Возникновение жизни на Земле. Развитие органического мира. Основные ароморфозы в эволюции органического мира. Основные направления эволюции покрытосеменных, насекомых, птиц и млекопитающих в кайнозойскую эру - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Все многообразие гипотез о возникновении жизни на Земле может быть сведено к двум основным группам: к первой группе относятся гипотезы, основанные на представлении о биогенезе, то есть о происхождении живого только из живого, ко второй группе — гипотезы, основанные на представлении об абиогенезе, то есть о происхождении живого из неживого (о самозарождении жизни). Сторонники теории абиогенеза (виталисты, от лат. «вита» — жизнь) считали, что существует «жизненная сила», с помощью которой неживое может стать живым. Опровержением этой точки зрения послужили опыты Луи Пастера, доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни; в 1862 г. Пастер за эти опыты получил премию французской Академии наук.

Согласно теории возникновения жизни на Земле, созданной A. И. Опариным и Дж. Холдейном в 1924-1927 гг., живые тела возникли из веществ неорганической природы в три этапа. На первом этапе происходило образование органических веществ из неорганических; на втором этапе — образование из простых органических соединений в водах первичного океана белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Третий этап — этап развития жизни. На этом этапе коацерваты (лат. coacervo — собираю, скапливаю), то есть коллоидные капли, в которых концентрация веществ была выше, чем в окружающем растворе, начали укрупняться и взаимодействовать друг с другом и с другими веществами. В результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образовались способные к самовоспроизведению протобионты; с этого момента начался период органической эволюции. Следует подчеркнуть, что живые организмы — это открытые, способные к самовоспроизведению системы, в которые энергия поступает извне. В связи с этим очевидно, что первые живые организмы были гетеротрофами, получавшими энергию за счет анаэробного расщепления органических соединений. Возникновение современной атмосферы прямо связано с появлением и развитием автотрофных организмов и фотосинтеза. С момента возникновения жизни появилась и связь между биологическими, геологическими и геохимическими процессами, которые изучает созданная академиком B. И. Вернадским наука биогеохимия. История Земли делится на эры, эры — на периоды, периоды — на эпохи, эпохи — на века. Периоды трех последних эр (палеозойской, мезозойской и кайнозойской) представляют наибольший интерес.

Палеозойская эра началась примерно 570 млн. лет назад и продолжалась около 330-340 млн. лет. Она включает шесть периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь (названия периодов, как правило, были образованы от названия местности, где впервые были обнаружены характерные черты этих периодов: Пермь, Кембрий — латинские названия Уэльса и т. д.). В начале эры из-за повышения солености моря животные, усваивая минеральные соли, смогли образовать жесткий скелет. В кембрии жизнь существовала только в морях, где большого распространения достигли древнейшие членистоногие — трилобиты, а также кишечнополостные, моллюски и иглокожие. В конце ордовика начался выход на сушу: первые споровые растения (псилофиты) начинают заселять берега пресных водоемов. В морях распространяются полухордовые животные, похожие на современного ланцетника. Основными характеристиками силура считаются расцвет моллюсков и членистоногих и появление первых позвоночных — панцирных круглоротых. Продолжается заселение суши растениями; в конце силура — начале девона на суше появляются первые животные — паукообразные, похожие на современных скорпионов. В девоне в морях появляются настоящие рыбы (девон называют «веком рыб»), а затем происходит окончательное заселение суши растениями (сначала это были плауны, хвощи и папоротники, а затем голосеменные); возникают первые леса. Тогда же на суше появляются первые позвоночные — земноводные, которые достигают расцвета в карбоне. Для карбона был характерен влажный и теплый климат. Земля была покрыта мелкими морями и огромными заболоченными территориями. Еще не было сезонных колебаний погоды, и в условиях постоянного лета развились обширные и густые тропические леса, состоящие в основном из папоротников, хвощей и плаунов. Климат карбона способствовал расцвету земноводных. Появились лабиринтодонты, напоминавшие по внешнему виду саламандр. Эти животные жили на суше, у них развились настоящие пятипалые конечности с плечевым и бедренным суставами, развилось легочное дыхание (впервые легочное дыхание появилось еще в девоне у двоякодышащих и кистеперых рыб; кистеперых рыб и считают предками амфибий). У земноводных развились два круга кровообращения с трехкамерным сердцем. Но размножались амфибии путем выметывания икры в воду; оплодотворение у них было наружное. В связи с этим они не могли освоить удаленные от воды территории; период господства их на Земле был непродолжительным. В перми, когда климат становится более засушливым, земноводные начинают вытесняться пресмыкающимися, способными удаляться от воды на значительное расстояние, так как процесс их размножения не связан больше с водной средой.

Мезозойская эра закончилась 65-70 млн. лет назад и продолжалась около 170 млн. лет. В мезозое различают три периода: триасовый, юрский и меловой. Эту эру называют эрой пресмыкающихся (рептилий), которые тогда широко распространились по Земле и достигли огромного разнообразия. Они заселили сушу и водоемы, а некоторые даже освоили воздушное пространство. Размер древних рептилий мог быть огромным: так, брахиозавры достигали в длину более 30 м и весили до 50 т. После бурного расцвета начался процесс вымирания гигантских рептилий. Предполагают, что это было связано с резкими колебаниями климата в меловом периоде и уменьшением количества растительной пищи; допускают также возможность воздействия высоких доз радиации. В триасовом периоде появились первые теплокровные животные — примитивные млекопитающие; от триасовых пресмыкающихся отряда псевдозухий ведут начало и птицы. Остатки ископаемых птиц очень редки; первые находки — это отпечаток пера и скелет юрского археоптерикса. Юрская первоптица — археоптерикс — типичная переходная форма между рептилиями и птицами. Среди растений на протяжении почти всего мезозоя господствовали голосеменные, однако в начале мелового периода появились цветковые (покрытосеменные) растения. Цветковые растения начали широко распространяться, так как у них были значительные преимущества перед голосеменными (двойное оплодотворение, обеспечение зародыша большим количеством запасных питательных веществ, защита семени околоплодником и т. д.).

Кайнозойская эра началась почти 70 млн. лет назад и продолжается до настоящего времени. Это время преобладания цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Млекопитающие существовали еще в период господства динозавров, но их расцвет начался после вымирания этих ящеров в первом периоде кайнозоя (в палеогене), когда они заняли практически все освободившиеся ниши на суше, в воде и в воздухе. Уже в палеогене возникли все современные отряды млекопитающих. Расцвету млекопитающих способствовал целый ряд ароморфозов: постоянная температура тела, вынашивание детенышей в теле матери и питание их у плацентарных млекопитающих через плаценту, более развитой мозг с корой больших полушарий. Растительный мир в эпоху палеогена и следующего за ним периода — неогена характеризуется прогрессом покрытосеменных растений, возникновением их новых систематических групп. Палеоген и неоген объединяют под общим названием третичного периода. В последнем периоде кайнозоя — антропогене (четвертичном периоде) живая природа принимает современный вид. В это время происходит заметное похолодание, Северное полушарие Земли четыре раза подвергается оледенению. Вымирают мамонты, саблезубые тигры и многие другие крупные животные. В антропогене появляется и начинает широко расселяться по Земле Человек разумный (Homo sapiens).