Электронное пособие для учащихся 11 классов Разработано учителем биологии Зайцевой С.Ю. ГОУСОШ №1350 город Москва
Наша планета сформировалась около 4,6 млрд. лет назад. Её историю принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятия и опускания суши, изменения очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры сопровождались усиленной вулканической деятельностью, выбросом в атмосферу громадного количества газов и пепла. Понижение прозрачности атмосферы уменьшало количество солнечной радиации, падавшей на Землю, и было одной из причин развития оледенения. Не случайно оледенения сопровождали горообразовательные процессы. Грандиозные ледниковые щиты, покрывавшие поверхность Земли, значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на растительный и животный мир.
Биологическая эволюция продолжается на Земле более 3 млрд. лет. С момента возникновения первых клеточных организмов, благодаря естественному отбору, появилось бесчисленное множество форм живых организмов. Ныне существующие на Земле виды живых организмов – лишь очень небольшая часть того видового многообразия, которое существовало на нашей планете за ее долгую историю. Всплески видового разнообразия сменялись массовыми вымираниями, когда за сравнительно короткое время с лица нашей планеты исчезали многие виды живых существ. Но всякий раз их место занимали новые формы жизни, и некоторые из них оказывались сложнее, чем их предшественники.
Катархей – геологическая эра от образования планеты Земля до зарождения жизни на ней. Криптозой – эона «скрытой жизни», включает архейскую эру и протерозойскую эру. Фанерозой – эона «явной жизни», включает палеозойскую эру (6 периодов), мезозойскую эру (3 периода) и кайнозойскую эру (3 периода).
Эра (продолжи- тельность, млн. лет) Период ( продол-жительность, млн. лет) Начало (млн. лет назад) Климат и среда (глобальные геологические изменения) Развитие органического мира Мир животных Мир растений Архей- ская, 900 3500 Активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислород-содержащей атмосферы. Возникновение жизни на Земле. Появление первых клеток – начало биологической эволюции. Следы жизни незначительны. Обнаружены остатки анаэробных автотрофных предшественников синезелёных ( цианобактерий ), бактерий, зелёных водорослей. Первые строматолиты. Отдельные находки прокариотических организмов в породах.
Появление фотосинтеза; Появление ядра; Половой процесс; Многоклеточ-ность.
Эра (продолжи- тельность, млн. лет) Период (продолжительность, млн. лет) Начало (млн. лет назад) Климат и среда (глобальные геологические изменения) Развитие органического мира Мир животных Мир растений Протеро- зойская (ранней жизни), 2000 2600± ±100 Поверхность планеты представляла собой голую пустыню. Климат холодный; частые оледенения особенно обширное в середине протерозоя. В конце эры содержание свободного кислорода в атмосфере до 1 %. Активное образование осадочных пород. Возникли все типы беспозвоночных животных. Широко распространены простейшие, кишечнополостные, губки, черви; предки трилобитов и иглокожих. Предположительно – первые представители хордовых – бесчерепные. Распространены преимущественно одно-клеточные зелёные водоросли
Появление двухсторонней симметрии тела и мышц у плоских червей; Сегментация тела у кольчатых червей; Хитиновый покров и членистые конечности у членистоногих. Появление хорды.
Вопросы: 1. Каковы основные этапы развития Земли в докембрии? 2. В чем основное содержание развития Земли в начальный период ее существования? 3. Какова направленность развития земной коры от архея до конца раннего протерозоя? 4. Какова эволюция органического мира от архея до начала фанерозоя? 5. Что можно сказать об эволюции климата в докембрийское время?
Эра (продолжи- тельность, млн. лет) Период (продолжительность, млн. лет) Климат и среда (глобальные геологические изменения) Развитие органического мира Мир животных Мир растений Палеозойская (древней жизни), 340±10 Кембрийский (Кембрий), 55±10 Раннекембрийское оледенение сменяется вначале умеренным влажным, а затем сухим тёплым климатом. Активное наступление моря, сменившееся его отступлением в конце периода. Расцвет морских беспозвоночных (трилобиты). Появление организмов с минерализован-ным скелетом. В конце кембрийского периода появились первые панцирные рыбы. Дивергентная эволюция водо-рослей ; возникновение многоклеточных форм.
В морях кембрийского периода господствовали трилобиты – древние членистоногие, покрытые прочным панцирем. Большинство из них обитали на дне, питаясь донными остатками. В конце кембрийского периода появились первые панцирные рыбы
Палеозойская (древней жизни), 340±10 Ордовикский ( Ордовик ), 55±10 Равномерно умеренный влажный климат с постепенным повышением средней температуры. В начале периода большая часть суши занята морем, затем в связи с интенсивным горообразованием освобождение от воды значительных территорий. Появление первых позвоночных – бесчелюстных рыб. Господство трилобитов, иглокожих, возникновение новых классов и вымирание некоторых групп беспозвоночных. Большое разнообразие водорослей
Среди плавающих хищников – выделяются в ордовике головоногое моллюски, родственники современных наутилусов
Появление двухкамерного сердца; Появление хватательного ротового аппарата; Появление парных конечностей (плавников). Среди плавающих хищников – выделяются в ордовике головоногое моллюски, родственники современных наутилусов
Палеозойская (древней жизни), 340±10 Силурский (Силу р ), 35±10 В начале сухой климат, затем влажный с постепенным потеплением. Интенсивное горообразование (Скандинавские горы, Саяны), возникновение первых коралловых рифов. Пышное развитие кораллов и трилобитов. Появляются древнейшие рыбы и первые дышащие атмосферным воздухом наземные животные (скорпионы и пауки). Вымирают некоторые группы кораллов. В конце периода – выход растений на сушу – появление псилофитов.
В конце силурийского периода по берегам мелких лагун и озер появились первые наземно-водные растения – риниофиты.
У животных – трахейное дыхание. У растений – появление тканей.
Палеозойская (древней жизни), 340±10 Девонский, (Девон), 55±10 Климат характеризуется сменой сухих и дождливых сезонов. Оледенение на территории современных Южной Америки и Южной Африки. Полное освобождение от моря Сибири и Восточной Европы. Появление рыб всех известных систематических групп. Вымирание значительного количества беспозвоночных и большинства бесчелюстных. Освоение животными суши: пауки клещи, и другие членистоногие. В конце периода – первые наземные позвоночные – стегоцефалы. Развитие, а затем вымирание псилофитов. Возникновение основных групп споровых растений: плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных. Возникновение грибов.
В конце девона появились первые земноводные, самыми древними из которых считается ихтиостеги. Большую часть жизни они проводили в воде, но при пересыхании водоема могли переползать в другой, используя мощные конечности.
Первыми наземными животными были стегоцефалы, появившиеся примерно 350 млн. лет назад. В отличие от современных амфибий их голова и брюхо были покрыты прочным костяным панцирем. Он обеспечивал надежную защиту при передвижении как в воде, так и на суше, прикрывая самые уязвимые места.
У растений: Развитие тканей; Появление вегетативных органов: стеблей, листьев, корней.
У животных Формирование мускулистых, пятипалых конечностей; Появление легочного дыхания; Появление трехкамерного сердца.
Палеозойская (древней жизни), 340±10 Каменно - угольный (Карбон), 65±10 Р аспространение лесных болот. Т еплый влажный климат сменяется в конце периода холодным и сухим. Период завершается обширным оледенением южных континентов. Активное горообразование (Тянь-Шань, Урал, Альпы, Судеты, Кордильеры, Скалистые Альпы). Широкое распространение фораминифер, кораллов, моллюсков. Расцвет земноводных. Появление первых рептилий – котилозавров, летающих насекомых, легочных моллюсков. Сокращение численности трилобитов. На суше леса с преобладанием споровых растений, появление первых примитивных голосеменных (семенные папоротники). В болотах и прибрежных районах мелких морей накапливалось большое количество растительных остатков.
В конце каменоугольного периода появились первые пресмыкающиеся, наиболее древним из которых является сеймурия. Примерно 290 млн. лет назад на Земле появилась новая группа животных — пресмыкающиеся, или рептилии. Поначалу они были невелики и напоминали современных ящериц. Их сухая кожа, покрытая плотными роговыми чешуйками, препятствовала испарению влаги. Именно это позволило пресмыкающимся прочно обосноваться на суше.
У растений: Появление семени, с запасом питательных веществ.
У животных: Ароморфозы насекомых: Хитиновый покров: Крылья; Мальпигиевые сосуды (органы выделения).
Палеозойская (древней жизни), 340±10 Пермский (Пермь), 50±10 Резкая зональность климата. Завершение горообразовательных процессов карбона. Отступление морей и формирование полузамкнутых водоёмов. Рифообразование Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. Вымирание трилобитов и сокращение числа отрядов других беспозвоночных и ряда позвоночных. Исчезновение лесов карбона в результате вымирания древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Распространение хвойных в Северном полушарии.
У животных: Роговые покровы; Развитые легкие; Шейный отдел позвоночника.
У животных : 4. Тазовые почки; 5. Внутреннее оплодотворение; 6. Плотная оболочка и запас питательных веществ в яйце.
Эра (продолжи- тельность, млн. лет) Период (продолжительность, млн. лет) Климат и среда (глобальные геологические изменения) Развитие органического мира Мир животных Мир растений Мезозойская (средней жизни), 165 Триасовый Триа с, 40±5 Ослабление климатической зональности, сглаживание температурных различий. Начало движения материков. Начало расцвета рептилий – начинается «век динозавров»; появляются черепахи, крокодилы и др. Появляются первы е млекопитающи е (яйцекладущие), настоящи е костисты е рыб ы. Распространены папорот - никовидные. Вымирают семенные папоротники. Расцвета достигают голосеменные
Мезозойская (средней жизни), 165 Юрский Юра, 60 Климат, вначале влажный, сменяется к концу периода засушливым в области экватора. Движения контингентов, формирование Атлантического океана. В океане появление новых групп моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе. В конце периода появл яется археоптерикс. Широко распространены папоротники и голосеменные, появляется хорошо выраженная ботаникогеографическая зональность.
Примерно 130 млн лет назад в морях обитали гигантские морские черепахи — архелоны. Длина их тела, покрытого прочным панцирем, достигала 4 м. Архелоны неспешно передвигались в поисках пищи, опасаясь только 15-метровых мозазавров, наводящих ужас на всех обитателей моря.
Слово "динозавр" происходит от греческого сочетания "ужасный ящер". В то время, когда на Земле жили динозавры, то есть от 225 до 65 миллионов лет назад, планета совсем не была похожа на ту, которую мы знаем. На ней еще не существовало современных Гималаев и Альп. В лесах не было цветов - они появились только в мезозойскую эру, а млекопитающие были совсем крошечными. Динозавры: 1 — бронтозавр; 2 — тираннозавр; 3 — трицератопс; 4 — стегозавр.
Динозавры, или древние рептилии господствовали на Земле 160 миллионов лет. Среди них были травоядные и хищники, гиганты и карлики. Ученые делят динозавров на две группы-ящеров и первобытных птиц.
Некоторые хищники юрского периода по размерам напоминали современную кошку, но большинство из них были настоящими гигантами. Гигантские хищники питались другими динозаврами, а их мелкие собратья охотились на насекомых.
Древних травоядных динозавров называют зауроподами. Среди них были настоящие гиганты, например многотонные брахиозавры. Травоядные динозавры имели огромные тела с длинными шеями и маленькими головами. В отличие от динозавров- хищников они передвигались на всех четырех лапах и не могли быстро бегать.
Крупные обитатели морей охотились на более мелких, а те в свою очередь, питались рыбой и примитивными кальмарами. Ихтиозавр
Летающие рептилии или птерозавры делятся учёными на две группы-короткошеих и длиннохвостых рамфоринхов и длинношеих птеродактилей. Птерозавры были самыми большими животными способными летать.
Властителями мезозойского неба были птерозавры. У них образовались настоящие кожистые крылья, похожие на крылья летучих мышей. Но в отличии от них летательная перепонка птерозавров натягивалась между телом и очень длинным 4-м пальцем, три других оставались свободными и использовались для передвижения по суше.
Динозавры были во многом похожи на современных птиц и рептилий. Они откладывали яйца, зарывая их в рыхлый грунт. Самки некоторых видов даже воспитывали потомство в течении нескольких месяцев.
Примерно 150 млн. лет назад на Земле появились первые птицы. Самой древней из них считается археоптерикс. Внешне он больше всего напоминал покрытого перьями маленького динозавра. Его челюсти были вооружены острыми зубами. А на каждом крыле было развито по три пальца с сильными когтями.
1 — гесперорнис; 2 — ихтиорнис.
Мезозойская (средней жизни), 165 Меловой (Мел)70 Во многих районах Земли похолодание климата. О тступление морей, смен яется увеличением площади мирового океана и новым поднятием суши. Интенсивные горообра-зовательные процессы (Альпы, Анды, Гималаи). Появление настоящих птиц, а также сумчатых и плацентарных млекопитающих. В водоемах преобладание костистых рыб. Расцвет насекомых. Вымирание крупных рептилий и примитивных мезозойских млекопитающих. Резко сокращается численность папоротников и голосеменных. Появляются первые покрытосеменные растения.
Ароморфозы птиц: 4-х камерное сердце (утрата левой дуги аорты); Теплокровность; Перьевой покров; Большой головной мозг и сложное поведение; Забота о потомстве. Колибри
Примерно 250 млн. лет назад на Земле появились весьма интересные рептилии — циногнаты. Эти хищники были размером с волка, а их тело покрывала короткая шерсть. Пасть была вооружена крупными зубами, что позволяло им охотиться на довольно крупных, но медлительных растительноядных животных.
Первые млекопитающие появились примерно 170 млн лет назад. Они были невелики и внешне напоминали современных грызунов. Оставаясь до поры в тени своих исполинских соседей — динозавров, они терпеливо ждали своего часа, который пробил спустя почти 120 млн. лет.
Ароморфозы млекопитающих: 4-х камерное сердце; Теплокровность; Волосяной покров ;
4. Внутриутробное развитие; 5. Выкармливание детеныша молоком;
7. Развитие коры больших полушарий; 8. Дифференциация зубов, потовые железы, наружное ухо.
У растений: Цветок – орган перекрестного опыления. Хорошо развитая проводящая сис тема.
Двойное оплодотворение. Зародыш снабжен запасом питательных веществ (эндосперм – 3 n ) и защищен оболочками. Семяпочка находится внутри завязи.
Первые растения с цветами появились примерно 130—125 млн. лет назад. Яркие цветки привлекали различных насекомых, которые обеспечили надежную транспортировку пыльцы с одного растения на друг ое.
Среди беспозвоночных кайнозоя господствующее положение заняли насекомые. Это связано с бурной эволюцией покрытосеменных растений. Эволюция цветковых растений и насекомых идет параллельно ( коэволюция ).
Эра (продолжи- тельность, млн. лет) Период Климат и среда (глобальные геологические изменения) Развитие органического мира Мир животных Мир растений Кайнозой- ская (новой жизни), 66±3 Палеогеновый (нижне - третич - ный), 41±2 Климат теплый равномерный, влажный. Интенсивное горообразование. Движение материков, обособление Черного, Каспийского и Средиземного морей. В морях и пресных водах распространяются костистые рыбы. На суше среди появляются многие отряды млекопитающих, в том числе приматы. Широкая дивергенция птиц. Расцвет насекомых. Господство покрытосеменных растений. Распространены леса тропического и субтропического типа. Состав флоры близок к современному; в конце периода появляются тайга и тундра. Неогеновый (верхне - третич - ный), 23 Климат теплый равномерный, сухой. Происходит остепнение суши В степных районах травянистые формы вытесняют древесные.
Диатрима – бескрылая хищная птица
В начале кайнозойской эры завершаются горообразовательные процессы, начавшиеся в конце мезозоя. Обособляются Средиземное, Черное, Каспийское и Аральское моря. Устанавливается теплый равномерный климат. На севере преобладали хвойные, на юге – растительность теплого и умеренного климата. Вся Европа была покрыта лесами, состоящими из дуба, березы, сосны, каштана и др. В тропиках росли фикусы, лавровые, гвоздичные, эвкалипты и др. Развитие животного мира в кайнозойскую эру характеризуется дальнейшей дифференциацией насекомых, интенсивным видообразованием у птиц и чрезвычайно быстрым прогрессивным развитием млекопитающих.
Млекопитающие представлены тремя подклассами: однопроходными (утконос и ехидна), сумчатыми и плацентарными. Однопроходные, или яйцекладущие, млекопитающие возникли независимо от других млекопитающих еще в юрском периоде от звероподобных рептилий. Сумчатые и плацентарные млекопитающие произошли от общего предка в меловом периоде и сосуществовали до наступления кайнозойской эры, когда произошел «взрыв» в эволюции плацентарных, в результате чего эти млекопитающие вытеснили сумчатых с большинства континентов. Наиболее примитивными были насекомоядные млекопитающие, от которых произошли первые хищные и приматы. Древние хищные дали начало копытным. В палеогене млекопитающие начинают завоевывать море (китообразные, ластоногие и др.). К концу неогена встречаются уже все современные семейства млекопитающих. Одна из групп обезьян – австралопитеки – стала родоначальницей ветви, ведущей к роду Человек.
М Е З О З О Й Триас Появились первые примитивные млекопитающие - яйцекладущие Юра Мел Во второй половине периода появляются сумчатые и плацентарные ( насекомо-ядные ) К А Й Н О З О Й Палео-ген Неоген первые хищные отряд Приматы Современные Копытные предки группы: Хоботные Гоминид медвежьи Морские кошачьи и др. млекопитающие Человек
Эра новой жизни по праву принадлежит млекопитающим. Настоящий «взрыв» произошел около 25 млн. лет назад, когда на Земле появились разнообразные травоядные млекопитающие. Это было связано с возникновением обширных безлесных пространств, занятых травянистой растительностью.
В Северном полушарии сложился особый тип фауны, который называется ледниковой или мамонтовой. Ее представителями являются 1 – мамонт, 2 – шерстистый носорог, 3 – саблезубый тигр, 4 – большерогий олень, 5 – пещерный медведь. Крупнейшими слонами за всю историю Земли были мамонты. Их высота в плечах достигала 4,3 м, что на целый метр выше по сравнению с современными африканскими слонами. Громадные размеры и длинная косматая шерсть позволяли мамонту удерживать тепло и жить в условиях холодного Севера, даже за Полярным кругом. Однако около 10 тыс. лет назад мамонты неожиданно вымерли. Скорее всего, они не смогли приспособиться к более теплому климату, установившемуся после ледникового периода.
Кайнозой- ская (новой жизни), 66±3 Антропогеновый 1,5-2,0 Характерны неоднократные смены климата. Крупные оледенения Северного полушария. Появление и развитие человека. Животный мир приобретает современные черты. Растительный мир приобретает современный облик, формируются ныне существующие сообщества
В четвертичном периоде кайнозойской эры (2-3 млн лет назад) наступило оледенение значительной части Земли. Ледяной покров доходил в среднем до 57° с. ш., достигая в отдельных районах 40° с. ш. Теплолюбивая растительность отступает на юг или вымирает, появляется холодоустойчивая травяная и кустарниковая растительность, на больших территориях леса сменяются степью, полупустыней и пустыней. Формируются современные растительные сообщества.
Оледенения четвертичного периода, достигшие максимального распространения около 250 тыс. лет назад, способствовали развитию холодоустойчивости фауны. На Северном Кавказе и в Крыму встречались мамонты, шерстистые носороги, северные олени, песцы, полярные куропатки. Образование больших масс льда вызывало понижение уровня Мирового океана. Это понижение в разные периоды составляло 85-120 м по сравнению с современным. В результате обнажались материковые отмели Северной Америки и Северной Евразии и появились сухопутные «мосты», соединявшие североамериканский континент с евразийским (на месте нынешнего Берингова пролива), Британские острова с европейским материком и т. д. По таким «мостам» происходила миграция видов, приведшая к формированию современной нам фауны материков. Изменения климата в четвертичном периоде кайнозойской эры оказали влияние на эволюцию предков человека.
Около 2 млн. лет назад на Северное полушарие Земли с полюса начали наступать ледники. Европа, Азия и Северная Америка оказались в их цепких объятиях. Начался ледниковый период, в течение которого периоды резкого похолодания сменялись относительно теплыми периодами. Последнее оледенение в Европе началось около 200—100 тыс. лет назад, а потепление климата произошло всего 10 тыс. лет назад.
Схема эволюционных изменений растений: увеличение размеров и значения бесполого поколения – спорофилов (2 n ), редукция размеров полового поколения – гаметофитов ( n ).
