Палеозойская эра по своей продолжительности — свыше 300 млн лет — превосходит все последующие эры. Она включает ряд периодов.
В начале эры, на протяжении кембрийского и ордовикского периодов , господствует климат «вечной весны», не происходит смены времен года. Жизнь сосредоточена в водах океана, где обитают разнообразные водоросли, все типы беспозвоночных животных. В морях и океанах широко распространены трилобиты — беспозвоночные членистоногие животные, жившие только в палеозое. Они ползали по дну, зарываясь в ил. Размеры их тела достигали от 2-4 см до 50 см. В ордовикском периоде появились первые позвоночные — панцирные бесчелюстные.
В силурийский период
изменяется климат, формируются климатические пояса. Наблюдается наступление ледника. Жизнь продолжает развиваться в воде.
В этот период на Земле широко распространились кораллы, разнообразные моллюски. Наряду с трилобитами многочисленны ракоскорпионы, достигавшие в длину двух метров. Эти животные жили в воде и дышали при помощи жабр. К концу палеозойской эры они вымерли.
В силурийский период широко распространились бесчелюстные панцирные «рыбы». Они только внешне напоминали рыб. На самом деле это особая самостоятельная ветвь хордовых. Все бесчелюстные обитали в пресных водоемах и вели придонный образ жизни. По сравнению с первыми хордовыми бесчелюстные имели преимущества в борьбе за существование. Их тело было защищено панцирем, состоящим из отдельных пластин.
В конце силура в результате горообразовательных процессов увеличилась площадь суши и создались предпосылки для выхода растений на сушу. Первыми наземными растениями были, по-видимому, псилофиты и риниофиты. Они появились примерно 440-410 млн лет назад. Предполагают, что мхи и псилофиты произошли от древних зеленых водорослей.
Появлению псилофитов способствовал ряд ароморфных изменений. Возникает механическая ткань, благод 1000 аря которой псилофиты сохраняли вертикальное положение на суше. Развитие покровной ткани обеспечило защиту фотосинтезирующих клеток и сохранение в них влаги. Формирование проводящей ткани в древесине и лубе улучшило передвижение веществ в растении.
Псилофиты достигали высоты от 20 см до 1,5-2 м. У них еще не было листьев. На нижней части стебля имелись выросты — ризоиды, которые, в отличие от корней, служили лишь для закрепления в почве. (Почва образовалась еще в архее в результате жизнедеятельности бактерий и водорослей, обитавших во влажных местах.) В конце силура на сушу вышли и первые животные — пауки и скорпионы.
В девонский период от псилофитов произошли древние папоротники, хвощи, плауны. У них формируется корневая система, с помощью которой вода с минеральными солями поглощается из почвы. Среди других ароморфозов следует назвать появление листьев.
В девоне в морях появились челюстноротые панцирные рыбы, вытеснившие бесчелюстных. Формирование костных челюстей — важный ароморфоз, который позволил им активно охотиться и побеждать в борьбе за существование.
В девоне появляются также двоякодышащие и кистеперые рыбы, у них наряду с жаберным возникало легочное дыхание. Эти рыбы могли дышать атмосферным воздухом. Двоякодышащие рыбы перешли к придонному образу жизни. Сейчас они сохранились в Австралии, Африке, Южной Америке.
У кистеперых рыб в пресных водоемах плавник по своему строению напоминал пятипалую конечность. Такая конечность позволяла рыбам не только плавать, но и переползать из одного водоема в другой. В настоящее время сохранился один вид кистеперой рыбы — латимерия, обитающая в Индийском океане.
От кистеперых рыб произошли первые наземные позвоночные — стегоцефалы, совмещающие признаки рыб, земноводных и пресмыкающихся. Стегоцефалы обитали в болотах. Длина их тела колебалась от нескольких сантиметров до 4 м. Их появление было связано с рядом ароморфозов, среди которых важное значение для жизни на суше имело формирование пятипалой конечности, легочного дыхания.
На протяжении всего каменноугольного периода , или карбона, господствовал теплый и влажный климат Суша покрылась болотами, лесами из плаунов, хвощей, папоротников, высота которых достигала более 30 м.
Пышная растительность способствовала формированию плодородных почв и образованию месторождений каменного угля, за что этот период и получил название каменноугольного.
В карбоне появляются папоротники, размножающиеся семенами, первые отряды летающих насекомых, пресмыкающихся В эволюции жи вотных происходят ароморфозы, уменьшающие их зависимость от водной среды У пресмыкающихся увеличивается запас питательных веществ в яйцеклетке, формируются оболочки, защищающие зародыш от высыхания.
В пермский период происходят сильные горообразовательные процессы, климат становится более сухим Это привело к широкому распространению голосеменных и пресмыкающихся.
Насколько полезным был этот материал?
Вопрос 1. Когда появились первые наземные растения? Как они назывались и какие отличительные особенности имели?
В начале палеозойской эры (эры древней жизни) растения населяют в основном моря, но спустя 150–170 млн. лет появляются первые наземные растения – псилофиты, занимающие промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями. Псилофиты уже имели слабо дифференцированные ткани, способные к проведению воды и органических веществ, и могли укрепляться в почве, хотя настоящие корни (как и настоящие побеги) у них ещё отсутствовали. Такие растения могли существовать только во влажном климате, при установлении засушливых условий псилофиты исчезли. Однако они дали начало более приспособленным наземным растениям.
Вопрос 2. В каком направлении шла эволюция растений на суше?
Дальнейшая эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствования сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту). Широко распространяются споровые растения (хвощи, плауны, папоротниковидные).
Вопрос 3. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?
Переход к семенному размножению дал растениям много преимуществ: зародыш в семени теперь защищён от неблагоприятных условий оболочками и обеспечен пищей. У части голосеменных (хвойных) процесс полового размножения уже не связан с водой. Опыление у голосеменных осуществляется ветром, а семена снабжены приспособлениями для распространения животными. Всё это способствовало расселению семенных растений.
Вопрос 4. Охарактеризуйте животный мир палеозоя.
Животный мир в палеозойскую эру развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигла жизнь в морях. В самом начале этой эры (570 млн. лет назад) уже существовали все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглокожие, моллюски, громадные хищные ракоскорпионы – вот неполный перечень обитателей морей того времени.
Вопрос 5. Назовите основные ароморфозы в эволюции позвоночных в палеозое.
У позвоночных животных палеозойской эры можно проследить ряд ароморфозов. Из них отмечается возникновение челюстей у панцирных рыб, легочного способа дыхания и строение плавников у кистеперых рыб. Позднее крупными ароморфозами в развитии позвоночных было появление внутреннего оплодотворения и формирование ряда оболочек яйца, защищающих зародыш от высыхания, усложнение в строении сердца и легких, ороговение кожных покровов. Эти глубокие изменения привели к возникновению класса пресмыкающихся.
Вопрос 6. Какие условия внешней среды и особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками их выхода на сушу?
Большая часть суши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоёмов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебаниями температуры в течение суток и по сезонам. Уровень воды в реках и водоёмах часто менялся. Многие водоёмы полностью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность при пересыхании водоёмов гибла, накапливались растительные остатки. На их разложение расходовался кислород, растворённый в воде. Всё это создавало очень неблагоприятную среду для рыб. В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом.
Вопрос 7. Почему земноводные каменноугольного периода достигли биологического процветания?
Рептилии (пресмыкающиеся) приобрели некоторые свойства, позволившие им окончательно порвать связь с водной средой обитания. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение и развитие зародыша на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и, как следствие, широкому расселению. Возникновение грудной клетки обеспечило более эффективный, чем у амфибий, тип дыхания – всасывающий. Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий на суше и возвращение некоторых из них – ихтиозавров – в водную среду.
Вопрос 8. Сведите информацию, полученную из данного параграфа, в единую таблицу «Эволюция растительного и животного мира в палеозойскую эру».
Вопрос 9. Приведите примеры взаимосвязи эволюционных преобразований растений и животных в палеозое.
В палеозое шло совершенствование органов размножения и перекрестного оплодотворения у покрытосеменных параллельно с эволюцией насекомых;
Вопрос 10. Можно ли утверждать, что в основе ароморфозов лежат идиоадаптации - частные приспособления к конкретным условиям внешней среды? Приведите примеры.
В основе ароморфозов действительно лежат частные приспособления к конкретным условиям внешней среды. примером этого служат появление голосеменных растений из-за изменения климата – он стал более теплым и влажным. У животных таким примером может служить появление парных конечностей как следствие ухудшение условий среды обитания и последующим выходом на сушу.
Обитали в морях.
Некоторые животные вели оседлый образ жизни, другие перемещались по течению. Были широко распростра-нены и активно передвигались двустворчатые, брюхоногие моллюс-ки , кольчатые черви , трилобиты. Появились первые представители позвоночных животных — панцирные рыбы, у которых не было челюсти. Панцирные считаются далёкими предками современных круглоротых, миног, миксин.
В горных отложениях найдены остатки присущих кембрийскому периоду простейших , губок, кишечнополостных , ракообразных , сине-зелёных и зелёных водорослей , а также споры растений, произраставших на суше.
В ордовикском периоде расширились площади морей, в них увеличилось многообразие зелёных, бурых, красных водорослей, головоногих и брюхоногих моллюсков. Усиливается образование коралловых рифов, сокращается многообразие губок, а также некоторых двустворчатых моллюсков.
Климат
В силурийском периоде усиливаются процессы горообразования , площадь суши увеличивается. Климат становится сравнительно сухим и тёплым. В Азии происходили мощные вулканические процессы. В горных отложениях найдены окаменелые отпечатки кишечнопо-лостных животных и низкорослого псилофита.
Животные
Климат
В девонском периоде продолжается уменьшение площади морей и увеличение и разделение суши. Климат становится умеренным. Значительная часть суши превращается в пустыни и полупустыни.
Животные
Животные
Условия пермского периода были крайне неблагоприятными для земноводных. Большая часть их вымерла, это событие получило название «Массовое пермское вымирание». Более мелкие представители земновод-ных укрылись в болотах и отмелях. Борьба за существование и естественный отбор в условиях сухого и более или менее холодного климата вызвали изменения в отдельных группах земноводных, из которых затем произошли пресмыкающиеся.
Массовое пермское вымирание
Крупное морское вымирание произошло на границе палеозоя и мезозоя . Его причины можно связать с успехами наземной растительности по части закрепления почв. Как раз незадолго до того появились засухоустойчивые хвойные, которые впервые, смогли заселить внутренние части материков и уменьшили их размыв.
Мезозойская эра включает три периода — триасовый, юрский и меловой.
Триасовый период
В триасовый период на Земле преобладал континентальный, засушливый климат. Поэтому господствующее положение занимали голосеменные и пресмыкающиеся, которые имели ряд приспособлений к перенесению неблагоприятных условий, недостатку влаги.
Широкое распространение голосеменных объясняется тем, что в условиях засушливого климата они имели ряд преимуществ перед папоротниками. Важным ароморфозом было появление покрытого оболочками семени с запасом питательных веществ. Это обеспечивало зародыш питанием и защищало от неблагоприятных условий среды. Яйцеклетка развивалась внутри семязачатка и была защищена от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. Таким образом, размножение этих растений не зависело от наличия воды.
Среди животных широкое распространение получили пресмыкающиеся. Их появление было обусловлено рядом ароморфозов: внутренним оплодотворением, плотными оболочками и запасом питательных веществ в яйце, роговыми покровами тела, более совершенными дыхательной и кровеносной системами.
В триасовый период произошло важное для последующей истории Земли событие — появились первые примитивные млекопитающие.
Юрский период
В юрский период климат становится более влажным и теплым, развивается мощная растительность. Деревья достигают огромных размеров, например секвойи. Некоторые виды секвойи сохранились до наших дней. Так, в Калифорнии произрастает Мамонтове дерево, высота которого достигает 100 м, диаметр ствола — 12 м, а продолжительность жизни — свыше 2500 лет.
Бурное развитие растительности в юрский период обеспечивало хорошую кормовую базу, что и обусловило появление гигантских пресмыкающихся. Бронтозавр, например, достигал в длину 20 м, а диплодок — 26 м. Эти огромные животные питались сочной водной растительностью. Крупное массивное тело ограничивало возможности их передвижения по суше.
В водоемах обитали ихтиозавры и плезиозавры. Плезиозав 1000 ры достигали от 0,5 до 15 м в длину, имели ласты, широкое плоское тело и маленькую голову на длинной шее. Питались они рыбой и мелкими водными животными.
В юрский период появляются летающие пресмыкающиеся: рамфоринхи и птеродактили. Первые имели длинный хвост и узкие крылья, а вторые — широкие крылья и короткий хвост. Эти животные обитали на побережьях и питались преимущественно рыбой.
Меловой период
В меловой период произошло резкое изменение климата в результате рассеивания облаков и увеличения количества солнечной радиации. Вследствие этого сократилась численность папоротников, голосеменных, появились первые покрытосеменные растения.
Древние пресмыкающиеся были предками птиц и млекопитающих, о чем свидетельствуют палеонтологические находки. Так, были обнаружены отпечатки животных, совмещающих признаки птиц и пресмыкающихся. Они имели крылья, а тело их, как и у птиц, было покрыто перьями. Однако у них, как и у пресмыкающихся, был длинный хвост из 20-21 позвонка, на голове сохранялась чешуя, на конечностях — пальцы, на челюстях размещались зубы, туловищные позвонки соединялись подвижно. Эти животные жили на деревьях, питались насекомыми или плодами.
Долгое время прямыми предками птиц считали археоптерикса, отпечаток скелета которого был найден в отложениях юрского периода. Однако более поздние палеонтологические находки показали, что настоящие птицы появились одновременно с археоптериксом. (По мнению некоторых ученых, археоптерикс — это оперенная рептилия, тупиковая ветвь в эволюции пресмыкающихся).
Эволюцию и распространение птиц обусловили следующие ароморфозы: появление четырехкамерного сердца и теплокровности, перьев, более развитой нервной системы (увеличение размеров больших полушарий и появление коры головного мозга), увеличение запасов питательных веществ в яйце и формирование известковой оболочки.
Благодаря ароморфозам уменьшилась зависимость птиц от окружающей среды. У них, несмотря на изменение температуры окружающей среды, поддерживается постоянная температура тела, поэтому они активны даже зимой, не впадают в оцепенение, как пресмыкающиеся. Запас питательных веществ в яйце и наличие известковой скорлупы обеспечило питание и защиту зародыша. Развитие головного мозга усложнило поведение птиц: у них хорошо развита забота о потомстве, вырабатываются сложные условные рефлексы, что обеспечивает процветание данной группы животных.
Предками млекопитающих считают древних зверозубых пресмыкающихся. От этих животных обособилась группа мелких пресмыкающихся, которые имели постоянную температуру тела, рождали живых детенышей. От них и произошли первые млекопитающие, напоминающие крыс, ежей.
Среди ароморфозов, обусловивших появление млекопитающих, следует отметить появление четырехкамерного сердца, волосяного покрова, благодаря которым усовершенствовалась терморегуляция, возникла теплокровность, произошло развитие нервной системы, особенно больших полушарий и коры головного мозга; живорождение и выкармливание детенышей молоком. Эти изменения обеспечивали выживание и расселение,потомства, господство млекопитающих на Земле.
В конце мезозойской эры, в меловой период, наблюдалось массовое вымирание животных. По подсчетам ученых, в конце мелового периода вымерло 17% семейств и 45% родов живых организмов, в том числе и динозавры. Существует много гипотез о причинах вымирания динозавров, одни из них — эволюционные, другие — катастрофические.
Эволюционные гипотезы объясняют вымирание динозавров постепенно действующими причинами — изменением климата, растительных сообществ. В соответствии с этой гипотезой изменение климата на жаркий и сухой способствовало массовому вымиранию растений. Уменьшение количества растительной пищи привело к вымиранию растительноядных, а затем и хищных животных.
В соответствии с гипотезой катастроф Земля столкнулась с небольшим астероидом или крупным d16 метеоритом, что повлекло за собой повышение запыленности атмосферы. Пыль затрудняла процесс фотосинтеза, начали вымирать растения, а затем и животные.
Эволюция животных. Битва за жизнь — Размер.
Документальный фильм телеканала Discovery.
Насколько полезным был этот материал?
Палеозойская эра в кембрийский период была представлена организмами, обитающие преимущественно в водной среде. Большое распространение получили крупных размеров многоклеточные бурые и зеленые водоросли.
Переход растений к жизни на сушу
В силурийский, а возможно, еще в ордовикский или кембрийский период в каких-то популяциях зеленых водорослей, обитавших во временно пересыхавших водоемах, в результате ароморфоза сформировались ткани, возникшие впервые у наземных растений - псилофитов.
Псилофиты - сборное название. Они имели небольшие размеры, не выше полуметра, со стеблевидной наземной частью и корневищем, от которого отходили ризоиды. Иные из них еще очень напоминали водоросли, другие уже несли признаки, сближающие их с мохообразными и папоротникообразными растениями.
Произрастание растений на суше было возможным, так как небольшой слой почвы был уже сформирован деятельностью бактерий, синезеленых водорослей и простейших. К этому времени появились и грибы, также своей жизнедеятельностью способствовавшие почвообразованию.
Морская фауна
В морях кембрийского, ордовикского, силурийского периодов обитали простейшие, губки, кишечнополостные, членистоногие, моллюски, иглокожие, низшие хордовые. В силурийский период появляются наиболее примитивные позвоночные - круглоротые. У них еще нет челюстей, но благодаря ароморфозу появляется череп и позвонки. В девонский период имел место расцвет щитковых из класса круглоротых.
В эволюции позвоночных - снова существенное повышение организации. В черепе появился челюстной аппарат, давший им возможность активно охотиться, схватывать добычу. Это способствовало в процессе естественного отбора повышению организации нервной системы, органов чувств, совершенствованию инстинктов. Из современной фауны наиболее близки к этим древнейшим рыбам - акулы и скаты.
Появились и кистеперые рыбы. Немногочисленные их представители в настоящее время обнаружены в Индийском океане, у берегов Африки. Кистеперые рыбы, обитавшие в пересыхающих водоемах, в девонский период осуществили важный шаг в эволюции животных - выход на сушу.
Первыми наземными позвоночными были древнейшие земноводные стегоцефалы - потомки кистеперых рыб. Скелет плавников кистеперых гомологичен скелету пятипалой конечности. У стегоцефалов, как и у современных земноводных, яйца и личинки могли развиваться лишь в воде, поэтому они вынуждены были обитать лишь вблизи водоемов.
Повышение организации наземных растений
В девонский период у растений произошел важный ароморфоз: развивается специальный аппарат для всасывания минеральных растворов (корень); как основной орган ассимиляции углекислого газа формируется лист. Таким образом, появилась дифференцировка на стебель, листья и корень. Первыми листостебельными растениями были мхи. Родство их с водорослями и псилофитами обнаруживается в том, что их протонема сходна с зелеными водорослями, вместо корней - ризоиды, оплодотворение происходит в водной среде. В девонский период от псилофитов произошли высшие споровые: плауны, хвощи, папоротники. У них появились хорошо сформированные корни, но для размножения им необходима вода, в которой передвигаются половые клетки.
Расцвет папоротникообразных
В растительном мире произошел еще один ароморфоз - появление семенных папоротников. Семя снабжено наружной кожурой, предохраняющей от неблагоприятных условий, а внутри накапливается питательный материал. Семенным растениям для оплодотворения вода не нужна, что обеспечило им завоевание суши.
Климат наступившего каменноугольного периода был теплым, влажным. Атмосфера содержала большой процент углекислого газа. Это способствовало пышному развитию папоротникообразных и, как следствие, периоду их расцвета. Некоторые хвощи достигали высоты 30 метров.
Роль растений в выходе животных на сушу
Развитие наземной растительности благоприятствовало формированию почв. Из остатков растительности того периода образовался каменный уголь. В нем оказалась как бы законсервированной значительная часть углерода атмосферы. В результате интенсивного фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, атмосфера обогатилась кислородом. Изменением химического состава атмосферы была подготовлена возможность заселения суши животными.
Первые наземные животные
Климат каменноугольного периода способствовал также расцвету земноводных (стегоцефалов). На суше врагов у них еще не было, а многочисленные черви и членистоногие, особенно паукообразные и насекомые, заселившие сушу, служили обильной пищей. В результате дивергенции и идиоадаптаций существовали многочисленные виды стегоцефалов. Некоторые из них достигали гигантских размеров (до 47м в длину).
Смена климата
В конце каменноугольного, и особенно во время пермского периода, климат изменился, стал сухим. Это повлекло вымирание папоротникообразных и земноводных. Лишь из немногочисленных популяций тех и других сформировались выжившие виды. В большинстве своем сохранившиеся папоротникообразные растения и земноводные представлены видами небольшой величины, обитающих во влажных местах. От стегоцефалов произошли не только земноводные, но и пресмыкающиеся.
Адаптация к новым условиям
Происхождение пресмыкающихся связано с ароморфозами, обеспечивающими размножение на суше: внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, покрытом плотной оболочкой, защищающей его от иссушающего действия воздуха. Внутри оболочек развивающегося яйца накапливается жидкость, в которой, как в аквариуме, происходит развитие зародыша. Это позволило пресмыкающимся завоевать все среды обитания: сушу, воздух и вторично переселиться в воду.
Прогрессу пресмыкающихся способствовало развитие рогового покрова, предохраняющего от высыхания, более совершенное развитие легких, кровеносной системы, конечностей, головного мозга. Все это дает основание признавать пресмыкающихся первыми настоящими наземными позвоночными.