Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 6.1.7 Основні етапи еволюції живої природи

За даними палеонтології, життя виникло більш як 3,5 млрд років тому (архейська ера). Про життя в архейську еру відомо не так багато. Але про те, що на початку цієї ери вже було життя, свідчить, насамперед, склад гірських порід, вік яких становить близько 3 млрд років. Гірські породи архею містять велику кількість графіту, який утворився із решток органічних сполук, які входили до складу живих організмів. Це ули одноклітинні прокаріоти — бактерії і синьо-зелені. Продуктами їх життєдіяльності є найдавніші осадові породи (строматоліти) — вапняні утворення у вигляді стовпців.

Бактерії і синьо-зелені швидко поширювалися й освоїли всю планету. З їх появою на Землі пов'язані ароморфози: йдеться про клітини з розвинутою системою обміну речовин і здатністю до відтворення й фотосинтезу. До кінця архею (близько 2,6 млрд років) з'являються одноклітинні, а потім і колоніальні водорості.

Поява фотосинтезу сприяла розгалуженню філогенетичного стовбура життя (1,5 млрд. років) на автотрофів (рослини) і гетеротрофів (гриби й тварини). З одноклітинних еукаріот розвиваються багатоклітинні істоти зі складною спеціалізацією.

У наш час уже добре відомо, що 650 млн. років тому моря на нашій планеті населяли різноманітні багатоклітинні тварини, що належали до всіх типів безхребетних, включаючи голкошкірих. У цей період з'явилися перші примітивні хордові, що мали принципово іншу будову нервової системи. Це були трубки з розширенням з одного боку, що сприяло в подальшому розвитку диференційованого головного мозку.

На початку кембрію (570-500 мільйонів років тому) відбулися серйозні зміни в хімізмі океану. Збільшилося змивання солей із суші, що спричинило зростання концентрації кальцію і магнію в морі. У результаті морські тварини одержали можливість засвоювати у великих кількостях мінеральні солі. А це у свою чергу відкрило перед ними можливості побудови твердого кістяка. З'явилися скелетні безхребетні, які і визначили вигляд морської фауни.

Наступний період (490-435 млн. років до нашого часу), як і кембрій, характеризується процвітанням водоростей — єдиних рослин на Землі. У морях бурхливо розмножувалися губки, корали, голкошкірі, молюски, членистоногі, напівхордові. Але головною подією наприкінці цього періоду була поява перших хребетних тварин — панцирних "риб". Ці істоти лише за формою нагадували справжніх риб, але належали до іншого класу хребетних — безщелепних, або круглоротих.

Надалі в частини безщелепних виникло розчленування зябрових дуг. Поступово сформувалися щелепи з розміщеними на них зубами. Поява ротового апарата хватального типу — великий ароморфоз, оскільки це зумовило перебудову всієї організації хребетних. Поява щелеп сприяла розширенню можливостей вибору більш різноманітної їжі, а, отже — розширенню екологічної ніші. Виникнення парних плавців, що дали початок кінцівкам, — наступний великий ароморфоз в еволюції хребетних тварин. Згодом щелепнороті розділилися на хрящових і костистих риб.

Однією з головних подій в еволюції живих організмів був вихід на суходіл (435 мільйонів років тому). Першими здійснили цей "десант" рослини. Вихід на сушу був підготовлений попередньою еволюцією органічної і неорганічної природи. У результаті взаємодії бактерій і синьо-зелених з мінеральними речовинами на суші утворився біогенний шар - ґрунт, з якого рослини одержували воду з розчиненими в ній неорганічними речовинами. Необхідною умовою розвитку життя на суходолі було формування озонового екрана, що захищає все живе від згубного короткохвильового ультрафіолетового випромінювання, а також збільшення концентрації вільного кисню до 10 % від його концентрації в сучасній атмосфері. Крім того, інтенсивні процеси горотворення привели до скорочення морських басейнів й утворення великих площ заболочених територій. Одними з перших рослин, які вийшли на сушу, були раніо-фіти, що ведуть свій родовід від зелених водоростей. У зв'язку з необхідністю піднімання води від коренів до листя виникає судинна (провідна) тканина. Раніофіти ще не мали справжнього листя. Не мали вони і справжніх коренів. Поряд з утворенням подоби коренів, стебел і примітивної провідної системи в раніофітів розвинулася покривна тканина, яка захищала їх від висихання.

Подальша еволюція рослин на суходолі була спрямована на диференціацію організму на вегетативні органи й тканини, удосконалення судинної системи, що забезпечувало швидке піднімання води на потрібну висоту. Це забезпечувало їх виживання в нових і непостійних умовах сухості.

Завдяки значним запасам біомаси рослин з'явилася можливість виходу на суходіл і тварин. Першими вийшли на сушу павукоподібні (435 млн років тому). Вони вже мали органи для дихання повітрям. Це сприяло виживанню в нових умовах — у сухому й мінливому наземному середовищі.

В умовах обмілілих водойм кистепері риби розвинули здатність дихати повітрям. Для дихання сформувався спеціальний орган — плавальний міхур із сильно розгалуженими кровоносними судинами. Поступово парні плавці ставали все більш зручними для повзання й перетворилися на п'ятипалу кінцівку. Так з'явилися перші земноводні істоти. У земноводних розвинулися справжні органи для дихання повітрям — легені — і друге коло кровообігу завдяки трикамерному серцю. Усе це значною мірою підвищувало енергетичні можливості цих тварин і визначало подальші шляхи еволюції на суходолі.

У середині кам'яновугільного періоду (350 млн. років до нашого часу) Земля була вкрита пишною і різноманітною рослинністю. Однак вихід на сушу папоротей, хвощів, плаунів і їх відрив від водного середовища ще не був остаточним. У цей час еволюція відкрила новий шлях для виживання в умовах поступового зростання посушливості клімату — розмноження насінням. Першими насіннєвими рослинами були голонасінні папороті. З появою голонасінних виникає пилкова трубка, яка зробила процес запліднення повністю незалежним від води.

У царстві тварин також відбулися помітні зміни. У цей період з'являються перші комахи. Серед амфібій виділяється група тварин, які мали добре розвинуті кінцівки й рухливу систему двох перших хребців, що забезпечувало велику рухливість голови. Саме від них походять рептилії, і пізніше — ссавці.

Зростання посушливості клімату спричинило розвиток плазунів (динозаврів, бронтозаврів, літаючих безхвостих ящерів, плезіозаврів). Від бічної гілки плазунів виникли птахи, у яких крила й довгий хвіст були вкриті пір'ям. У крейдовому періоді з'явилися справжні віялохвості птахи з пір'яним покривом і чотирихкамерним серцем.

До кінця крейдового періоду (135 млн. років тому) відбулося вимирання гігантських рептилій. Існує багато гіпотез для пояснення причини їх вимирання. Найбільш загальноприйнятою є кліматична гіпотеза.

У другій половині крейди з'явилися сумчасті й плацентарні ссавці. їх найважливішими ароморфозами були живородіння, внутрішньоутробний розвиток, більш досконала центральна нервова система.

У третинному періоді від комахоїдних відокремилися перші хижаки, від яких згодом відгалузилися сучасні родини хижаків: ведмеді, куницеві, котячі, собачі. Від давніх хижаків походять ссавці із зубною системою всеїдного типу, а від них — перші копитні, котрі пізніше дали ряд відгалужень: парнокопитні, непарнокопнтні, хоботні й ін. Сформувалися майже всі ряди ссавців, включаючи приматів.

У неогені (25 мли років тому) ще більше посилюється посушливість клімату. На зміну тропічним і саванним лісам приходять відкриті ландшафти. Ці зміни зумовили розвиток злакових, завдяки яким на земній поверхні утворилася щільна дерновина.

У зв'язку з поширенням степів на великих просторах суходолу ссавці потрапили в умови середовища, де майже немає укриттів. Одні групи ссавців еволюціонували в напрямку створення притулків, де вони ховалися й виводили своє потомство. Інші, більш крупні форми, перейшли до кочового способу життя, здійснюючи значні міграції. У цей період починається принципово новий етап в історії Землі — природа робить важливий крок до появи людини. Від якихось поки що точно не встановлених форм примітивних мавп відокремлюється гілка, що веде до людиноподібних мавп. Уже на початку неогену існували загальні предкові форми людиноподібних мавп і людини.

У зв'язку зі скороченням лісових площ і значним поширенням степів, саван і прерій одні форми людиноподібних мавп відступили вглиб лісів, інші спустилися на землю й почали завойовувати відкриті простори. Нащадками останніх і є людина.

У четвертинний період (250 тисяч років тому) почалася льодовикова епоха. Протягом льодовикової епохи значні території Євразії і Північної Америки чотири рази зазнавали гігантських зледенінь. У зв'язку з наступанням і відступанням льодовиків значно змінювався рівень Світового океану. При цьому оголювалося морське дно й виникали сухопутні мости між Північною Америкою й Азією, між Британськими островами і Європою, між Центральною Європою і Скандинавією і т.п. По цих мостах відбувалося широке розселення тварин і рослин. Відсутність моста між Азією й Австралією зберегла життя примітивним ссавцям. Останнє велике, зледеніння закінчилося близько 12000 років тому. Тільки тоді остаточно звільнилися від льоду значні території на півночі Європи й Канади. Зледеніння спричинило вимирання багатьох видів рослин і тварин. Остаточно сформувався сучасний зональний рослинний покрив. Флора й фауна набули сучасного вигляду. Цей період характеризується важливою подією в історії планети — появою роду Номо — людини (антропогенний період).

Сліди найдавніших людиноподібних істот виявив уперше в 1891 р. Е. Дюбуа на острові Ява. Пізніше рештки подібних істот було виявлено в Африці, Європій Азії. Археологи знаходили оброблені найдавнішими людьми камені, розколоті кісти тварин і кістки самої людини, яку назвали "людиною вмілою".

Більш як 40 тис. років тому з'явилася "людина розумна". Вона була вища на зріст, мала пряму поставу, її мозок був удвічі більшим, ніж мозок "людини вмілої".

Таким чином, біосфера на нашій планеті існує 3-3,5 млрд. років. За цей час у ній відбулися значні еволюційні зміни: виникла велика кількість нових видів і вимерла — старих, змінився хімічний склад атмосфери й гідросфери, будова й склад верхніх шарів літосфери, відбувалося загальне поступове ускладнення організації живих організмів, що і привело до формування сучасного стану біосфери.