Secondo i dati paleontologici basati sullo studio delle rocce più antiche della Terra, I primi organismi viventi apparvero sulla Terra circa 3,5 miliardi di anni fa.
In sostanza la prima cellula vivente, come il suo prototipo inanimato, la goccia coacervata, era una goccia dell'oceano primordiale, circondata da un guscio idrorepellente, ma le proteine e gli acidi nucleici in essa contenuti non erano un insieme casuale di sostanze organiche. Hanno già imparato a “capirsi”, hanno imparato a interagire.
Le prime cellule viventi possedevano già la proprietà più importante di ogni organismo vivente: la capacità di riprodursi accuratamente, di copiarsi.
Mangiavano sostanze organiche già pronte che si formarono nelle prime fasi della formazione abiogenica della Terra. Secondo la maggior parte degli scienziati, durante il periodo in cui apparvero i primi organismi viventi, non c'era ossigeno libero nell'atmosfera dell'antica Terra, quindi avevano un tipo di respirazione anaerobica (priva di ossigeno). Pertanto, i primi organismi viventi sulla Terra furono, a quanto pare, eterotrofo(nutrendosi di materia organica già pronta) batteri anaerobici(Fig. 1).
Nonostante il fatto che i batteri anaerobici siano comparsi nei tempi antichi, oggi sono molto diffusi sulla Terra. Si possono trovare in un barattolo con lo yogurt e in un barile con sottaceti o cavoli. I batteri lattici sono anaerobi facoltativi (possono crescere e svilupparsi in presenza di ossigeno, ma non utilizzano ossigeno durante la respirazione).
Riso. 1. Ipotesi simbiotica dell'origine degli eucarioti
Molti batteri del suolo sono anche anaerobi, ad esempio gli agenti causali del tetano, della cancrena gassosa e del botulismo. Sono tutti anaerobi obbligati. A differenza degli anaerobi facoltativi, gli anaerobi obbligati non possono tollerare la presenza di ossigeno nell’ambiente; l’ossigeno per loro è veleno. Ecco perché il rischio di contrarre il tetano è molto più elevato se la ferita viene perforata e l'infezione si sviluppa al suo interno senza accesso all'ossigeno. Le ferite aperte e le abrasioni sono molto meno pericolose. Anche la cancrena gassosa, di regola, inizia a svilupparsi dopo aver applicato una benda di gesso sull'arto danneggiato che impedisce l'accesso all'ossigeno. Il pericolo di grave intossicazione alimentare - botulismo - si verifica durante l'inscatolamento domestico, quando l'aria viene rimossa mediante bollitura preliminare e un coperchio sigillato impedisce il flusso di ossigeno dall'esterno. Se metti sottaceto cetrioli o funghi in un contenitore aperto, l'agente eziologico del botulismo non si svilupperà, poiché è un anaerobio obbligato. Quando si conserva in casa, l'agente eziologico del botulismo è estremamente difficile da distruggere, poiché le sue spore possono resistere a 5-6 ore di ebollizione continua. Pertanto, l'inscatolamento industriale viene effettuato con vapore surriscaldato sotto pressione a una temperatura non di 100, ma di 130 ° C per 1-2 ore.
I batteri anaerobi dell'antica Terra si nutrivano di sostanze organiche già pronte formatesi in grandi quantità durante le prime fasi della formazione della Terra. La sintesi abiogenica delle sostanze organiche era facilitata dalle alte temperature atmosferiche e dalla violenta attività vulcanica. Quando apparvero i primi organismi viventi, la Terra si era raffreddata e l'intensità della sintesi abiogenica delle sostanze organiche era notevolmente diminuita. Lo sviluppo degli anaerobi esaurirebbe inevitabilmente le riserve di sostanze organiche, il che, a sua volta, porterebbe alla morte di tutti gli organismi viventi. Forse la storia dello sviluppo della vita sulla Terra sarebbe finita qui se solo 100 milioni di anni dopo (3,4 miliardi di anni fa), sotto l'influenza di una feroce competizione per la materia organica, una nuova generazione di organismi viventi non fosse apparsa sulla Terra - batteri fotosintetizzanti(vedi Fig. 1).
Una caratteristica unica di queste creature viventi era la capacità di eseguire fotosintesi, cioè. sintetizzare le sostanze organiche da quelle inorganiche utilizzando l'energia della luce solare. I primi batteri fotosintetici avevano un insolito tipo di fotosintesi anossigenica (avviene senza rilascio di ossigeno).
Come è noto, gli elementi costitutivi da cui gli organismi fotosintetizzanti creano le sostanze organiche sono l'anidride carbonica e l'idrogeno. I primi batteri fotosintetici prelevarono l'idrogeno non dall'acqua, come accade nella maggior parte dei moderni organismi fotosintetici, ma dall'idrogeno solforato (H 2 S), poiché l'energia necessaria per separare gli atomi di idrogeno da una molecola di idrogeno solforato è 7 volte inferiore a quella necessaria per separarla da una molecola d'acqua.
La fotosintesi con rilascio di ossigeno è apparsa più tardi nei cianobatteri (alghe blu-verdi). Sono stati i cianobatteri i primi a effettuare la fotolisi dell'acqua, in cui, utilizzando l'energia della luce solare, l'idrogeno, necessario per la biosintesi delle sostanze organiche, viene separato dalla molecola d'acqua e come sottoprodotto si forma ossigeno libero.
L'accumulo di ossigeno libero nell'atmosfera ha portato a una trasformazione radicale delle condizioni di vita sulla Terra. Quando compaiono i primi organismi viventi, la Terra si sta raffreddando in modo significativo, il numero di fulmini nell'atmosfera diminuisce e l'attività vulcanica si sta estinguendo. Quasi l'unica fonte di energia per la sintesi abiogenica delle sostanze organiche è la radiazione ultravioletta del sole.
Con l'avvento dell'ossigeno negli strati superiori dell'atmosfera, ad un'altitudine di 15-30 km, si formò uno schermo di ozono, proteggendo gli organismi viventi dagli effetti distruttivi delle radiazioni ultraviolette, che servirono come prerequisito per l'emergere della vita non solo in acqua, ma anche a terra. Allo stesso tempo, lo schermo dell'ozono, riducendo l'intensità della radiazione ultravioletta incidente sulla Terra, ha praticamente fermato la sintesi abiogenica delle sostanze organiche, a seguito della quale l'ulteriore esistenza della vita sulla Terra è diventata completamente dipendente dall'attività della fotosintesi organismi.
I batteri fotosintetici, principalmente i cianobatteri, sono oggi un gruppo diffuso e fiorente di organismi viventi. La “fioritura” dell’acqua alla fine dell’estate è dovuta principalmente al rapido sviluppo dei cianobatteri. Sono capaci non solo di nutrizione autotrofa attraverso la fotosintesi, ma anche di nutrizione eterotrofa con sostanze organiche già pronte. Pertanto, l'inquinamento dei corpi idrici con sostanze organiche sotto l'influenza dell'attività economica umana crea condizioni favorevoli per lo sviluppo dei cianobatteri (alghe blu-verdi), che, moltiplicandosi rapidamente, spostano le alghe eucariotiche, riducendo la produttività dei corpi idrici, portando a la morte degli organismi planctonici e dei pesci.
Come notato in precedenza, il principale prodotto (obiettivo) della fotosintesi sono le sostanze organiche ricche di energia, che vengono utilizzate dagli organismi viventi sia per costruire i loro corpi che per ottenere l'energia necessaria per la loro vita, mentre l'ossigeno è un sottoprodotto della fotosintesi. Pertanto, per gli organismi viventi più antichi - i batteri anaerobici e i primi batteri fotosintetici - l'ossigeno è un veleno. Tuttavia, dopo i batteri fotosintetici, sulla Terra sono apparsi organismi viventi che hanno imparato non solo a proteggersi dall'ossigeno, ma anche a usarlo: hanno imparato a respirare ossigeno. Questi erano batteri aerobi(O batteri ossidanti).
I vantaggi biologici della respirazione con ossigeno sono evidenti: con l'ossidazione dell'ossigeno delle sostanze organiche, da un'unità (ad esempio da 1 g) di sostanze organiche è possibile estrarre 19 volte più energia rispetto alla respirazione priva di ossigeno. Di conseguenza, i batteri aerobi erano in grado di consumare sostanze organiche in modo molto più economico rispetto agli anaerobi, il che, a sua volta, consentiva loro di esistere in condizioni di concentrazioni relativamente basse di sostanze organiche.
Ipotesi simbiotica dell'origine degli eucarioti
Nelle prime fasi dell'evoluzione biologica sulla Terra, sorgono in sequenza e poi coesistono. 3 generazioni di procarioti: batteri anaerobici, batteri fotosintetici e batteri aerobici(vedi Fig. 1).
I batteri fotosintetici potrebbero creare sostanze organiche da sostanze inorganiche e i batteri aerobi potrebbero utilizzarle in modo molto economico. Privati di questi vantaggi, i batteri anaerobici furono costretti a sfruttare le proprietà benefiche di altri organismi viventi. Un modo di utilizzo unilaterale di un organismo da parte di un altro è la predazione. Ad un certo stadio di sviluppo, i batteri anaerobici hanno dato origine ad organismi ameboidi predatori in grado di catturare e consumare sia batteri fotosintetici che batteri aerobi utilizzando pseudopodi.
Tuttavia, non tutti i predatori ameboidi digerivano i batteri catturati; in alcuni casi, i batteri potevano vivere e moltiplicarsi all’interno del citoplasma del predatore. La comunità di organismi viventi che emerse in questo modo possedeva molte proprietà preziose: la capacità di fotosintetizzare grazie all'attività dei batteri fotosintetici, la capacità di utilizzare sostanze organiche in modo economico ed efficiente grazie al tipo di respirazione dell'ossigeno caratteristica dei batteri aerobi e, infine, la capacità di muoversi attivamente e catturare la preda, caratteristica di una cellula portatrice predatrice. Nel corso del tempo, le relazioni simbiotiche e reciprocamente vantaggiose di questi tre gruppi di organismi si consolidarono e divennero stabili: batteri fotosintetici diventato cloroplasto s, a batteri ossidanti aerobici - V Le stazioni energetiche della cellula sono i mitocondri. Sia i mitocondri che i cloroplasti conservano attualmente un proprio apparato ereditario, si riproducono indipendentemente dal compartimento cellulare e vengono ereditati attraverso il citoplasma della linea materna.
Per gestire una complessa comunità di organismi viventi e proteggere il proprio materiale genetico (dopo tutto, altri organismi inclusi nella comunità avevano il proprio programma genetico), nella cellula portatrice nasce uno speciale organello cellulare - nucleo.
Gli organismi viventi le cui cellule hanno un nucleo formato sono chiamati eucarioti(dal greco Unione Europea - ok, completamente e Karion- nucleo). Tutte le piante, gli animali e i funghi sono eucarioti. Le informazioni ereditarie nei nuclei delle cellule eucariotiche sono immagazzinate sotto forma di strutture speciali: i cromosomi, chiaramente visibili al microscopio ottico al momento della divisione cellulare. Le prime cellule eucariotiche apparvero sulla Terra circa 2 miliardi di anni fa.
I batteri di origine più antica non hanno un nucleo formato.
Gli organismi viventi le cui cellule non hanno un nucleo formato sono chiamati procarioti (dal latino pro - prima, prima e dal greco karyon - nucleo). Tutti i batteri, compresi quelli fotosintetici, sono procarioti. L'informazione ereditaria è rappresentata in essi da un'unica molecola circolare di DNA, situata direttamente nel citoplasma e indistinguibile al microscopio ottico convenzionale.
Poiché, secondo i moderni concetti scientifici, le cellule eucariotiche sono comunità simbiotiche di due o tre organismi viventi, l'ipotesi dell'origine degli eucarioti sopra delineata è chiamata simbiotica.
Sembra che le prime cellule eucariotiche fossero creature ameboidi, molte delle quali contenevano sia mitocondri che cloroplasti.
Circa 1,5 miliardi di anni cosiddetti. da essi derivano organismi eucarioti più avanzati capaci di rapidi movimenti attivi - antichi flagellati (vedi Fig. 1). È generalmente accettato che i flagelli, proprio come i mitocondri e i cloroplasti a loro volta, provenissero da alcuni antichi procarioti a vita libera.
Apparentemente gli antichi flagellati combinavano le proprietà di piante e animali. Nel corso del tempo, quelli di loro che si sono trovati in un ambiente con un alto contenuto di sostanze organiche hanno perso i loro cloroplasti e si sono trasformati in animali unicellulari - protozoi, e quelli che hanno mantenuto i cloroplasti hanno dato origine alle piante. Naturalmente le piante più antiche in origine sono unicellulari, mobili e dotate di flagelli.
Ulteriori progressi evolutivi degli animali sono associati al ruolo crescente del movimento attivo, causato dalla necessità di cercare cibo e catturare prede. Anche il sistema di controllo del movimento viene migliorato, il che alla fine porta all'emergere di un sistema nervoso altamente organizzato e, infine, dell'intelligenza.
Allo stesso tempo, le piante che si procurano cibo attraverso la fotosintesi, nel processo di evoluzione, perdono la capacità di muoversi e acquisiscono molti adattamenti che aumentano l'efficienza della fotosintesi.
Quindi, circa 1,5 miliardi di anni cosiddetti. Da un unico antenato - l'antico flagellato - nascono due regni più importanti di organismi viventi: il regno vegetale e il regno animale.
L'apparizione di una cellula primitiva significò la fine dell'evoluzione prebiologica degli esseri viventi e l'inizio dell'evoluzione biologica della vita.
I primi organismi unicellulari ad apparire sul nostro pianeta furono batteri primitivi privi di nucleo, cioè procarioti. Come già indicato, si trattava di organismi unicellulari, privi di nucleo. Erano anaerobi, perché vivevano in un ambiente privo di ossigeno, ed eterotrofi, perché si nutrivano di composti organici già pronti del "brodo organico", cioè sostanze sintetizzate durante l'evoluzione chimica. Il metabolismo energetico nella maggior parte dei procarioti avveniva in base al tipo di fermentazione. Ma gradualmente il “brodo biologico” è diminuito a causa del consumo attivo. Quando fu esaurito, alcuni organismi iniziarono a sviluppare metodi per formare macromolecole biochimicamente, all'interno delle cellule stesse con l'aiuto di enzimi. In tali condizioni, le celle in grado di ricevere la maggior parte dell'energia richiesta direttamente dalla radiazione solare si sono rivelate competitive. Il processo di formazione della clorofilla e della fotosintesi ha seguito questo percorso.
La transizione degli esseri viventi alla fotosintesi e al tipo di alimentazione autotrofa fu un punto di svolta nell'evoluzione degli esseri viventi. L'atmosfera terrestre cominciò a “riempirsi” di ossigeno, che era veleno per gli anaerobi. Pertanto, molti anaerobi unicellulari morirono, altri si rifugiarono in ambienti privi di ossigeno - paludi e, mentre si nutrivano, non rilasciarono ossigeno, ma metano. Altri ancora si sono adattati all'ossigeno. Il loro meccanismo metabolico centrale era la respirazione dell'ossigeno, che ha permesso di aumentare la resa di energia utile di 10-15 volte rispetto al tipo di metabolismo anaerobico: la fermentazione. Il passaggio alla fotosintesi fu un processo lungo e fu completato circa 1,8 miliardi di anni fa. Con l'avvento della fotosintesi, sempre più energia proveniente dalla luce solare si è accumulata nella materia organica della Terra, accelerando il ciclo biologico delle sostanze e l'evoluzione degli esseri viventi in generale.
In un ambiente di ossigeno si formarono gli eucarioti, cioè organismi unicellulari con un nucleo. Questi erano già organismi più avanzati con capacità fotosintetica. Il loro DNA era già concentrato nei cromosomi, mentre nelle cellule procariotiche la sostanza ereditaria era distribuita in tutta la cellula. I cromosomi eucariotici erano concentrati nel nucleo della cellula e la cellula stessa si stava già riproducendo senza cambiamenti significativi. Pertanto, la cellula figlia degli eucarioti era quasi una copia esatta della cellula madre e aveva le stesse possibilità di sopravvivenza della cellula madre.
Educazione delle piante e degli animali
La successiva evoluzione degli eucarioti fu associata alla divisione in cellule vegetali e animali. Questa divisione avvenne nel Proterozoico, quando la Terra era abitata da organismi unicellulari.
Dall'inizio dell'evoluzione, gli eucarioti si sono sviluppati duplicemente, cioè avevano contemporaneamente gruppi con nutrizione autotrofa ed eterotrofa, che garantivano l'integrità e una significativa autonomia del mondo vivente.
Le cellule vegetali si sono evolute per ridurre la capacità di movimento a causa dello sviluppo di una dura membrana di cellulosa, ma per utilizzare la fotosintesi.
Le cellule animali si sono evolute per aumentare la loro capacità di muoversi e migliorare la loro capacità di assorbire ed espellere i prodotti alimentari.
La fase successiva nello sviluppo degli esseri viventi era la riproduzione sessuale. È nato circa 900 milioni di anni fa.
Un ulteriore passo nell'evoluzione degli esseri viventi si verificò circa 700-800 milioni di anni fa, quando apparvero organismi multicellulari con corpi, tessuti e organi differenziati che svolgono funzioni specifiche. Si trattava di spugne, celenterati, artropodi, ecc., imparentati con animali multicellulari.
Per tutto il Proterozoico e all'inizio del Paleozoico, le piante abitavano principalmente mari e oceani. Queste sono alghe verdi e marroni, dorate e rosse. Successivamente, molti tipi di animali esistevano già nei mari del Cambriano. Successivamente si specializzarono e migliorarono. Tra gli animali marini di quel tempo c'erano crostacei, spugne, coralli, molluschi e trilobiti.
Alla fine del periodo Ordoviciano cominciarono ad apparire i grandi carnivori, oltre ai vertebrati.
L'ulteriore evoluzione dei vertebrati andò nella direzione di animali simili a pesci con la mascella. Nel Devoniano cominciarono ad apparire i dipnoi - anfibi e poi insetti. Il sistema nervoso si è sviluppato gradualmente come conseguenza del miglioramento delle forme di riflessione.
Una fase particolarmente importante nell'evoluzione delle forme viventi è stata l'emergere di organismi vegetali e animali dall'acqua alla terra e un ulteriore aumento del numero di specie di piante e animali terrestri. In futuro, è da loro che nascono forme di vita altamente organizzate. L'emergere delle piante sulla terra iniziò alla fine del Siluriano e la conquista attiva della terra da parte dei vertebrati iniziò nel Carbonifero.
Il passaggio alla vita nell'aria ha richiesto molti cambiamenti da parte degli organismi viventi e presupponeva lo sviluppo di adattamenti adeguati. Ha aumentato drasticamente il tasso di evoluzione della vita sulla Terra. L'uomo è diventato l'apice dell'evoluzione degli esseri viventi. La vita nell'aria ha “aumentato” il peso corporeo degli organismi, l'aria non contiene sostanze nutritive, l'aria trasmette luce, suono, calore in modo diverso dall'acqua e la quantità di ossigeno in essa contenuta è maggiore. Era necessario adattarsi a tutto questo. I primi vertebrati ad adattarsi alle condizioni di vita sulla terra furono i rettili. Le loro uova venivano fornite di cibo e ossigeno per l'embrione, ricoperte da un guscio duro e non avevano paura di seccarsi.
Circa 67 milioni di anni fa, gli uccelli e i mammiferi acquisirono un vantaggio nella selezione naturale. Grazie alla natura a sangue caldo dei mammiferi, hanno rapidamente guadagnato una posizione dominante sulla Terra, che è associata alle condizioni di raffreddamento del nostro pianeta. A quel tempo, era il sangue caldo a diventare il fattore decisivo per la sopravvivenza.
Garantiva una temperatura corporea costantemente elevata e un funzionamento stabile degli organi interni dei mammiferi. La viviparità dei mammiferi e l'alimentazione dei loro piccoli con il latte sono stati un fattore potente nella loro evoluzione, consentendo loro di riprodursi in una varietà di condizioni ambientali. Il sistema nervoso sviluppato ha contribuito a una varietà di forme di adattamento e protezione degli organismi. Ci fu una divisione degli animali carnivori in ungulati e predatori, e i primi mammiferi insettivori segnarono l'inizio dell'evoluzione degli organismi placentari e marsupiali.
La fase decisiva nell'evoluzione della vita sul nostro pianeta è stata l'emergere dell'ordine dei primati. Nel Cenozoico, circa 67-27 milioni di anni fa, i primati si dividevano in scimmie inferiori e grandi, che sono i più antichi antenati dell'uomo moderno. I prerequisiti per l'emergere dell'uomo moderno nel processo di evoluzione si sono formati gradualmente.
All'inizio c'era uno stile di vita da gregge. Ha permesso di gettare le basi della futura comunicazione sociale. Inoltre, se negli insetti (api, formiche, termiti) la biosocialità portava alla perdita dell'individualità, allora negli antichi antenati dell'uomo, al contrario, sviluppava i tratti individuali dell'individuo. Questa è stata una potente forza trainante per lo sviluppo della squadra.
L'apparizione di una cellula primitiva significò la fine dell'evoluzione prebiologica degli esseri viventi e l'inizio dell'evoluzione biologica della vita.
I primi organismi unicellulari ad apparire sul nostro pianeta furono batteri primitivi privi di nucleo, cioè procarioti. Come già indicato, si trattava di organismi unicellulari, privi di nucleo. Erano anaerobi, perché vivevano in un ambiente privo di ossigeno, ed eterotrofi, perché si nutrivano di composti organici già pronti del "brodo organico", cioè sostanze sintetizzate durante l'evoluzione chimica. Il metabolismo energetico nella maggior parte dei procarioti avveniva in base al tipo di fermentazione. Ma gradualmente il “brodo biologico” è diminuito a causa del consumo attivo. Quando fu esaurito, alcuni organismi iniziarono a sviluppare metodi per formare macromolecole biochimicamente, all'interno delle cellule stesse con l'aiuto di enzimi. In tali condizioni, le celle in grado di ricevere la maggior parte dell'energia richiesta direttamente dalla radiazione solare si sono rivelate competitive. Il processo di formazione della clorofilla e della fotosintesi ha seguito questo percorso.
La transizione degli esseri viventi alla fotosintesi e al tipo di alimentazione autotrofa fu un punto di svolta nell'evoluzione degli esseri viventi. L'atmosfera terrestre cominciò a “riempirsi” di ossigeno, che era veleno per gli anaerobi. Pertanto, molti anaerobi unicellulari morirono, altri si rifugiarono in ambienti privi di ossigeno - paludi e, mentre si nutrivano, non rilasciarono ossigeno, ma metano. Altri ancora si sono adattati all'ossigeno. Il loro meccanismo metabolico centrale era la respirazione dell'ossigeno, che ha permesso di aumentare la resa di energia utile di 10-15 volte rispetto al tipo di metabolismo anaerobico: la fermentazione. Il passaggio alla fotosintesi fu un processo lungo e fu completato circa 1,8 miliardi di anni fa. Con l'avvento della fotosintesi, sempre più energia proveniente dalla luce solare si è accumulata nella materia organica della Terra, accelerando il ciclo biologico delle sostanze e l'evoluzione degli esseri viventi in generale.
In un ambiente di ossigeno si formarono gli eucarioti, cioè organismi unicellulari con un nucleo. Questi erano già organismi più avanzati con capacità fotosintetica. Il loro DNA era già concentrato nei cromosomi, mentre nelle cellule procariotiche la sostanza ereditaria era distribuita in tutta la cellula. I cromosomi eucariotici erano concentrati nel nucleo della cellula e la cellula stessa si stava già riproducendo senza cambiamenti significativi. Pertanto, la cellula figlia degli eucarioti era quasi una copia esatta della cellula madre e aveva le stesse possibilità di sopravvivenza della cellula madre.
Educazione delle piante e degli animali
La successiva evoluzione degli eucarioti fu associata alla divisione in cellule vegetali e animali. Questa divisione avvenne nel Proterozoico, quando la Terra era abitata da organismi unicellulari.
Dall'inizio dell'evoluzione, gli eucarioti si sono sviluppati duplicemente, cioè avevano contemporaneamente gruppi con nutrizione autotrofa ed eterotrofa, che garantivano l'integrità e una significativa autonomia del mondo vivente.
Le cellule vegetali si sono evolute per ridurre la capacità di movimento a causa dello sviluppo di una dura membrana di cellulosa, ma per utilizzare la fotosintesi.
Le cellule animali si sono evolute per aumentare la loro capacità di muoversi e migliorare la loro capacità di assorbire ed espellere i prodotti alimentari.
La fase successiva nello sviluppo degli esseri viventi era la riproduzione sessuale. È nato circa 900 milioni di anni fa.
Un ulteriore passo nell'evoluzione degli esseri viventi si verificò circa 700-800 milioni di anni fa, quando apparvero organismi multicellulari con corpi, tessuti e organi differenziati che svolgono funzioni specifiche. Si trattava di spugne, celenterati, artropodi, ecc., imparentati con animali multicellulari.
Per tutto il Proterozoico e all'inizio del Paleozoico, le piante abitavano principalmente mari e oceani. Queste sono alghe verdi e marroni, dorate e rosse. Successivamente, molti tipi di animali esistevano già nei mari del Cambriano. Successivamente si specializzarono e migliorarono. Tra gli animali marini di quel tempo c'erano crostacei, spugne, coralli, molluschi e trilobiti.
Alla fine del periodo Ordoviciano cominciarono ad apparire i grandi carnivori, oltre ai vertebrati.
L'ulteriore evoluzione dei vertebrati andò nella direzione di animali simili a pesci con la mascella. Nel Devoniano cominciarono ad apparire i dipnoi - anfibi e poi insetti. Il sistema nervoso si è sviluppato gradualmente come conseguenza del miglioramento delle forme di riflessione.
Una fase particolarmente importante nell'evoluzione delle forme viventi è stata l'emergere di organismi vegetali e animali dall'acqua alla terra e un ulteriore aumento del numero di specie di piante e animali terrestri. In futuro, è da loro che nascono forme di vita altamente organizzate. L'emergere delle piante sulla terra iniziò alla fine del Siluriano e la conquista attiva della terra da parte dei vertebrati iniziò nel Carbonifero.
Il passaggio alla vita nell'aria ha richiesto molti cambiamenti da parte degli organismi viventi e presupponeva lo sviluppo di adattamenti adeguati. Ha aumentato drasticamente il tasso di evoluzione della vita sulla Terra. L'uomo è diventato l'apice dell'evoluzione degli esseri viventi. La vita nell'aria ha “aumentato” il peso corporeo degli organismi, l'aria non contiene sostanze nutritive, l'aria trasmette luce, suono, calore in modo diverso dall'acqua e la quantità di ossigeno in essa contenuta è maggiore. Era necessario adattarsi a tutto questo. I primi vertebrati ad adattarsi alle condizioni di vita sulla terra furono i rettili. Le loro uova venivano fornite di cibo e ossigeno per l'embrione, ricoperte da un guscio duro e non avevano paura di seccarsi.
Circa 67 milioni di anni fa, gli uccelli e i mammiferi acquisirono un vantaggio nella selezione naturale. Grazie alla natura a sangue caldo dei mammiferi, hanno rapidamente guadagnato una posizione dominante sulla Terra, che è associata alle condizioni di raffreddamento del nostro pianeta. A quel tempo, era il sangue caldo a diventare il fattore decisivo per la sopravvivenza.
Garantiva una temperatura corporea costantemente elevata e un funzionamento stabile degli organi interni dei mammiferi. La viviparità dei mammiferi e l'alimentazione dei loro piccoli con il latte sono stati un fattore potente nella loro evoluzione, consentendo loro di riprodursi in una varietà di condizioni ambientali. Il sistema nervoso sviluppato ha contribuito a una varietà di forme di adattamento e protezione degli organismi. Ci fu una divisione degli animali carnivori in ungulati e predatori, e i primi mammiferi insettivori segnarono l'inizio dell'evoluzione degli organismi placentari e marsupiali.
La fase decisiva nell'evoluzione della vita sul nostro pianeta è stata l'emergere dell'ordine dei primati. Nel Cenozoico, circa 67-27 milioni di anni fa, i primati si dividevano in scimmie inferiori e grandi, che sono i più antichi antenati dell'uomo moderno. I prerequisiti per l'emergere dell'uomo moderno nel processo di evoluzione si sono formati gradualmente.
All'inizio c'era uno stile di vita da gregge. Ha permesso di gettare le basi della futura comunicazione sociale. Inoltre, se negli insetti (api, formiche, termiti) la biosocialità portava alla perdita dell'individualità, allora negli antichi antenati dell'uomo, al contrario, sviluppava i tratti individuali dell'individuo. Questa è stata una potente forza trainante per lo sviluppo della squadra.
Epoche e periodi
Secondo le stime moderne, l'età della Terra è di circa 4,5-5 miliardi di anni. La comparsa sul pianeta dei primi specchi d'acqua, ai quali è associata l'origine della vita, dista 3,8-4 miliardi di anni dal presente. La storia della Terra è solitamente divisa in grandi periodi di tempo: epoche e periodi. I confini tra loro sono importanti eventi geologici associati alla storia dello sviluppo del pianeta come corpo cosmico. Tali eventi includono processi di costruzione di montagne, aumento dell’attività vulcanica, innalzamento e abbassamento delle terre emerse, cambiamenti nei contorni dei continenti e degli oceani.
La storia geocronologica della Terra è composta da 5 ere.
^ Tabella 1. Cronologia dei principali eventi nell'evoluzione degli organismi multicellulari
| Era | Periodo | A partire da milioni di anni fa | Breve contesto geologico | Principali eventi evolutivi |
| Cenozoico | Quaternario | 2,4 | Progettazione di contorni moderni di continenti e rilievi. Cambiamenti climatici ripetuti. Quattro grandi glaciazioni dell'emisfero settentrionale | L'estinzione di molte specie vegetali, il declino delle forme legnose, il fiorire delle forme erbacee. Evoluzione umana. Estinzione delle specie di grandi mammiferi. |
| Neogene | Diffuso aumento delle montagne. Il clima è vicino al moderno nelle sue caratteristiche. | La predominanza di angiosperme e conifere, un aumento dell'area delle steppe. L'ascesa dei mammiferi placentari. L'emergere delle grandi scimmie. | ||
| Paleogene | Il clima è caldo | Il periodo di massimo splendore delle angiosperme, dei mammiferi, degli uccelli. | ||
| Mesozoico | Gesso | Clima in raffreddamento in molte zone. | Sviluppo di mammiferi, uccelli, piante da fiore. Estinzione di molti rettili. | |
| Giura | Il clima è umido, caldo e secco verso la fine del periodo. | Dominanza dei rettili su terra, acqua e aria. L'emergere di angiosperme e uccelli. | ||
| Triassico | L'aspetto dei mammiferi. La fioritura dei rettili, la diffusione delle gimnosperme. | |||
| Paleozoico | Permiano | Il ritiro dei mari, l'aumento dell'attività vulcanica, il clima divenne nettamente continentale, più secco e freddo. | La grande morte del marine. La comparsa delle gimnosperme, la diffusione dei rettili. | |
| Carbonio | Abbassare il livello dei continenti. Il clima è inizialmente caldo e umido, poi fresco. | L'aspetto dei rettili. | ||
| Devoniano | L'aspetto di antichi anfibi e insetti. Dominanza dei pesci. L'aspetto delle foreste di felci e muschi. | |||
| Siluro | Formazione di un unico continente euro-americano. L'ascesa dei continenti, la creazione delle pianure. Il clima è caldo, umido e si alterna a secco. | Uscita di piante e invertebrati sulla terraferma. | ||
| Ordoviciano | Il clima è caldo e umido. | Abbondanza di alghe. Comparsa dei primi vertebrati (senza mascella). | ||
| Cambriano | Subsidenza dei continenti e diffusa inondazione degli stessi da parte dei mari. Il clima è temperato, secco, alternativamente umido. | La vita è concentrata nei mari. Sviluppo degli invertebrati. La comparsa delle piante superiori. | ||
| Proterozoico | Tardo Proterozoico | 1650 | Sviluppo degli eucarioti, delle piante e degli animali multicellulari | |
| Proterozoico iniziale | 2600 | Sviluppo delle piante inferiori | ||
| Archeozoico | 4000 | L'origine della vita, l'emergere dei procarioti. La predominanza di batteri e piante blu-verdi, la comparsa di alghe verdi. |
Per facilità di studio, la storia dello sviluppo della Terra è divisa in quattro ere e undici periodi. I due periodi più recenti sono a loro volta divisi in sette sistemi o epoche.
La crosta terrestre è stratificata, cioè le varie rocce che lo compongono giacciono a strati una sopra l'altra. Di norma l'età delle rocce diminuisce verso gli strati superiori. L'eccezione sono le aree con strati disturbati a causa dei movimenti della crosta terrestre. William Smith nel XVIII secolo notato che nel corso dei periodi geologici alcuni organismi hanno fatto progressi significativi nella loro struttura.
Secondo le stime moderne, l'età del pianeta Terra è di circa 4,6 - 4,9 10 anni. Queste stime si basano principalmente sullo studio delle rocce mediante metodi di datazione radiometrica.
ARCHAY
Non si sa molto della vita nell'Archeano. Gli unici organismi animali erano i procarioti cellulari: batteri e alghe blu-verdi. I prodotti dell'attività vitale di questi microrganismi primitivi sono anche le più antiche rocce sedimentarie (stromatoliti), formazioni calcaree a forma di pilastro che si trovano in Canada, Australia, Africa, Urali e Siberia.
Le rocce sedimentarie di ferro, nichel e manganese hanno una base batterica. Molti microrganismi partecipano attivamente alla formazione di risorse minerali colossali, ancora scarsamente diluite, sul fondo dell'Oceano Mondiale. Grande è anche il ruolo dei microrganismi nella formazione di scisti bituminosi, petrolio e gas. I batteri blu-verdi si diffondono rapidamente attraverso gli archaea e diventano padroni del pianeta. Questi organismi non avevano un nucleo separato, ma un sistema metabolico sviluppato e la capacità di riprodursi. Le piante verde-blu possedevano inoltre un apparato fotosintetico. La comparsa di quest'ultimo costituì la più grande aromorfosi nell'evoluzione della natura vivente e aprì una delle vie (probabilmente proprio terrestre) per la formazione dell'ossigeno libero. Verso la fine dell'Archeano (2,8-3 miliardi di anni fa), apparvero le prime alghe coloniali, i cui resti fossili furono trovati in Australia, Africa, ecc. La fase più importante nello sviluppo della vita sulla Terra è strettamente correlata a cambiamenti nella concentrazione di ossigeno nell'atmosfera e formazione dello schermo di ozono. Grazie all'attività vitale dei verdi-blu, il contenuto di ossigeno libero nell'atmosfera è aumentato in modo significativo. L'accumulo di ossigeno ha portato alla comparsa di uno schermo primario di ozono negli strati superiori della biosfera, che ha aperto gli orizzonti della prosperità.
PROTEROZOICO
Il proterozoico è una fase enorme nello sviluppo storico della Terra. Durante questo periodo i batteri e le alghe raggiungono una prosperità eccezionale e con la loro partecipazione i processi di sedimentazione procedono intensamente. Come risultato dell'attività vitale dei batteri del ferro nel Proterozoico, si formarono i più grandi depositi di minerale di ferro. A cavallo tra il Ripheano inferiore e medio, il dominio dei procarioti fu sostituito dalla fioritura degli eucarioti: alghe verdi e dorate. Dagli eucarioti unicellulari si sviluppano in breve tempo organismi multicellulari con organizzazione e specializzazione complesse. I più antichi rappresentanti di animali multicellulari sono conosciuti dal tardo Riphean (700-600 milioni di anni fa). Ora possiamo dire che 650 milioni di anni fa i mari della terra erano abitati da una varietà di organismi multicellulari: polipi solitari e coloniali, meduse, vermi piatti e persino gli antenati dei moderni anellidi, artropodi, molluschi ed echinodermi. Tra gli organismi vegetali a quel tempo predominavano gli organismi unicellulari, ma apparivano anche alghe multicellulari (verdi, marroni, rosse) e funghi.
PALEOZOICO
All'inizio dell'era Paleozoica, la vita aveva superato forse la parte più importante e difficile del suo viaggio. Si formarono quattro regni della natura vivente: i procarioti, ovvero i fucili, i funghi, le piante verdi, gli animali. Gli antenati del regno delle piante verdi erano alghe verdi unicellulari, comuni nei mari del Proterozoico. Insieme alle forme fluttuanti, tra i fondali apparvero anche quelle attaccate al fondo. Uno stile di vita fisso richiedeva lo smembramento del corpo in parti. Ma più promettente si è rivelata l'acquisizione della multicellularità, la divisione di un corpo multicellulare in parti che svolgono funzioni diverse. L'emergere di un'aromorfosi così importante come il processo sessuale è stato di importanza decisiva per l'ulteriore evoluzione.
Come e quando è avvenuta la divisione del mondo vivente in piante e animali? La loro radice è la stessa? Le controversie tra gli scienziati su questo tema non si placano nemmeno oggi. Forse i primi animali discendono dal ceppo comune di tutti gli eucarioti o dalle acque verdi unicellulari crescendo.
CAMBRIANO
L'ascesa degli invertebrati scheletrici. Durante questo periodo ebbe luogo un altro periodo di costruzione delle montagne e di ridistribuzione delle aree terrestri e marittime. Il clima del Cambriano era temperato, i continenti immutati. Sulla terra vivevano ancora solo batteri e piante blu-verdi. I mari erano dominati da alghe verdi e brune attaccate al fondo; Nelle colonne d'acqua nuotavano diatomee, alghe dorate ed alghe euglena. Come risultato della maggiore eliminazione dei sali dalla terra, gli animali marini furono in grado di assorbire grandi quantità di sali minerali. E questo, a sua volta, ha aperto loro ampie strade per costruire uno scheletro rigido. Gli artropodi più diffusi - i trilobiti, simili nell'aspetto ai moderni crostacei - i pidocchi di legno, hanno raggiunto la più ampia distribuzione. Molto caratteristico del Cambriano è un tipo peculiare di animali multicellulari: gli archeociati, che si estinsero verso la fine del periodo. A quel tempo c'erano anche una varietà di spugne, coralli, brachiopodi e molluschi. I ricci di mare sono comparsi più tardi .
ORDOVIK
Nei mari dell'Ordoviciano erano variamente rappresentate alghe verdi, brune e rosse e numerosi trilobiti. Nell'Ordoviciano compaiono i primi cefalopodi, parenti dei moderni polpi e calamari, e si diffondono i brachiopodi e i gasteropodi. C'è stato un intenso processo di formazione della barriera corallina da parte di coralli a quattro raggi e tabulati. Molto diffusi sono i graptoliti: emicordati, che combinano le caratteristiche di invertebrati e vertebrati, che ricordano le moderne lancette. Nell'Ordoviciano apparvero piante portatrici di spore: psilofite, che crescevano lungo le rive dei corpi d'acqua dolce.
SILURO
I mari caldi e poco profondi dell'Ordoviciano furono sostituiti da vaste aree di terra, che portarono ad un clima secco.
Nei mari siluriani i graptoliti vissero la loro vita, i trilobiti caddero in declino, ma i cefalopodi raggiunsero una prosperità eccezionale. I coralli sostituirono gradualmente gli archeociati. Nel Siluriano si svilupparono artropodi peculiari: scorpioni crostacei giganti, che raggiungevano fino a 2 m di lunghezza. Alla fine del Paleozoico, l'intero gruppo degli scorpioni crostacei si era quasi estinto. Assomigliavano al moderno granchio a ferro di cavallo. Un evento particolarmente degno di nota di questo periodo fu la comparsa e la diffusione dei primi rappresentanti dei vertebrati: i "pesci" corazzati. Questi "pesci" somigliavano solo nella forma ai veri pesci, ma appartenevano a un'altra classe di vertebrati: senza mascelle o ciclostomi. Non potevano nuotare a lungo e per lo più giacevano sul fondo di baie e lagune. A causa del loro stile di vita sedentario, non sono stati in grado di svilupparsi ulteriormente. Tra i rappresentanti moderni dei ciclostomi sono note lamprede e missine. Una caratteristica del periodo Siluriano è lo sviluppo intensivo delle piante terrestri. Una delle prime piante terrestri, o meglio anfibie, furono le psilofite, che fanno risalire i loro antenati alle alghe verdi. Nei serbatoi, le alghe assorbono acqua e sostanze in essa disciolte su tutta la superficie del corpo, motivo per cui non hanno radici e le escrescenze corporee che ricordano le radici servono solo come organi di attaccamento. A causa della necessità di condurre l'acqua dalle radici alle foglie, nasce un sistema vascolare. L'emergere delle piante sulla terra è uno dei momenti più grandi dell'evoluzione. È stato preparato dalla precedente evoluzione del mondo organico e inorganico.
DEVONIANO
Il Devon è il periodo dei pesci. Il clima devoniano era più fortemente continentale; la formazione di ghiaccio si verificò nelle regioni montuose del Sud Africa. Nelle zone più calde il clima cambiò verso una maggiore siccità e apparvero zone desertiche e semidesertiche.
Nei mari devoniani prosperavano i pesci. Tra questi c'erano pesci cartilaginei e apparvero pesci con uno scheletro osseo. In base alla struttura delle pinne, i pesci ossei si dividono in con pinne raggiate e con pinne lobate. Fino a poco tempo fa si credeva che gli animali con le pinne lobate si fossero estinti alla fine del Paleozoico. Ma nel 1938, un peschereccio consegnò un pesce del genere all'East London Museum e gli fu dato il nome di celacanto. Alla fine del Paleozoico, la fase più significativa nello sviluppo della vita fu la conquista della terra da parte di piante e animali. Ciò è stato facilitato dalla riduzione dei bacini marittimi e dall'innalzamento delle terre emerse.
Le tipiche piante sporali si sono evolute dalle psilofite: muschi, equiseti e pteridofite. Le prime foreste apparvero sulla superficie terrestre.
All'inizio del Carbonifero si verificarono un notevole riscaldamento e umidificazione. Nelle vaste valli e nelle foreste tropicali, in condizioni estive continue, tutto cresceva rapidamente verso l'alto. L'evoluzione ha aperto una nuova strada: la propagazione per seme. Pertanto, le gimnosperme hanno raccolto il testimone evolutivo e le piante di spore sono rimaste un ramo laterale dell'evoluzione e sono passate in secondo piano. L'apparizione dei vertebrati sulla terraferma risale al tardo devoniano, dopo i conquistatori della terra: le psilofite. A quel tempo, l'aria era già stata dominata dagli insetti e i discendenti dei pesci con le pinne lobate iniziarono a diffondersi sulla terra. Il nuovo metodo di movimento ha permesso loro di allontanarsi dall'acqua per qualche tempo. Ciò ha portato alla nascita di creature con un nuovo modo di vivere: gli anfibi. I loro rappresentanti più antichi - gli ittiosheg - furono scoperti in Groenlandia nelle rocce sedimentarie del Devoniano. Il periodo di massimo splendore degli antichi anfibi risale al Carbonifero. Fu durante questo periodo che gli stegocefali si svilupparono ampiamente. Vivevano solo nella parte costiera del territorio e non potevano conquistare le zone interne lontane dagli specchi d'acqua.
Grazie a queste caratteristiche strutturali, gli anfibi fecero il primo passo decisivo sulla terra, ma i loro discendenti, i rettili, ne divennero i completi padroni. Lo sviluppo di un clima arido nel periodo Permiano portò all'estinzione degli stegocefali e allo sviluppo dei rettili, nel cui ciclo vitale non esistono fasi associate all'acqua. A causa dello stile di vita terrestre, nei rettili sono sorte numerose aromorfosi importanti.
MESOZOICO
Il Mesozoico è giustamente chiamato l'era dei rettili e delle gimnosperme. Verso la fine del Mesozoico, nel corso di diversi milioni di anni, si verificò gradualmente un’estinzione di massa dei dinosauri. Il dominio dei dinosauri durante l'intera era geologica e la loro quasi estinzione alla fine dell'era costituiscono un grande mistero per i paleontologi. Nel Triassico sorsero i primi rappresentanti di animali a sangue caldo: piccoli mammiferi primitivi. Nel Giurassico, i rettili sono il secondo gruppo di animali che tenta di dominare l'ambiente aereo. C'erano due tipi di lucertole volanti: rhamphorhynchus e lucertole dalle ali larghe. Dalla straordinaria diversità dell'antica classe di rettili, oggi sono sopravvissute 6.000 specie. Questi sono rappresentanti di cinque rami evolutivi: tuataria, lucertole, serpenti, tartarughe, coccodrilli. Gli uccelli apparvero nel periodo Giurassico. Rappresentano un ramo laterale dei rettili che si sono adattati al volo. Il primo uccello del Giurassico, Archaeopteryx, aveva una somiglianza particolarmente forte con i rettili. Il periodo Cretaceo è così chiamato per l'abbondanza di gesso nei sedimenti marini di quel tempo. Era formato dai resti dei gusci di animali protozoari - foraminiferi. All'inizio del periodo Cretaceo si verificò il successivo grande cambiamento nell'evoluzione delle piante: apparvero piante da fiore (angiosperme). Questi cambiamenti aromorfi fornirono alle piante da fiore un progresso biologico nella successiva era Cenozoica. Hanno popolato ampiamente la Terra e sono caratterizzati da una grande diversità. Alcune delle loro forme sono sopravvissute fino ai giorni nostri: pioppi, salici, querce, eucalipti, palme.
Cenozoico
Cenozoico - l'era della nuova vita - il periodo di massimo splendore delle piante da fiore, degli insetti, degli uccelli e dei mammiferi.
Al tempo dei dinosauri, era conosciuto un gruppo di mammiferi: animali pelosi di piccole dimensioni che provenivano da teraspidi o animali simili a bestie. La viviparità, il sangue caldo, un cervello più sviluppato e la maggiore attività ad esso associata assicurarono così il progresso dei mammiferi, la loro ascesa all'avanguardia dell'evoluzione. Nel periodo terziario, i mammiferi presero una posizione dominante, adattandosi alle varie condizioni sulla terra, nell'aria, nell'acqua e, per così dire, sostituirono i rettili mesozoici. Nel Paleocene e nell'Eocene, i primi predatori si sono evoluti dagli insettivori, e da loro si sono ramificati i moderni gruppi di carnivori nell'Oligocene. Cominciarono a conquistare i mari. E anche i primi ungulati ebbero origine dagli antichi carnivori del Paleocene.
A causa dell'aridità di alcune zone apparvero le piante di cereali.
Già nella prima metà del periodo terziario erano emersi tutti gli ordini moderni di mammiferi e verso la metà del periodo erano diffuse le forme ancestrali comuni delle scimmie e degli esseri umani. Durante il periodo Quaternario si estinsero i mastodonti, i mammut, le tigri dai denti a sciabola, i bradipi giganti e i cervi della torba dalle grandi corna.
L'uomo si stabilì nel Vecchio Mondo almeno 500mila anni fa. Prima della glaciazione, i cacciatori si stabilivano fino alla Terra del Fuoco. Con lo scioglimento dei ghiacciai, i territori liberati dai ghiacciai furono ripopolati dall'uomo.
Circa 10.000 anni fa, nelle regioni temperate calde della Terra, iniziò l'addomesticamento degli animali e l'introduzione delle piante nella cultura. Iniziò la “rivoluzione neolitica”, associata al passaggio dell'uomo dalla raccolta e caccia all'agricoltura e all'allevamento del bestiame.
Lezione 6: Formazione della diversità biologica durante diversi periodi di sviluppo della biosfera
Scopo della lezione: una descrizione dei principali cambiamenti avvenuti nei continenti della Terra, nella sua flora e fauna nel corso della storia del nostro pianeta dalla sua comparsa ai tempi moderni.
Problemi trattati:
1. Era Archeana e Proterozoica
2.Introduzione al Paleozoico utilizzando l'esempio del Carbonifero
3. La scala e l'essenza delle differenze tra i periodi Carbonifero e Carbonifero.
4. La portata e l'essenza delle differenze tra la fibra di carbonio e l'era moderna.
5. Teoria della deriva dei continenti di A. Wagener e teoria della tettonica a placche.
6. Il ruolo degli organismi viventi nel creare le condizioni affinché la vita possa raggiungere la terra.
7. Un'idea del Mesozoico usando l'esempio del periodo Cretaceo.
8.Rivoluzione nella composizione della flora dovuta all'espansione delle angiosperme.
9. Fauna marina amante del calore di cefalopodi e fauna di dinosauri.
10. La comparsa di mammiferi placentari e uccelli di tipo moderno di organizzazione.
11. Era Cenozoica e antropogenia. L'aspetto dell'uomo. Lo sviluppo delle glaciazioni e il loro impatto sull'umanità. Principali tendenze nell'evoluzione della biosfera.
1. Questa conferenza descrive i principali cambiamenti avvenuti nei continenti della Terra, con la sua flora e fauna durante la storia del nostro pianeta dalla sua comparsa ai tempi moderni. Vengono indicati i principali percorsi di sviluppo attraverso i quali è passata la vita e individuati i suoi principali rappresentanti vissuti in diverse condizioni naturali e in diverse ere geologiche. Lo schema generale dell'evoluzione del mondo animale nell'arco di oltre un miliardo di anni è mostrato in Fig. 1. L'intero mondo animale si è sviluppato da antenati comuni: antichi organismi unicellulari primitivi (1). Da loro provenivano sia vari animali unicellulari (2, 3, 4) che multicellulari. Con lo sviluppo del mondo animale apparvero animali sempre più altamente organizzati. I doppi strati primitivi (13) hanno dato origine allo sviluppo di due diversi rami evolutivi. Inoltre, un ramo ha portato allo sviluppo di invertebrati superiori: molluschi, crostacei, insetti e l'altro allo sviluppo dei vertebrati. Pertanto, questi due gruppi di animali si sono sviluppati indipendentemente l'uno dall'altro. I numeri indicano vari gruppi di animali, sia esistenti che alcuni estinti, che sono indicati da cerchi con contorno nero.
Riso. 1. Schema di sviluppo animale. 1 - unicellulare primario; 2 - amebe; 3 - ciliati; 4 - flagelli; 5 - primi flagellati coloniali; 6 - spugne; 7 - multicellulare inferiore a due strati; 8,9, 10 - celenterati: polipi di corallo, idra, meduse; 11 - vermi piatti; 12 - nematodi; 13 - antichi ctenofori; 14 - ctenofori; 15 - anelli primitivi; 16,17,18 - molluschi: gasteropodi (lumaca, conchiglia bivalve), cefalopodi (calamari); 19 - crostacei; 20 - aracnidi; 21 - millepiedi; 22 - non insetti; 23 - vermi anellati (lombrico); 24 - anelli marini; 25 - gigli di mare; 26 - echinodermi; 27 – stella marina; 28 - cordati inferiori; 29 - lancetta (senza teschio); 30 - pesce antico; 31 - pesce moderno; 32 - pesce con pinne lobate; 33 - anfibi; 34 - antichi rettili (dinosauri); 35 - rettili; 36 - uccelli; 37 - mammiferi.
^ Ere Archeana e Proterozoica (dall'origine del pianeta a 540 milioni di anni fa). Queste ere durarono dalla formazione della Terra fino alla comparsa dei primi organismi multicellulari circa 540 milioni di anni fa. Le rocce più antiche a noi conosciute hanno solo 3,9 miliardi di anni, quindi si sa molto poco sulla giovinezza del nostro pianeta. Del resto anche queste rocce hanno subito trasformazioni così grandi nel corso di miliardi di anni che possono dirci poco di loro. Circa 2-3 miliardi di anni fa iniziarono a formarsi i nuclei dei continenti separati dall'acqua. Alla fine del Proterozoico si unirono nel primo supercontinente Pangea, che comprendeva l'Africa al centro, l'America, la placca europea e quella siberiana (russa) a nord e l'Antartide, l'Australia, l'India e l'Arabia a sud.
^ Era archeana. I primi resti e segni di attività di organismi viventi risalgono a 3,5 miliardi di anni fa (depositi in Sud Africa). La vita potrebbe apparire solo quando si creassero condizioni favorevoli per questa temperatura, prima di tutto favorevole. La materia vivente, tra le altre sostanze, è costituita da proteine. Pertanto, quando ebbe origine la vita, la temperatura sulla superficie terrestre dovette abbassarsi abbastanza da impedire la distruzione delle proteine. Molti ricercatori che studiano il problema dell'origine della vita sulla Terra ritengono che la vita abbia avuto origine in acque marine poco profonde a seguito di complessi processi fisici e chimici inerenti alla materia inorganica. Alcuni composti chimici si formano in determinate condizioni e la probabilità della formazione di composti organici complessi è particolarmente elevata per gli atomi di carbonio a causa delle loro caratteristiche specifiche. Ecco perché il carbonio è diventato il materiale da costruzione da cui, secondo le leggi della fisica e della chimica, sono emersi i composti organici più complessi. Le molecole non hanno raggiunto immediatamente il grado di complessità richiesto, quindi possiamo parlare di evoluzione chimica, il cui processo è stato piuttosto lento.
I primi organismi viventi potevano nutrirsi esclusivamente di sostanze organiche, erano cioè eterotrofi. Ma avendo esaurito le riserve di materia organica nel loro ambiente immediato, nel corso dell'evoluzione alcuni organismi (piante) hanno acquisito la capacità di assorbire l'energia dei raggi solari e, con il suo aiuto, dividere l'acqua nei suoi elementi costitutivi. Usando l'idrogeno, sono stati in grado di convertire l'anidride carbonica in carboidrati e di usarla per costruire altre sostanze organiche nei loro corpi (il processo di fotosintesi). Con l'avvento degli organismi autotrofi, iniziò l'accumulo di ossigeno libero nell'atmosfera e la quantità totale di materia organica sulla Terra iniziò ad aumentare drasticamente. Immediatamente dopo la formazione del nostro pianeta, l'atmosfera conteneva molto idrogeno ed elio, ma questi evaporarono gradualmente nello spazio e furono gradualmente sostituiti da metano, azoto e anidride carbonica, che furono rilasciati dalle rocce. E solo come risultato dell'apparizione e dell'attività degli organismi viventi nell'atmosfera, iniziò l'accumulo di ossigeno, che divenne necessario per l'ulteriore sviluppo della vita.
Gli organismi viventi di quel tempo potevano esistere esclusivamente in un ambiente introduttivo, poiché la colonna d'acqua riduceva gli effetti dannosi delle radiazioni ultraviolette provenienti dallo spazio, nonché una serie di sostanze nocive, il cui effetto tossico diminuiva una volta dissolto. Inoltre, le fluttuazioni significative della temperatura nell'acqua sono state attenuate. Alla fine dell'era Archeana gli esseri viventi erano divisi in procarioti ed eucarioti. Si presume che la grafite trovata nei sedimenti di quel tempo sia di origine organica e la sua quantità corrisponda alla quantità di materia vivente di quel tempo. La prima prova materiale dell'origine della vita furono le stromaloliti, strutture stratificate formate da cianobatteri.
2. Era proterozoica. In questo momento, l'ulteriore sviluppo degli esseri viventi continua: esiste una chiara divisione dei tre regni degli eucarioti in piante, funghi e animali. Particolarmente diffuse sono le alghe unicellulari; compaiono le prime alghe verdi pluricellulari e i primi funghi inferiori (1,4 miliardi di anni fa). Gli animali sono rappresentati da protozoi e in seguito vengono scoperti i primi organismi multicellulari, rappresentanti dei tipi di spugne e celenterati. Queste creature primitive non avevano ancora uno scheletro calcareo, ma occasionalmente si trovano impronte dei loro corpi. L'esistenza di creature viventi più grandi (vermi) è indicata da chiare impronte a zigzag - tracce di strisciamento, così come resti di "visoni" trovati nei sedimenti del fondale marino. Nel 1947, lo scienziato australiano R.K. Spriggs ha scoperto una fauna estremamente interessante nelle colline di Ediacara (Australia meridionale). Si è scoperto che la maggior parte delle specie animali della fauna ediacarana che esistevano 600 milioni di anni fa appartengono a gruppi precedentemente sconosciuti di organismi non scheletrici. Alcuni di loro appartengono agli antenati di meduse, spugne, artropodi, altri assomigliano a vermi: anellidi. La maggior parte degli animali di quel tempo conducevano uno stile di vita bentonico (molluschi), che si spiega con la concentrazione di piante e sostanze organiche sul fondo che servivano loro da cibo.
Nella fig. La figura 2 mostra alcuni organismi della fauna ediacarana.
Riso. 2. Proterozoico superiore: 1 alghe, 2 spugne, 3,6 fasciati di intestino (3 meduse, 6 coralli a otto raggi), 4,8 vermi dagli anelli, 5 echinodermi, 7 artropodi, 9- stromatoliti (formate da cianobatteri).
3. Era Paleozoica: periodo Cambriano (da 540 a 488 milioni di anni fa)
Questo periodo iniziò con una sorprendente esplosione evolutiva, durante la quale apparvero per la prima volta sulla Terra rappresentanti della maggior parte dei principali gruppi di animali conosciuti dalla scienza moderna. Il confine tra Precambriano e Cambriano è segnato da rocce che rivelano improvvisamente una sorprendente varietà di fossili di animali con scheletri minerali - il risultato dell'"esplosione cambriana" di forme di vita.
Nel periodo Cambriano, grandi distese di terra erano occupate dall'acqua e il primo supercontinente Pangea era diviso in due continenti: settentrionale (Laurasia) e meridionale (Gondwana). Si verificò una significativa erosione della terra, l'attività vulcanica fu molto intensa, i continenti affondarono e si sollevarono, provocando la formazione di banchi e mari poco profondi, che a volte si seccarono per diversi milioni di anni e poi si riempirono nuovamente d'acqua. In questo momento, le montagne più antiche apparvero nell'Europa occidentale (scandinava) e nell'Asia centrale (Sayan).
Tutti gli animali e le piante vivevano nel mare, tuttavia la zona intercotidale era già abitata da alghe microscopiche che formavano croste algali terrestri. Si ritiene che in questo periodo iniziarono ad apparire i primi licheni e funghi terrestri. La fauna di quel tempo, scoperta per la prima volta nel 1909 nelle montagne del Canada da C. Walcott, era rappresentata principalmente da organismi di fondo, come archeociati (analoghi dei coralli), spugne, vari echinodermi (stelle marine, ricci di mare, cetrioli di mare, ecc.). . ), vermi, artropodi (vari trilobiti, granchi a ferro di cavallo). Questi ultimi erano la forma più comune di esseri viventi dell'epoca (circa il 60% di tutte le specie animali erano trilobiti, che consistevano in tre parti: testa, busto e coda). Tutti si estinsero alla fine del periodo Permiano; dei granchi a ferro di cavallo, solo i rappresentanti di una famiglia sono sopravvissuti fino ad oggi. Circa il 30% delle specie del Cambriano erano brachiopodi, animali marini con conchiglie bivalvi, simili ai molluschi. Dai trilobiti passati alla predazione compaiono scorpioni di crostacei lunghi fino a 2 m, alla fine del periodo Cambriano apparvero i cefalopodi, compreso il genere dei nautilus, che è ancora conservato, e dagli echinodermi - cordati primitivi (tunicati e anesculati). L'apparizione della notocorda, che conferiva rigidità al corpo, fu un evento importante nella storia dello sviluppo della vita.
^ Era Paleozoica: periodi Ordoviciano e Siluriano (da 488 a 416 milioni di anni fa)
All'inizio del periodo Ordoviciano, gran parte dell'emisfero meridionale era ancora occupato dal grande continente Gondwana, mentre altre grandi masse terrestri erano concentrate più vicino all'equatore. L’Europa e il Nord America (Laurentia) furono ulteriormente allontanati dall’espansione dell’Oceano Giapeto. Dapprima questo oceano raggiunse una larghezza di circa 2000 km, poi cominciò nuovamente a restringersi man mano che le masse terrestri che compongono Europa, Nord America e Groenlandia cominciarono ad avvicinarsi gradualmente l'una all'altra fino a fondersi infine in un unico insieme. Durante il periodo siluriano, la Siberia “nuotò” verso l'Europa (si formarono le piccole colline kazake), l'Africa entrò in collisione con la parte meridionale del Nord America e, di conseguenza, nacque un nuovo supercontinente gigante, Laurasia.
Dopo il Cambriano, l'evoluzione non fu caratterizzata dall'emergere di tipi di animali completamente nuovi, ma dallo sviluppo di quelli esistenti. Nell'Ordoviciano si verificò la più grave inondazione della terra nella storia della terra, di conseguenza, la maggior parte di essa fu ricoperta da enormi paludi; artropodi e cefalopodi erano comuni nei mari. Appaiono i primi vertebrati senza mascelle (ad esempio, gli attuali ciclostomi - lamprede). Queste erano forme di fondo che si nutrivano di resti organici. Il loro corpo era ricoperto di scudi che li proteggevano dagli scorpioni crostacei, ma non c'era ancora uno scheletro interno.
Circa 440 milioni di anni fa si verificarono contemporaneamente due eventi significativi: la comparsa delle piante e degli invertebrati sulla terra. Nel Siluriano si verificò un significativo innalzamento delle terre emerse e un ritiro delle acque oceaniche. In questo momento, lungo le rive paludose dei bacini artificiali, nelle zone di marea, apparvero i licheni e le prime piante terrestri simili alle alghe - le psilofite. Come adattamento alla vita sulla terra compaiono un'epidermide con stomi, un sistema di conduzione centrale e un tessuto meccanico. Si formano spore con un guscio spesso, che le protegge dalla disidratazione. Successivamente, l'evoluzione delle piante è andata in due direzioni: briofite e piante portatrici di spore superiori, nonché piante portatrici di semi.
L'emergere degli invertebrati sulla terraferma è dovuto alla ricerca di nuovi habitat e all'assenza di concorrenti e predatori. I primi invertebrati terrestri furono rappresentati dai tardigradi (che sopportano bene l'essiccazione), dagli anellidi, e poi dai millepiedi, dagli scorpioni e dagli aracnidi. Questi gruppi derivano da trilobiti che spesso si ritrovavano sulle acque basse durante la bassa marea. Nella fig. La Figura 3 presenta i principali rappresentanti degli animali del Paleozoico inferiore.
Riso. 3. Paleozoico inferiore: 1-archeociati, 2,3-celenterati (2-coralli a quattro raggi, 3-meduse), 4-trilobiti, 5,6-molluschi (5-cefalopodi, 6-gasteropodi), 7-brachiopodi, 8, 9-echinodermi (9-crinoidi), 10-graptoliti (emacordati), 11 pesci senza mascelle.
Era Paleozoica: periodo Devoniano (da 416 a 360 milioni di anni fa)
Il periodo devoniano fu un periodo di grandi cataclismi sul nostro pianeta. Europa, Nord America e Groenlandia entrarono in collisione tra loro, formando l'enorme supercontinente settentrionale Laurasia. Allo stesso tempo, enormi masse di rocce sedimentarie furono spinte verso l'alto dal fondo dell'oceano, formando enormi sistemi montuosi nell'America settentrionale orientale (Appalachia) e nell'Europa occidentale. L'erosione delle catene montuose in aumento ha creato grandi quantità di ciottoli e sabbia. Questi formavano estesi depositi di arenaria rossa. I fiumi trasportavano montagne di sedimenti nel mare. Si formarono ampi delta paludosi, che crearono le condizioni ideali per gli animali che osarono compiere i primi, così importanti passi dall'acqua alla terra.
Tra gli animali marini invertebrati di questo periodo, la seconda metà dell'era Paleozoica, va segnalata la comparsa di nuovi predatori marini di ammoniti: cefalopodi con un guscio attorcigliato a spirale, spesso con una superficie riccamente scolpita, così come calamari e polpi. I vertebrati ricoperti da un guscio duro circa 400 milioni di anni fa hanno dato origine agli gnatostomi primitivi: pesci cartilaginei corazzati (placodermi). L'emergere di creature con potenti mascelle ossute (come il Dunkleosteus lungo 6 m) è spiegato dalla necessità di catturare attivamente il cibo e dal passaggio a uno stile di vita natatorio attivo. Successivamente, dagli gnatostomi corazzati apparvero pesci cartilaginei (squali, razze e chimere), i più comuni nei mari e nelle acque dolci sono i pesci ossei con pinne raggiate, le cui pinne sono lunghi raggi ossei, ora rari pesci polmonati (cioè aventi sia branchie che polmoni), così come i pesci con pinne lobate, che sono attualmente rappresentati da un genere relitto: il celacanto. I pesci con pinne lobate e i dipnoi sono le forme conservate dei pesci con pinne lobate: le loro pinne carnose hanno processi ossei alla base, da cui si estendono i raggi ossei.
Alla fine del Devoniano arrivarono sulla terra i vertebrati. Ciò è dovuto al cambiamento climatico e al prosciugamento dei corpi idrici poco profondi. I pesci con le pinne lobate, ancestrali dei vertebrati terrestri, capaci di respirare l'aria atmosferica e di strisciare da uno specchio d'acqua all'altro utilizzando le pinne, inizialmente lasciavano l'acqua solo per brevi periodi. Si muovevano male sulla terra, usando a questo scopo curve del corpo simili a serpenti (come se nuotassero sulla terra). Solo gradualmente gli arti accoppiati iniziarono a svolgere un ruolo sempre più importante nel movimento sulla terra, che nel tempo si trasformò da pinne in arti per la necessità di aggrapparsi al suolo e spingersi dal fondo. I primi anfibi apparsi 370 milioni di anni fa - acanthostega, ittiostega e stegocefali (lunghi 1-2 m) - avevano ancora molte caratteristiche simili ai pesci nella loro struttura. Grazie agli intensi processi di formazione del suolo e alle particolari condizioni climatiche, alla fine di questo periodo compaiono le foreste di pianura, formate da una varietà di equiseti, muschi e felci arborei, comparsi in questo periodo (380 milioni di anni fa). Inizia la diffusione degli invertebrati terrestri, principalmente artropodi.
^ Era Paleozoica: periodo Carbonifero (da 360 a 299 milioni di anni fa)
All'inizio del periodo Carbonifero (Carbonifero), la maggior parte del territorio terrestre era raccolto in due enormi supercontinenti: Laurasia a nord e Gondwana a sud. Durante il tardo Carbonifero, entrambi i supercontinenti si avvicinarono costantemente l'uno all'altro. Questo movimento spinse verso l'alto nuove catene montuose che si formarono lungo i bordi delle placche della crosta terrestre, e i bordi dei continenti furono letteralmente inondati da torrenti di lava in eruzione dalle viscere della Terra. Il clima si raffreddò notevolmente e mentre il Gondwana "nuotò" attraverso il Polo Sud, il pianeta subì almeno due glaciazioni.
Grazie al clima caldo e umido del periodo Carbonifero fiorirono piante spore arboree, i cui rappresentanti caratteristici erano licofite (sigillaria e lepidodendri alti 30-50 m), equiseti giganti (calamiti) e varie felci. In questo momento apparvero le prime piante da seme che si riproducono non mediante spore costituite da una singola cellula germinale, ma mediante semi multicellulari: felci da seme (pteridospermidi) e gimnosperme (corditi). Le piante da seme emergenti potrebbero stabilirsi in luoghi più asciutti, poiché le caratteristiche della loro riproduzione non sono legate alla disponibilità di acqua. Enormi foreste di vari alberi, che dopo la morte formavano spessi strati di torba, divennero la base per la formazione dei moderni depositi di carbone.
Tra gli animali di questo tempo, gli animali terrestri divennero i più evidenti. Nel periodo Carbonifero apparvero i primi insetti primitivi, che rappresentano gli organismi viventi più diversi (più di un milione di specie): scarafaggi, coleotteri (coleotteri), ortotteri (cavallette, grilli), ditteri (mosche, zanzare), libellule estinte , che raggiunsero dimensioni gigantesche (fino a 50 cm), si sviluppano anche altri artropodi (ragni e scorpioni). Esiste anche un'ampia varietà di anfibi con arti pronunciati, che avevano 5-8 dita. Verso la fine del periodo il clima diventa sempre più arido e continentale. Ciò stimolò l'emergere di un nuovo gruppo di animali: i rettili (rettili) circa 310 milioni di anni fa, che abitavano spazi più aridi, evitando concorrenza e predatori. Hanno sviluppato una nuova caratteristica evolutiva: fecondazione interna e sviluppo dell'embrione nell'uovo. Nello stesso periodo apparvero quattro sottoclassi di rettili, che differivano nella struttura del cranio: anapsidi completamente estinti (antenati delle tartarughe), lucertole simili ad animali (sinapsidi), che divennero gli antenati dei mammiferi, diapsidi molto diversi (lucertole, serpenti , coccodrilli, dinosauri e i loro discendenti - uccelli), rettili marini (ittiosauri) - parapsidi.
^ Era Paleozoica: periodo Permiano (da 299 a 251 milioni di anni fa)
Durante il periodo Permiano, il supercontinente Gondwana e Laurasia si avvicinarono gradualmente l'uno all'altro. L'Asia si scontrò con l'Europa, sollevando la catena montuosa degli Urali. E nel Nord America sono cresciuti gli Appalachi. Entro la fine del periodo Permiano, la formazione del gigantesco supercontinente Pangea fu completamente completata. Il Permiano vide il più grande ritiro del mare nella storia della Terra e l'attività vulcanica aumentò nuovamente. Si formarono grandi distese di terra e nelle regioni interne dei continenti il clima divenne fortemente continentale. Glaciazioni significative si sono verificate in quasi tutta l'Africa moderna, l'Australia e l'Antartide.
A quel tempo regnava un clima freddo e secco. Le vaste foreste paludose di carbone scomparvero, poiché quasi tutti i muschi giganti, gli equiseti e le felci, così come le cordaiti, si estinsero. Al loro posto apparvero e iniziarono a svilupparsi attivamente varie forme di gimnosperme: ginkgo, cicadee e conifere.
Riso. 4. Paleozoico superiore: 1-celenterati (coralli singoli e coloniali), 2,3-molluschi (2-gasteropodi, 3-cefalopodi (goniatite), 4-brachiopodi, 5,6-echinodermi (5 stelle marine, 6 gigli di mare ), 7-9 pesci (7 pinne, 8 gusci, 9 cartilaginei), 10 anfibi; 11-13 rettili (11-pelycosaurus, 12-pareiasaurus, 13-inostracevia), 14-18 piante ( 14-psilofite, 15-articolate (calamiti), 16-licofite (lepidodendri e sigillaria), 17-felce, 18-cordite).
Nel mondo animale, la classe dei rettili si sta sviluppando intensamente: i primissimi, i cotilosauri, sono diventati i predecessori di tutte le altre forme di rettili. Innanzitutto le lucertole (pelicosauri, che avevano una larga cresta cutanea per regolare la temperatura corporea). Poco dopo furono sostituiti dai terapsidi (probabili antenati dei mammiferi), che combinano nella loro struttura le caratteristiche di anfibi, rettili e mammiferi, nonché gli arcosauri (antiche lucertole). Alla fine del periodo Permiano si verificò l'evento di estinzione più significativo nella storia della Terra: scomparve circa il 90-95% delle specie animali e vegetali: grandi molluschi marini, trilobiti, pesci giganti (che raggiungono una lunghezza di 15 m), animali corazzati, grandi insetti e aracnidi si estinsero. Morirono anche molti anfibi, dopo di che non furono mai più un gruppo numeroso. 4 mondi animali e vegetali della seconda metà dell'era Paleozoica.
^ Era mesozoica: periodi Triassico e Giurassico (da 251 a 145 milioni di anni fa)
Il periodo Triassico nella storia della Terra segnò l'inizio dell'era Mesozoica, o "era della vita di mezza età". Prima di lui, tutti i continenti erano fusi in un unico gigantesco supercontinente, Pangea. Con l'inizio del Triassico, la Pangea iniziò gradualmente a disgregarsi e i processi di costruzione delle montagne iniziati nel Permiano continuano. Il clima a quei tempi era uguale in tutto il mondo. Ai poli e all’equatore le condizioni meteorologiche erano molto più simili di quanto lo siano oggi. Verso la fine del Triassico il clima divenne più secco. Laghi, fiumi e vasti mari interni cominciarono a prosciugarsi rapidamente e al loro posto si trovano ora depositi di sale e gesso. Vasti deserti si formarono nelle regioni interne dei continenti.
Iniziò l'era del dominio delle gimnosperme, che comprendeva cicadee, simili a felci e palme, conifere (abete, cipresso, tasso), ginkgo e benettidaceae - i predecessori delle angiosperme. Tutte queste piante formavano foreste secche. Nei mari si diffusero ammoniti, belemniti (gli antenati dei moderni polpi, seppie e calamari), coralli a sei raggi più avanzati, echinodermi, squali e pesci con le pinne raggiate che migrarono da corpi d'acqua dolce e apparvero e si moltiplicarono i bivalvi. Sulla terra si sviluppano una varietà di insetti, compresi quelli volanti; al posto degli antichi anfibi estinti, "vengono" i primi rappresentanti degli anfibi moderni: senza coda (rane, rospi), coda (tritoni e salamandre), senza gambe (cecilie - creature simili ai lombrichi lunghi 1,5 m) e agli Albanepreton già estinti. I rappresentanti moderni di questi organismi sono apparsi 50-70 milioni di anni fa.
Il periodo Mesozoico fu anche un'era di prosperità per i rettili. A poco a poco conquistarono tutti e tre gli elementi: acqua, terra e aria. In questo periodo (a partire da 220 milioni di anni fa) apparve un'ampia varietà di rettili. Gli arcosauri hanno dato origine a diverse linee evolutive: i primi tecodonti estinti, esistenti oggi (tre famiglie in totale), coccodrilli, pterosauri (rettili volanti) e dinosauri, questi ultimi divisi in due sottogruppi - lucertole hippy (sono divisi in erbivori - sauropodi - e carnivori - forme teropodi) e ornitischi, che erano vegetariani. Parallelamente a loro, si svilupparono i discendenti dei cotilosauri: tartarughe, apparse sulla Terra 210 milioni di anni fa e sopravvissute fino ad oggi, rettili marini (ittiosauri e plesiosauri simili a delfini, che ricordano un incrocio tra un coccodrillo, una foca e una giraffa ), teste a becco (è sopravvissuta solo una specie, che vive in Nuova Zelanda, - hatteria), squamose (varie lucertole e serpenti) e simili ad animali (terapsidi). Dai piccoli terapsidi, circa 225 milioni di anni fa, si sono evoluti mammiferi primitivi che somigliano a piccoli roditori (toporagni e ricci) e per tutto il Mesozoico, sviluppandosi, non superavano le dimensioni di un gatto. Successivamente furono sostituiti dai monotremi (proto-bestie), che combinano le qualità dei rettili e degli animali; ad oggi, in Australia sono sopravvissute solo 3 specie di tali animali: l'ornitorinco e 2 specie di echidna.
Durante il Giurassico il clima divenne caldo e umido, abbastanza uniforme, e si formarono estese paludi e laghi. Le felci predominavano nei luoghi umidi e ombrosi. Circa l'80% della flora del pianeta in questo momento era costituita da gimnosperme. E nella fauna di quel tempo, i più diffusi erano i rettili, che raggiungevano dimensioni gigantesche davvero da record. Tra loro c'erano brontosauri e diplodocus, che vivevano sulle rive dei bacini artificiali e raggiungevano i 25-30 metri di lunghezza e 20 tonnellate di massa, e tirannosauri bipedi predatori lunghi fino a 15 metri. I loro habitat erano dominati da lucertole volanti (pterosauri) con un'apertura alare fino a 12 metri e ittiosauri lunghi fino a 20 metri.Circa 150 milioni di anni fa, gli antichi uccelli si sono evoluti da una delle forme di dinosauri predatori, che si sono sviluppati in diverse direzioni in tutto il mondo. il periodo Cretaceo. Il rappresentante più famoso e ben descritto (10 scheletri) di uccelli antichi è l'Archaeopteryx (che significa "piuma antica"), il cui primo scheletro fu trovato nel 1861, diversi anni dopo l'avvento della teoria dell'evoluzione di Darwin.
^ Era mesozoica: periodo Cretaceo (da 145 a 65 milioni di anni fa)
Durante questo periodo, la superficie del nostro pianeta cominciò ad assumere un aspetto moderno: il Nord America si separò, la disintegrazione del Gondwana continuò e apparvero il Sud America, l'Africa, l'Australia e l'Antartide indipendenti. Al centro dell'Oceano Indiano c'era la placca dell'Hindustan. Tra i continenti meridionali e l'Eurasia rimaneva l'antico oceano Tetide. Il nome del periodo è associato alla scoperta di depositi sedimentari di gesso bianco in tutti i continenti, che è la roccia più caratteristica dell'epoca. I processi di costruzione delle montagne hanno avuto luogo nell’America occidentale e nell’Asia orientale.
A metà del periodo molte aree terrestri furono allagate.
Nel Cretaceo inferiore e medio sorsero un'ampia varietà di forme specializzate di rettili: stegosauri, pterodattili, mosasauri, ecc. Cominciò la diffusione degli uccelli, che avevano ancora i denti, come i rettili. A metà del Cretaceo apparvero le prime piante da fiore (angiosperme), originate probabilmente da alcuni antenati simili ai benettidi non più di 150 milioni di anni fa. Si svilupparono rapidamente e si adattarono a varie condizioni naturali. Circa 90 milioni di anni fa, le piante da fiore erano divise in due classi: dicotiledoni (che ora sono la maggioranza) e monocotiledoni (50mila specie in totale, compresi i cereali). Alla fine del periodo apparvero nuove forme più avanzate di mammiferi: marsupiali e placentati. Al confine tra il Mesozoico e il Cenozoico si verificò una catastrofe globale (molto probabilmente la caduta di un grande meteorite, il cui cratere fu trovato in Nord America nella penisola dello Yucatan). In questo momento, il 75% di tutte le specie che abitavano il pianeta si estinsero: tutti i dinosauri, gli pterosauri, tutti gli uccelli antichi (ad eccezione degli antenati dei moderni uccelli dalla coda a ventaglio), rettili marini, grandi molluschi (ammoniti e belemniti), coralli , organismi planctonici, la stragrande maggioranza delle gimnosperme (quindi in Attualmente questo gruppo di piante è rappresentato solo da conifere, cicadee e dall'unica specie relitta sopravvissuta di ginkgo).
I principali rappresentanti degli organismi viventi dell'era mesozoica sono mostrati in Fig. 5.
Riso. 5. Vita nel Mesozoico: 1-coralli a sei raggi, 2-echinodermi, 3-6-molluschi (3-bivalvi, 4-gasteropodi, 5-ammoniti, 6-belemniti), 7-archeopteryx, 8-11-terrestre dinosauri (8 -stegosaurus, 9-diplodocus, 10-triceratopo, 11-tirannosauro), 12-13-dinosauri acquatici (12-plesiosauro, 13-ittiosauro), 14,15-dinosauri volanti - pterosauri (14-rhamphorhynchus, 15- pteronodon), 16 - felci, 17 - benenetiti, 18 - cicadee, 19 - ginkgo, 20 - gimnosperme.
^ Era Cenozoica: periodo Paleogene (da 65 a 24,6 milioni di anni fa)
Il Paleogene segnò l’inizio dell’era Cenozoica. A quel tempo, i continenti erano ancora in movimento mentre il “grande continente meridionale” Gondwana continuava a disgregarsi. Il Sud America era ormai completamente tagliato fuori dal resto del mondo e trasformato in una sorta di “arca” galleggiante con una fauna unica di primitivi mammiferi. Africa, India e Australia si sono allontanate ancora di più l’una dall’altra. Durante il Paleogene, l'Australia era situata vicino all'Antartide. Il livello del mare si abbassò e nuove masse terrestri emersero in molte aree del globo.
L'inizio dell'era Cenozoica è associato alla grande costruzione montuosa alpina (quasi tutti i sistemi montuosi più alti del mondo sorsero in questo periodo). Durante l'era Cenozoica si verificarono numerose glaciazioni continentali, che coprirono vaste aree (soprattutto nell'emisfero settentrionale).
All'inizio del Paleogene, su gran parte del pianeta si sviluppò un clima tropicale e subtropicale. Nella prima metà di questo periodo si formò in Europa la flora tropicale cosiddetta Poltava, che sostituì le gimnosperme ed era rappresentata da varie palme (sabal, nipa), felci, ficus, magnolie, allori, alberi di cannella, mirti, ecc. Continuarono a svilupparsi anche le conifere (tassi e sequoie). Foreste e boschi erano molto diffusi. Non è un caso che la maggior parte degli animali fossero abitanti delle foreste. I marsupiali e i mammiferi placentari si sono evoluti in parallelo. Tuttavia i primi sopravvissero solo in Australia, in alcune isole dell'Oceano Pacifico e un po' in Sud America. Ciò è dovuto al fatto che questi continenti si separarono presto dal resto, quando i placentari non si erano ancora sviluppati lì. Tra questi ultimi, i carnivori derivarono dagli insettivori e gli ungulati si evolsero per nutrirsi di vari alimenti vegetali, che divennero un'ampia varietà di mammiferi; includono gli equidi (apparsi 55 milioni di anni fa, diffusi ampiamente, ma in gran parte estinti e ora rappresentati da sole tre famiglie: cavalli, tapiri e rinoceronti), gli artiodattili (attualmente fiorenti e molto diversificati: ippopotami, cammelli, giraffe, cervi, maiali, ecc.), proboscidati (apparvero un po' più tardi e formarono diverse forme (dinotherium, mammut), ma sopravvissero solo due generi: elefanti africani e indiani), cetacei (balene, delfini), sirene (che ora sono sull'orlo del di estinzione), ecc. Tra gli animali marini è da segnalare la diffusione di nuove forme di molluschi (tra cui polpi e calamari giganti), ricci di mare, crostacei (granchi, aragoste) e pesci ossei.
Nella seconda metà del Paleogene il clima diventa più continentale (compaiono le prime calotte polari nell'Artico e nell'Antartico). La flora di Poltava in Europa è sostituita al nord dalla flora di Turgai, rappresentata da specie decidue: querce, faggi, betulle, ontani, pioppi, aceri, oltre a conifere. Le foreste lasciarono il posto alle savane e ai cespugli. La maggior parte dei grandi mammiferi viveva lungo le rive di fiumi e laghi. Si trattava di rinoceronti, tapiri, brontoteri, enormi indicatherium (più di 8 m di lunghezza), maiali predatori giganti (entelodonti - più di 3 m di lunghezza), cervi dalle grandi corna (apertura delle corna 3 m). La storia dello sviluppo degli equidi è interessante; il loro antenato era Hyracotherium, delle dimensioni di un cane; nel Terziario vivevano principalmente nel Nord America, ma in seguito morirono lì e furono riportati lì solo durante l'insediamento dell'America da parte degli europei . Nell'era Cenozoica (più tardi 60 milioni di anni fa), in seguito alla diffusione degli animali erbivori, apparvero e si moltiplicarono i predatori, tra cui insettivori (talpe, pipistrelli), mustelidi (lontre marine, tassi), orsi e pinnipedi (foche, leoni marini ) e manguste (cacciatori di serpenti) e iene (spazzini). Ma i più caratteristici sono i felini e i lupi. Potevano cacciare gli animali più grandi grazie alla comparsa di potenti zanne lunghe fino a 20 cm (gatti dai denti a sciabola, ad esempio Smilodon). Il mondo degli uccelli moderni, apparso 65-60 milioni di anni fa, era molto vario: nandù (struzzi), gru (gru, otarde), anseriformi (oche, anatre, cigni, ecc.), Gufi (gufi, gufi reali). fu facilitata dall'esistenza di numerosi insetti, frutti e semi di piante da fiore. A causa dell'assenza di nemici seri, esistevano i diatryma: grandi rapaci che correvano alti fino a 2,5 m, gufi alti 1 m, pellicani con un'apertura alare di 6 m 60-55 milioni di anni fa, una nuova fase nello sviluppo degli anfibi iniziò, si svilupparono serpenti e lucertole, roditori diffusi (2000 specie), il cui numero ora rappresenta circa la metà di tutti i mammiferi. Questi includono scoiattoli (scoiattoli e castori), ghiri, topi (criceti, arvicole, topi e ratti, le ultime due forme emergono solo nel mezzo del Neogene), istrici, maiali e un ordine separato e più antico di lagomorfi.
Era Cenozoica: periodo Neogene (da 24,6 a 2,6 milioni di anni fa)
Durante il Neogene, i continenti erano ancora “in marcia”, e durante le loro collisioni si verificarono una serie di grandiosi cataclismi. L'Africa si è "schiantata" contro l'Europa e l'Asia, dando origine alla comparsa delle Alpi. Quando l’India e l’Asia si scontrarono, si sollevarono le montagne dell’Himalaya. Allo stesso tempo, le Montagne Rocciose e le Ande si formarono mentre altre placche giganti continuavano a spostarsi e scivolare l’una sull’altra. Tuttavia, l’Australia e il Sud America rimasero isolati dal resto del mondo e ciascuno di questi continenti continuò a sviluppare la propria fauna e flora uniche.
Nel Neogene la vegetazione arbustiva delle foreste e dei prati viene sostituita dalla vegetazione della steppa e della savana e si formano i primi semideserti e deserti. Appaiono comunità di erba e carice; alberi e arbusti si trovano sotto forma di isole di nocciolo, betulla, noce, ginepro, frassino, acero, pino, ecc.; salici, pioppi e ontani crescono lungo le rive di fiumi e laghi. In questo momento, gli animali - abitanti degli spazi aperti (la cosiddetta fauna di Hipparion) divennero particolarmente diffusi: cavalli primitivi (Hipparions), antilopi, giraffe, tori, elefanti (un'ampia varietà), rinoceronti, che divennero vittime dei denti a sciabola gatti (Mahairodus e successivamente Smilodon), iene, orsi e lupi primitivi. Sono molto diffusi gli uccelli giganti che corrono, così come gli avvoltoi, i condor, i corvidi, gli anseriformi e altri. Il Neogene identifica un'ampia varietà di primati, apparsi circa 60 milioni di anni fa e all'inizio dello sviluppo degli antropoidi. Ora si conoscono circa 200 specie di scimmie: proscimmie (lemuri, tarsi), scimmie inferiori (scimmie dal naso largo in Sud America e uistitì nel Vecchio Mondo), antropoidi (scimpanzé, gorilla, oranghi) e relativi ominidi (umani). Hanno tutti caratteristiche comuni: un paio di ghiandole mammarie, unghie al posto degli artigli, pollice opponibile, occhi lungimiranti, cervello e comportamento altamente sviluppati. Le scimmie sono emerse 20-25 milioni di anni fa. I loro antichi rappresentanti estinti erano Dryopithecus (antenati dei gorilla), Sivapithecus (antenati di oranghi e gibboni), Oreopithecus e Ouranopithecus - antenati di scimpanzé e ominidi. Nella fig. La Figura 6 mostra i principali animali e piante caratteristici dell'era Cenozoica.
Riso. 6. Organismi viventi sia del Paleogene che del Neogene: 1-coralli a sei raggi, 2,3 molluschi (2-bivalvi, 3-gasteropodi), 4-crostacei (granchio), 5,6-pesci (5 ossa, 6 cartilaginei - squalo) , 7 uccelli (Anseri), 8-13 mammiferi (8 artiodattili (Eohippus), 9 tigri dai denti a sciabola (Smilodon), 10 oddattili (Hipparion), 11 indicatherium, 12 dinotherium, 13 lemuri), 14 - palme, 15 conifere, 16 piante da fiore (querce).
Era Cenozoica: periodo dell'Antropocene (da 2,6 milioni di anni fa ai giorni nostri)
All'inizio di questo periodo, la maggior parte dei continenti occupava la stessa posizione in cui si trova oggi, e per farlo alcuni di essi dovevano attraversare metà del globo. Uno stretto ponte terrestre collegava il Nord e il Sud America. L'Australia si trovava sul lato opposto della Terra rispetto alla Gran Bretagna. Enormi calotte glaciali si stavano estendendo attraverso l’emisfero settentrionale. Il mondo era nella morsa di una grande glaciazione terminata 10.000 anni fa. Il clima si riscaldò, i ghiacciai si ritirarono (i loro resti sono ora rappresentati dalle calotte polari nell'Artico e nell'Antartico) e arrivò il momento del periodo di massimo splendore della razza umana.
Riso. 7. Vita nell'Antropocene: 1,2-molluschi (1-gasteropodi, 2-cefalopodi - calamari), 3-pesci, 4,5-cetacei (4-balene, 5-delfini), 6-cervi dalle grandi corna, 7 mammut, 8 rinoceronti, 9 orsi delle caverne, 10 homo sapiens, 11 uccelli, 12 piante da fiore - betulla, 13 piante di conifere - abete rosso e pino.
In Eurasia, a causa della glaciazione, la vegetazione della tundra e della taiga era diffusa (fino alla Francia, al nord della Spagna, all'Italia, ecc.). Per l'Europa si distinguono tre periodi di glaciazione: Likhvin, Dnepr e Valdai. La fauna era rappresentata da bisonti, orsi delle caverne, mammut, rinoceronti lanosi, ecc. (la cosiddetta fauna mammut). Circa 2 milioni di anni fa apparve per la prima volta l'Homo habilis (Africa orientale) e iniziò lo sviluppo degli ominidi, che sono rappresentati da tre successive forme fossili di esseri umani: habilis, erectus e sapiens. La flora e la fauna hanno acquisito un aspetto moderno. Riso. 7 rappresenta animali e piante dall'uomo moderno all'antico, e in Fig. 8 le principali fasi dell'antropogenesi e le caratteristiche di ciascuna di esse nello sviluppo biologico e sociale dell'uomo.
Riso. 8. Le principali tappe dell'evoluzione umana.
Il futuro della Terra
Gli scienziati stanno considerando scenari per l'ulteriore sviluppo del nostro pianeta e della vita su di esso. Dipendono da fenomeni specifici che possono influenzare lo sviluppo della Terra.
1) Innanzitutto, la vita del nostro Sole non è infinita; tra circa 4-5 miliardi di anni resterà a corto di idrogeno. Si espanderà fino alle dimensioni di una gigante rossa e “inghiottirà” tutti i pianeti vicini del sistema solare. Questo è il processo più probabile, ma non avverrà molto presto.
2) L'attività umana attiva può portare a seri cambiamenti. Già adesso gli esseri umani possono modificare alcuni sistemi ecologici e influenzare i processi geologici. E l’uso delle armi nucleari può portare a conseguenze irreparabili quando i rapporti tra diverse aree geografiche vengono gravemente interrotti.
3) È del tutto possibile che la Terra entri in collisione con un corpo cosmico: un asteroide o una cometa. In questo caso, a seconda delle dimensioni dell'oggetto che cade sulla Terra, potrebbe verificarsi una catastrofe di natura regionale o globale. Un tipico esempio di tale evento è
G.B. Mikhnenko
Compiti differenziati per il lavoro indipendente nelle lezioni di biologia sull'argomento "Insegnamento evolutivo"
Recentemente, la pratica scolastica ha incluso metodi e sussidi didattici più efficaci che aiutano a migliorare l’attività cognitiva degli studenti.
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Di seguito sono riportate solo alcune delle varie opzioni di test e compiti indipendenti sull'argomento "Insegnamento evolutivo", che consentono il monitoraggio sia attuale che finale delle conoscenze degli studenti.
Test “Dottrina evolutiva. Sviluppo del mondo biologico"
1. L'evoluzione è:
A - l'idea dei cambiamenti e delle trasformazioni delle forme degli organismi;
B - spiegazione dei cambiamenti storici nelle forme degli organismi viventi da catastrofi globali;
B - sviluppo storico irreversibile e in una certa misura diretto della natura vivente;
G è una sezione della biologia che fornisce una descrizione di tutti gli organismi esistenti ed estinti.
2. La forza trainante e guida dell’evoluzione è:
A - divergenza di caratteristiche;
B - diversità delle condizioni ambientali;
B - adattabilità alle condizioni ambientali;
G - selezione naturale dei cambiamenti ereditari.
3. L'unità del processo evolutivo è:
A - individuale;
B - popolazione;
B - mutazione;
G - vista
4. Il materiale per i processi evolutivi è:
A - eterogeneità genetica della popolazione;
B - caratteristiche acquisite;
5. L'inizio dell'evoluzione biologica è associato alla comparsa sulla Terra di:
A - forme di vita precellulari - virus;
B - biopolimeri;
G - sistemi a fasi separate.
6. Con la selezione stabilizzante, le caratteristiche degli organismi non cambiano, poiché:
R - i geni che determinano queste caratteristiche non cambiano; B - le condizioni ambientali non cambiano;
B - la selezione preserva i tratti utili ed elimina i tratti dannosi in determinate condizioni;
D - I “fossili viventi” sono conservati.
7. Qualsiasi idoneità degli organismi è relativa, perché:
A - la vita finisce con la morte;
B - c'è una lotta per l'esistenza;
D - Gli adattamenti non possono portare alla formazione di una nuova specie.
8. Un esempio di aromorfosi è:
A - colorazione protettiva;
B - appiattimento del corpo del pesce di fondo;
D - adattamento dei fiori all'impollinazione.
9. Il progresso biologico implica:
A - aumento dell'organizzazione complessiva;
B - aumento del numero di specie;
G - alto livello di metabolismo.
Rispondere alle domande
La domanda dovrebbe risvegliare i pensieri dello studente, eliminare la giustapposizione nella risposta, costringerlo a fornire il materiale essenziale principale e, se necessario, utilizzare le varie conoscenze acquisite nell'esperienza di vita. Le domande utilizzate durante il sondaggio di prova non possono essere le stesse del sondaggio in classe. Dovrebbero essere formulati in modo tale che gli studenti possano fare un uso più ampio del materiale dagli argomenti della sezione del test, i concetti di base nella loro risposta, mostrare le loro relazioni, lo sviluppo e trarre conclusioni pratiche e ideologiche.
Dare una definizione del concetto di “sistema biologico”. La “specie”, la “popolazione”, l’“individuo” possono essere considerati un sistema biologico?
Molte specie animali esibiscono rigidi rituali comportamentali per l'incrocio. Spiega perché tali rituali sono associati a una delle caratteristiche importanti della specie: il suo isolamento riproduttivo.
Descrivi brevemente le principali disposizioni della teoria di Charles Darwin. Nome:
a) materiale per l'evoluzione;
b) il motore dell'evoluzione;
c) il risultato dell'evoluzione.
Perché il numero in eccesso di prole di specie selvatiche di piante e animali è associato alla selezione naturale e alla lotta per l'esistenza? Quale forma di lotta per l’esistenza è più importante per l’evoluzione?
Determina quale forma di evoluzione ha portato all'emergere di somiglianze nelle forme di volo degli animali:
a) scoiattolo marsupiale; b) ala lanosa; c) scoiattoli volanti. Spiegare il motivo di questo fenomeno.
Identificare i principi dei cambiamenti filogenetici negli organi e le loro funzioni sui seguenti oggetti: a) fusto di cactus;
b) arti della rana volante di Giava;
c) pinne da pinguino;
d) cambiamenti nel cuore dei vertebrati durante l'evoluzione.
Scopri l'origine delle spine nelle seguenti specie vegetali:
a) crespino;
b) acacia;
c) biancospino;
d) more. Come si possono chiamare questi organi?
Confronta i tentacoli del pesce d'ambra, del polpo e dell'idra. Spiegare la loro origine. Come si chiamano questi organi?
"Utilizzo delle lettere"
I compiti per identificare la sequenza di eventi che si verificano nella natura vivente consentono di testare la capacità degli studenti di stabilire connessioni tra fenomeni, processi e oggetti. Il completamento di questi compiti richiede operazioni mentali complesse: trovare gli elementi necessari, determinarne la sequenza e costruire la risposta nel suo insieme. Agli studenti vengono forniti 5 elementi corretti di una risposta a una domanda e devono costruire una risposta da essi. Fornirò alcuni esempi di tali compiti.
Usando le lettere, scrivi la risposta agli elementi forniti per giustificare la conclusione che una popolazione è un'unità di evoluzione.
R. C'è una lotta per l'esistenza e la selezione naturale nella popolazione.
B. I cambiamenti ereditari si verificano costantemente negli individui di una popolazione.
B. I cambiamenti ereditari si diffondono nella popolazione a seguito dell'incrocio e questa diventa eterogenea.
D. In una popolazione, sopravvivono e lasciano prole solo gli individui con cambiamenti ereditari utili in determinate condizioni.
D. A poco a poco, sotto l'influenza delle forze motrici dell'evoluzione, la popolazione cambia e diventa l'antenato di una nuova specie.
Dagli elementi proposti, utilizzando le lettere, compongono una risposta alla domanda: come si forma l'adattamento all'ambiente?
R. A causa dell'eterogeneità degli individui nella popolazione, si verifica una lotta per l'esistenza.
B. A causa della variabilità ereditaria e riproduttiva, la popolazione è eterogenea.
B. La selezione naturale opera in una popolazione eterogenea.
D. Senza variabilità ereditaria, la selezione non può avvenire.
D. In una popolazione, gli individui con cambiamenti ereditari utili in condizioni specifiche sopravvivono e lasciano prole.
Dagli elementi proposti, utilizzando le lettere, comporre una risposta alla domanda: come avviene la formazione di nuove specie in natura?
R. Come risultato della lotta per l'esistenza e della selezione naturale, vengono preservati gli individui con cambiamenti ereditari utili in determinate condizioni ambientali.
B. I cambiamenti ereditari si accumulano nelle popolazioni.
B. Dopo molte generazioni, le popolazioni cambiano; i loro individui non si incrociano con individui di altre popolazioni.
D. Le popolazioni possono diventare geograficamente o ecologicamente isolate.
D. Sorge una nuova specie.
Dettato terminologico
È difficile per gli studenti ricordare i termini usati per caratterizzare le direzioni dell'evoluzione, quindi è consigliabile condurre dettati su questo argomento. Ad esempio, vengono forniti piccoli dettati per memorizzare i termini e padroneggiare i concetti di aromorfosi, idioadattamento, degenerazione, progresso biologico, regressione biologica.
I cambiamenti evolutivi che causano un aumento generale dell’organizzazione, un aumento dell’intensità dell’attività vitale, forniscono vantaggi significativi nella lotta per l’esistenza e rendono possibile la transizione verso un nuovo ambiente sono chiamati ………
Una riduzione delle dimensioni della popolazione, un restringimento del suo areale, una diminuzione del numero di specie è caratteristico di ………….
Antiche felci e antichi rettili si estinsero molti milioni di anni fa, avendo intrapreso il sentiero …………..
Piccoli cambiamenti evolutivi che portano all'emergere di adattamenti nelle popolazioni a determinate condizioni di vita sono chiamati ………….
A differenza dell'aromorfosi, l'idioadattamento non è accompagnato da un cambiamento nelle caratteristiche fondamentali dell'organizzazione o da un aumento generale del suo livello, ma è caratterizzato da particolari...
L'aumento del numero degli individui di una popolazione, l'espansione del suo areale, la formazione di nuove popolazioni, l'accelerazione della formazione di nuove specie sono caratteristici di......
Elimina le cose inutili
Opzione n. 2
Esempi di idioadattamenti nelle piante: a) comparsa della fotosintesi, b) adattamenti dei fiori all'impollinazione incrociata, c) adattamenti dei frutti e dei semi alla dispersione, d) mosaico fogliare.
Opzione n. 3
Esempi di aromorfosi: a) il verificarsi di sangue caldo negli uccelli, b) la formazione di colorazione protettiva negli insetti, c) il verificarsi della fotosintesi, d) il verificarsi della respirazione polmonare.
Opzione n. 5
Esempi di idioadattamenti: a) colorazione del corpo per adattarla al colore del substrato nei pesci che vivono sul fondo, b) diversi tipi di becco negli uccelli a causa dei diversi metodi di approvvigionamento del cibo, c) l'emergere del sangue caldo nei mammiferi.
Poiché il grado di difficoltà dei compiti varia, questi possono essere utilizzati per il lavoro individuale con gli studenti in base alla loro preparazione.
Si consiglia di utilizzare attività che richiedono letteratura aggiuntiva o una grande quantità di tempo per il lavoro indipendente a casa.
Sto introducendo un sistema di crediti nella pratica dell'insegnamento della biologia al liceo, secondo il quale svolgo diverse prove tematiche durante l'anno accademico. In questo modo è possibile effettuare un controllo tematico delle conoscenze degli studenti su singoli argomenti o blocchi più ampi di conoscenze su più argomenti, verificare il livello di assimilazione da parte degli studenti delle scuole superiori dell'intero sistema di conoscenze e superare le principali svantaggio: punteggio per la conoscenza di una gamma limitata di problemi.
Per condurre un simile test viene assegnata un'intera lezione. Per evitare falsificazioni delle risposte, vengono preparate diverse versioni dei compiti, che devono essere composte in modo tale da poter implementare un approccio differenziato durante la verifica delle conoscenze. A tale scopo, vengono compilati compiti di vari gradi di complessità: un gruppo di compiti è a un livello obbligatorio per tutti gli studenti da padroneggiare e l'altro è a un livello avanzato.
Un sistema di diverse domande, diagrammi, tabelle riassuntive, compiti situazionali, disegni, test di vari livelli di complessità e rapporti creativi rendono le tecniche e i metodi di lavoro vari e interessanti.
I compiti proposti possono essere utilizzati sia in lezioni tradizionali (apprendimento di nuovo materiale, ripetizione, ecc.), sia in lezioni non standard condotte sotto forma di discussioni, conferenze, giochi di lavoro. Alcuni dei compiti proposti sono adatti anche per attività extrascolastiche: quiz, serate, olimpiadi.
G.B. Mikhnenko
Insegnante di biologia della Scuola Secondaria dell'Istituto Educativo Comunale n. 54 con approfondimento di materie sociali e umanitarie
2. Stadi iniziali dell'evoluzione biologica
L'apparizione di una cellula primitiva significò la fine dell'evoluzione prebiologica degli esseri viventi e l'inizio dell'evoluzione biologica della vita.
I primi organismi unicellulari ad apparire sul nostro pianeta furono batteri primitivi privi di nucleo, cioè procarioti. Come già indicato, si trattava di organismi unicellulari, privi di nucleo. Erano anaerobi, perché vivevano in un ambiente privo di ossigeno, ed eterotrofi, perché si nutrivano di composti organici già pronti del "brodo organico", cioè sostanze sintetizzate durante l'evoluzione chimica. Il metabolismo energetico nella maggior parte dei procarioti avveniva in base al tipo di fermentazione. Ma gradualmente il “brodo biologico” è diminuito a causa del consumo attivo. Quando fu esaurito, alcuni organismi iniziarono a sviluppare metodi per formare macromolecole biochimicamente, all'interno delle cellule stesse con l'aiuto di enzimi. In tali condizioni, le celle in grado di ricevere la maggior parte dell'energia richiesta direttamente dalla radiazione solare si sono rivelate competitive. Il processo di formazione della clorofilla e della fotosintesi ha seguito questo percorso.
La transizione degli esseri viventi alla fotosintesi e al tipo di alimentazione autotrofa fu un punto di svolta nell'evoluzione degli esseri viventi. L'atmosfera terrestre cominciò a “riempirsi” di ossigeno, che era veleno per gli anaerobi. Pertanto, molti anaerobi unicellulari morirono, altri si rifugiarono in ambienti privi di ossigeno - paludi e, mentre si nutrivano, non rilasciarono ossigeno, ma metano. Altri ancora si sono adattati all'ossigeno. Il loro meccanismo metabolico centrale era la respirazione dell'ossigeno, che ha permesso di aumentare la resa di energia utile di 10-15 volte rispetto al tipo di metabolismo anaerobico: la fermentazione. Il passaggio alla fotosintesi fu un processo lungo e fu completato circa 1,8 miliardi di anni fa. Con l'avvento della fotosintesi, sempre più energia proveniente dalla luce solare si è accumulata nella materia organica della Terra, accelerando il ciclo biologico delle sostanze e l'evoluzione degli esseri viventi in generale.
In un ambiente di ossigeno si formarono gli eucarioti, cioè organismi unicellulari con un nucleo. Questi erano già organismi più avanzati con capacità fotosintetica. Il loro DNA era già concentrato nei cromosomi, mentre nelle cellule procariotiche la sostanza ereditaria era distribuita in tutta la cellula. I cromosomi eucariotici erano concentrati nel nucleo della cellula e la cellula stessa si stava già riproducendo senza cambiamenti significativi. Pertanto, la cellula figlia degli eucarioti era quasi una copia esatta della cellula madre e aveva le stesse possibilità di sopravvivenza della cellula madre.
Educazione delle piante e degli animali.
La successiva evoluzione degli eucarioti fu associata alla divisione in cellule vegetali e animali. Questa divisione avvenne nel Proterozoico, quando la Terra era abitata da organismi unicellulari.
Dall'inizio dell'evoluzione, gli eucarioti si sono sviluppati duplicemente, cioè avevano contemporaneamente gruppi con nutrizione autotrofa ed eterotrofa, che garantivano l'integrità e una significativa autonomia del mondo vivente.
Le cellule vegetali si sono evolute per ridurre la capacità di movimento a causa dello sviluppo di una dura membrana di cellulosa, ma per utilizzare la fotosintesi.
Le cellule animali si sono evolute per aumentare la loro capacità di muoversi e migliorare la loro capacità di assorbire ed espellere i prodotti alimentari.
La fase successiva nello sviluppo degli esseri viventi era la riproduzione sessuale. È nato circa 900 milioni di anni fa.
Un ulteriore passo nell'evoluzione degli esseri viventi si verificò circa 700-800 milioni di anni fa, quando apparvero organismi multicellulari con corpi, tessuti e organi differenziati che svolgono funzioni specifiche. Si trattava di spugne, celenterati, artropodi, ecc., imparentati con animali multicellulari.
Per tutto il Proterozoico e all'inizio del Paleozoico, le piante abitavano principalmente mari e oceani. Queste sono alghe verdi e marroni, dorate e rosse. Successivamente, molti tipi di animali esistevano già nei mari del Cambriano. Successivamente si specializzarono e migliorarono. Tra gli animali marini di quel tempo c'erano crostacei, spugne, coralli, molluschi e trilobiti.
Alla fine del periodo Ordoviciano cominciarono ad apparire i grandi carnivori, oltre ai vertebrati.
L'ulteriore evoluzione dei vertebrati andò nella direzione di animali simili a pesci con la mascella. Nel Devoniano cominciarono ad apparire i dipnoi - anfibi e poi insetti. Il sistema nervoso si è sviluppato gradualmente come conseguenza del miglioramento delle forme di riflessione.
Una fase particolarmente importante nell'evoluzione delle forme viventi è stata l'emergere di organismi vegetali e animali dall'acqua alla terra e un ulteriore aumento del numero di specie di piante e animali terrestri. In futuro, è da loro che nascono forme di vita altamente organizzate. L'emergere delle piante sulla terra iniziò alla fine del Siluriano e la conquista attiva della terra da parte dei vertebrati iniziò nel Carbonifero.
Il passaggio alla vita nell'aria ha richiesto molti cambiamenti da parte degli organismi viventi e presupponeva lo sviluppo di adattamenti adeguati. Ha aumentato drasticamente il tasso di evoluzione della vita sulla Terra. L'uomo è diventato l'apice dell'evoluzione degli esseri viventi. La vita nell'aria ha “aumentato” il peso corporeo degli organismi, l'aria non contiene sostanze nutritive, l'aria trasmette luce, suono, calore in modo diverso dall'acqua e la quantità di ossigeno in essa contenuta è maggiore. Era necessario adattarsi a tutto questo. I primi vertebrati ad adattarsi alle condizioni di vita sulla terra furono i rettili. Le loro uova venivano fornite di cibo e ossigeno per l'embrione, ricoperte da un guscio duro e non avevano paura di seccarsi.
Circa 67 milioni di anni fa, gli uccelli e i mammiferi acquisirono un vantaggio nella selezione naturale. Grazie alla natura a sangue caldo dei mammiferi, hanno rapidamente guadagnato una posizione dominante sulla Terra, che è associata alle condizioni di raffreddamento del nostro pianeta. A quel tempo, era il sangue caldo a diventare il fattore decisivo per la sopravvivenza.
Garantiva una temperatura corporea costantemente elevata e un funzionamento stabile degli organi interni dei mammiferi. La viviparità dei mammiferi e l'alimentazione dei loro piccoli con il latte sono stati un fattore potente nella loro evoluzione, consentendo loro di riprodursi in una varietà di condizioni ambientali. Il sistema nervoso sviluppato ha contribuito a una varietà di forme di adattamento e protezione degli organismi. Ci fu una divisione degli animali carnivori in ungulati e predatori, e i primi mammiferi insettivori segnarono l'inizio dell'evoluzione degli organismi placentari e marsupiali.
La fase decisiva nell'evoluzione della vita sul nostro pianeta è stata l'emergere dell'ordine dei primati. Nel Cenozoico, circa 67-27 milioni di anni fa, i primati si dividevano in scimmie inferiori e grandi, che sono i più antichi antenati dell'uomo moderno. I prerequisiti per l'emergere dell'uomo moderno nel processo di evoluzione si sono formati gradualmente.
All'inizio c'era uno stile di vita da gregge. Ha permesso di gettare le basi della futura comunicazione sociale. Inoltre, se negli insetti (api, formiche, termiti) la biosocialità portava alla perdita dell'individualità, allora negli antichi antenati dell'uomo, al contrario, sviluppava i tratti individuali dell'individuo. Questa è stata una potente forza trainante per lo sviluppo della squadra.
Ryadov) N.I. Vavilov portò alla formulazione di ipotesi sull'evoluzione basate su modelli, piuttosto che su variabilità casuale (nomogenesi di L.S. Berg, batmogenesi di E.D. Kop, ecc.). Negli anni '20 e '40, l'interesse per le teorie selezioniste rinacque nella biologia evoluzionistica grazie alla sintesi della genetica classica e della teoria della selezione naturale. La risultante teoria sintetica dell’evoluzione...
I sistemi di classificazione di K. Linneo, l'allevamento di piante e animali, l'anatomia comparata, l'embriologia comparata, la biochimica comparata sono ipotesi che insieme costituiscono una teoria abbastanza fondata. 3. La dottrina evoluzionistica delle cadute libere Il concetto stesso di nomogenesi e gli argomenti a favore del fatto che, contrariamente a Darwin, l'evoluzione non è affatto un processo casuale, ma un processo naturale in dettaglio...
