5.3. Основные этапы эволюции биосферы в целом

Возможно, что первичные организмы на Земле были гетеротрофами, так как использовали в качестве пищи органические вещества первичного бульона. Они были способны утилизировать самые различные восстановленные субстраты, которых должно было быть немало 4 млрд. лет назад на поверхности Земли (H2, H2S, F++, NH3, NO–2, абиогенная органика). Уже на самых ранних этапах эволюции органического мира должен был возникнуть процесс фотофосфорилирования (В.П. Скулачев). При этом первичные фотосинтетики не производили кислорода. Этот этап эволюции сегодня представлен зелеными и пурпурными бактериями.

2,5 млрд лет назад с возникновением цианобактерий положение изменилось. В результате фотосинтеза впервые стал возникать и накапливаться в атмосфере Земли кислород (см. рис. 5.1).

Благодаря фотосинтезу в каждый последующий этап в органическом веществе, находящемся на поверхности Земли, накапливалось все больше и больше энергии солнечного света. Это способствовало ускорению биологического круговорота веществ и ускорению эволюции в целом.

Около 2 млрд лет назад концентрация кислорода в атмосфере достигла 1% современной. Это сделало возможным появление более крупных, чем бактериальные, эукариотных организмов (Б.М. Медников).

Первичные экосистемы были, несомненно, связаны с водой. В последние годы внимание микробиологов привлекли цианобактериальные «маты» – пласты микробного происхождения, располагающиеся на ровных увлажненных пространствах в некоторых прибрежных районах. Предполагается, что подобные маты могли представлять первый живой покров нашей планеты в докембрии и явились основой для развития почвы в будущем. Возможно, тогда существовал единый цианобактериальный мат «от моря и до моря» (Г.А. Заварзин) – первая наземная экосистема планеты.

В процессе эволюции биосферы очень скоро определилась ее «двухслойная» структура – бактериально-микробное «основание» и эукариотная «надстройка» (Г.А. Заварзин). «Основание» неизмеримо более устойчиво, и даже в наше время спустя 3,9 млрд лет после начала эволюции биосферы мы обнаруживаем точно такие же микробные сообщества, которые были характерны для ранних этапов эволюции биосферы (в основном вокруг горячих источников – гидротермов – на суше и в глубинах океана). Это бактериально-микробное основание биосферы было преобладающим на протяжении сотен миллионов лет (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Общая геохронологическая и стратиграфическая шкала Земли

Эон Эра Период (система) Эпоха (отдел) Изотопные датировки, млн. лет Характерные формы жизни
Фанерозой Кайнозой Четвертичный Голоцен
Плейстоцен
1,8 Развитие рода Homo
Неоген Плиоцен 25±2 Возникновение современных семейств млекопитающих, формирование современной флоры
Палеоген Миоцен
Олигоцен
Эоцен
Палеоцен
66±3 Pасцвет млекопитающих и птиц
Мезозой Мел   136±5 Развитие цветковых растений, расцвет насекомых, вымирание многих рептилий
Юра   190–195±5 Господство рептилий на суше, в воде и воздухе. Возникновение покрытосеменных и птиц
Триас   230±10 Расцвет рептилий, распространение голосеменных, появление млекопитающих
Палеозой Пермь     Появление голосеменных, распространение рептилий
Карбон   280±10 Распространение лесов, расцвет амфибий, появление летающих насекомых, возникновение рептилий
Девон   345±10 Господство рыб, возникновение насекомых и амфибий, появление лесов из папоротников и плаунов
Силур   400±10 Выход растений и беспозвоночных на сушу
Ордовик   435±10 Появление первых позвоночных – бесчелюстных
Кембрий   490±15 Рaзвитие беспозвоночных, появление высших растений
Криптозой   Венд   570±20 Появление кишечнополостных, членистоногих, иглокожих
Протерозой Рифей   650–690±20 Появление эукариот, многоклеточных растений и животных
Карелий   1650±50 Развитие низших растений
Архей     2500±100
более 3500
Зарождение жизни, появление пpoкариот. Господство бактерий и синезеленых, появление зеленых водорослей

Первые растения – зеленые водоросли – обнаружены в отложениях архея (около 3 млрд лет назад). Первые животные пока в ископаемом виде не обнаружены, и в верхнем протерозое, особенно в венде (около 1,5 млрд лет назад), появляются многоклеточные кишечнополостные, членистоногие и иглокожие. В венде же появились первые растительноядные организмы (амебы, инфузории, грибы), что сразу же усложнило существовавшие прежде экосистемы консументами первого порядка.

Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось повышением устойчивости экосистем и открыло возможности для их развития в разных направлениях.

В начале палеозоя, в кембрии, сразу в нескольких группах организмов возникают минерализованные скелеты (из кремния, стронция, кальция, апатита, хитина, спонгина). Эта «скелетная революция» (Б.М. Медников) могла означать только появление в экосистемах консументов второго порядка – хищников, что было одной из главных причин резкого увеличения многообразия экосистем. Другая возможная причина – появление более совершенных организмов-фильтраторов (А.Г. Пономаренко). Без существования таких живых фильтров водоемы, включая Мировой океан, были бы очень мутными, с совершенно иными физико-химическими характеристиками. Органическое вещество, транспортируемое в фекалиях (пеллетах) на дно водоемов, в результате работы фильтраторов обогащало донные осадки, создавало условия для развития богатых донных экосистем. Это было причиной развития многообразия трилобитов и приапулид. Только начиная с ордовика – следующего за кембрием подразделения палеозоя (см. табл. 5.1)– начинает формироваться разнообразная фауна экосистем, связанная с освоением самой толщи воды.

С освоением водоемов живыми организмами гидросфера планеты превращается из косной в биокосную. Но если по отношению к почвам представление об их биокосном характере прочно вошло в науку, аналогичные взгляды об океане (Л.А. Зенкевич) пока недостаточно развиты.

Предыдущая | Оглавление | Следующая


Религия

Биология

Геология

Археология

История

Мифология

Разное