. От врагов их защищали костные щиты, рога. Это были панцирные динозавры, игуанодоны, утконосые, рогатые динозавры, отдалёно напоминающие носорогов, и др.
В конце мелового периода климат на Земле стал холоднее. Началось быстрое (в геологическом смысле) массовое вымирание гигантов – динозавров, последующие сразу после эпохи бурного расцвета. По этому поводу учёными высказано множество гипотез. Предположительно, что это могло быть следствием массового уничтожения яиц динозавров примитивными млекопитающими. Более правдоподобной кажется гипотеза, согласно которой вымирание динозавров вызвано с резкими колебаниями климата и уменьшением растительной пищи в меловой период, из –за чего природа уже не могла прокормить животных, весивших более десяти килограммов. Теперь освободившееся место могли занять звери и птицы.
Кайнозойская эра – эра новой жизни, начавшаяся 67 млн. лет назад,стала царством птиц, млекопитающих, насекомых и цветовых растений. Она продолжается и сейчас.
Учёные разделяют кайнозойскую эру на 3 периода: палеоген, неоген (третичный период) и антопологен или четвертичный период.
В третичный период (60-65 млн. лет) млекопитающие заняли господствующее положение, приспособившись к различным условиям на суше, в воздухе, воде и как бы заменили мезозойских пресмыкающихся. В начале палеогена от насекомоядных произошли первые хищники, а от них в дальнейшем ответвились современные группы хищных: медведи, куньи, кошачьи, псовые. Хищные начали завоёвывать море, их потомки – ластоногие и китообразные. От древних палеоценовых хищных произошли и первые копытные, которые затем дали ряд ветвей: парнокопытных, непарнокопытных, хоботных и др.
Изменение в распределение суши, моря и климата отражались на развитии растительного и животного мира. Растительность кайнозойской эры так же как и животный мир резко отличаются от мезозойской. В первой половине третичного периода были широко распространены леса тропического и субтропического типа.
Растительность тропической области состояла преимущественно из вечнозелёных деревьев и кустарников – лавров, миртов, тропических дубов, фикусов, аралий, бересклета, хлебного дерева, а также хвойных: секвойи, тиса, туи и пальм; произрастали и крупные тропические папоротники; нередок был бамбук. В субтропической области, расположенной севернее тропической, флора состояла из листопадных – дуба, бука,каштана, вяза, берёзы, тополя, кое-где магнолии и гинкго, а из хвойных – секвой, тиса, иногда ели. К концу тропического периода начался процесс остепенения суши. Тропические и сованные леса в связи с несколько большей засушливостью климата сменились открытыми ландшафтами. Эти изменения привели к развитию злаковых растений, представляющих собой самостоятельною группу покрытосеменных, приспособленную к существованию в сухом или сезонно – засушливом климате. Благодаря возникновению и распространению злаков, способных, образовывать плотную дерновину, смогли появиться на Земле и занять на ней обширные площади степи, сованы, прерии.
В связи с процессом оцепенения суши млекопитающие попали в условия среды, почти не содержащей укрытий. Одни группы млекопитающих (полёвки, песчаники) шли в своей эволюции по пути создания сложных нор, другие, более трудные формы (антилопы, лошади, быки, олени) перешли к кочевому образу жизни, совершая значительные миграции. Выход на открытое пространство способствовал быстрой эволюцией предков лошадей от трёхпалым к однопалым формам.
Завоевание степей вело к резкому увеличению размеров стада, переходу от семейно – группового к стадо – стайному образу жизни. При этом на смену одним сигналам из внешнего мира и воспринимающим их органы чувств. В лесу зонах сохраняется дольше, чем на продуваемых ветром обширных пространствах. Поэтому запах и обоняние, игравшие столь большую роль у жителей лесов, на открытом пространстве не имеют такого значения из-за расстояния между животными. Запах, обоняние, а также зрение и жест в стаде отходят на второй план, уступая место звуковому сигналу и слуху как органу, воспринимающему такой сигнал.
Уже же в первой половине третичного периода возникли все современные отряды млекопитающих, а к середине периода широко распространились общие предковые формы человекообразных обезьян и людей.
В связи с процессом остепенения суши, сокращения лесных площадей одни из форм человекообразных обезьян отступили в глубь лесов, другие спустились с деревьев на землю и стали завоёвывать открытые пространства. Потомками последних являются люди, возникшие в третичном периоде.
Четвёртый период продолжался около 1 – 1,5 млн. лет. Большая часть времени пришлась на ледниковый век – плейстоцен. Последний век голоцен – длился 12 – 20 тыс. лет.
В течение четвёртого периода окончательно складывается современная фауна млекопитающих. В этот период вымерли мастодонты (древние слоны), мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, большие торфяные олени. Большую роль в вымирании крупных млекопитающих сыграли древние охотники. Исчезновение крупных хищников (пещерный лев, пещерный медведь) было, по-видимому, связано с тем, что человек уничтожал жертв – крупных копытных.
Отрицательный баланс тепла в зоне оледенения привёл к тому, что пары воды конденсировались в виде снега, а таяние снега ежедневно давало меньше воды, чем выпадало снега. Накопление гигантских запасов льда на суше привело к существенному понижению уровня Мирового океана (60 – 90 метров). Возникли сухопутные мосты, которые служили путями обмена между наземными животными и растениями.
В старом свете человек расселился как минимум 500 тыс. лет назад. Перед последним оледенением (около 35–40 тыс. лет назад) через сухопутный мост в районе современного Берингова пролива древние охотники перешли из Азии в Северною Америку. По мере таяния ледников происходило вторичное заселение человеком освободившихся из под ледников территорий.
Около десяти тыс. лет назад в умеренно тёплых областях Земли началось
одомашнивание животных и введение растений в культуру. Человек от собирательства и охоты перешёл к земледелию и скотоводству.
Бурная деятельность человека: распашка земель, выжигание лесов, вытаптывание травостоев домашними животными, прямое истребление – привела к вымиранию многих степных животных, к расширению площадей пустынь, появлению подвижных песков.
Весь четвёртый период в Старом Свете проходил при участии и значительном влиянии человека. Огромную роль в распределение и видообразовании сыграли как сухопутные мосты, так и изоляции ледников. Множество видов и подвидов сформировались в течение четвертичного периода.