Для понимания эволюции жизни и экологических условий, в которых происходили ее важнейшие события, важно иметь ясное представление об основных этапах геологической истории Земли и совместной эволюции растительного и животного мира.
Вся геологическая история Земли делится на эры, а те, в свою очередь, на периоды.
Названия эр греческие (например, протерозой - эра ранней жизни). Названия периодов отражают либо наименование местностей, где впервые были обнаружены ископаемые останки древних растений и животных этого периода (например, юрский период палеозойской эры происходит от названия горного массива Юра на юге Франции), либо другие особенности периода (например, формирование запасов каменного угля в каменноугольном периоде).
Катархей и архей (древнейшая эра)
Катархей (эра позже древнейшей) начинается 5 млрд лет т.н. возникновением Земли как небесного тела.
3,5 млрд лет т.н. (по геологическим меркам чрезвычайно быстро) на Земле появляются первые живые клетки. С возникновением первых живых организмов начинается древнейшая эра - архей. В архее последовательно возникают 3 поколения прокариот - бактерии-анаэробы, бактерии-фотосинтетики и бактерии-аэробы (или окислители) и соответственно важнейшие биохимические процессы: анаэробное дыхание (или гликолиз), фотосинтез и, наконец, аэробное, или кислородное, дыхание.
В конце архея, 2 млрд лет т.н., в результате симбиоза 3 видов прокариот возникают первые эукариотические клетки. При этом анаэробные прокариоты дают начало основной клетке-носителю, бактерии-фотосинтетики превращаются в хлоропласты, а бактерии-окислители - в энергетические станции клетки - митохондрии.
Таким образом, архей заканчивается появлением первых эукариотических клеток.
Крупнейшие ароморфозы архея - возникновение жизни, появление прокариотических клеток, возникновение фотосинтеза, бескислородного и кислородного дыхания, появление первых эукариотических клеток.
Протерозой (эра ранней жизни) 2 млрд-600 млн лет т.н. (2 млрд-590 млн лет т.н.)
В протерозое жизнь как в растительном, так и в животном царстве развивается только в воде. Происходит быстрое развитие эукариот. Около 1,5 млрд лет т.н. от первых примитивных эука-риот возникает общий предок растений и животных - древнее жгутиковое. По современным представлениям жгутики, так же как митохондрии и хлоропласты, произошли от каких-то древних свободноживущих прокариот.
От древнего жгутикового возникают два важнейших царства живых организмов - растения и животные.
Эволюция растений направлена на переход от одноклеточных подвижных форм к одноклеточным неподвижным, а затем к многоклеточным неподвижным формам - нитчатым и пластинчатым водорослям. Утрата растениями подвижности в процессе эволюции связана с полным переходом их к автотрофному питанию за счет фотосинтеза и потерей способности к гетеротрофному питанию. Возникающие в конце протерозоя водоросли - это низшие растения, не имеющие дифференцированных органов и тканей.
Эволюция животных в протерозое идет значительно более высокими темпами. В отличие от растений, животные в процессе эволюции утрачивают хлоропласты и полностью переходят к гетеротрофному питанию (т.е. питанию готовыми органическими веществами). В связи с необходимостью активного поиска источников пищи животные не только не утрачивают подвижности, а наоборот, совершенствуют опорно-двигательную систему и механизмы, управляющие движением.
Из одноклеточных подвижных форм вначале возникают подвижные колониальные жгутиковые - однослойные животные, не имеющие дифференцированных органов и тканей, затем 2-слой-ные и 3-слойные животные с дифференцированными тканями (3 зародышевых слоя впоследствии дадут начало различным типам тканей и у человека). Из среднего зародышевого слоя, который впервые появился у примитивных плоских червей, развиваются мышцы и опорные ткани, связанные с активным передвижением.
Последние 50 млн лёт протерозоя - венд - период очень бурного развития животного мира: в этот период возникают все типы беспозвоночных животных, за исключением хордовых, в том числе губки, кишечнополостные, членистоногие, моллюски.
Крупнейшие ароморфозы протерозоя - возникновение многоклеточное (около 1 млрд лет т.н.), диплоидности и полового процесса. У животных появляются дифференцированные органы и ткани, возникает опорно-двигательная и нервная система.
Бурный эволюционный прогресс животных связан с полным переходом их к гетеротрофному питанию и возникающей в связи с этим необходимостью совершенствования опорно-двигательной системы и управляющей ее работой нервной системы.
Растения в протерозое переходят от одноклеточных подвижных форм к одноклеточным неподвижным, а затем к многоклеточным неподвижным формам. Однако все растения протерозоя - это низшие растения (водоросли), не имеющие дифференцированных органов и тканей.
Крупнейшие ароморфозы протерозоя - возникновение царства растений и царства животных. Появление многоклеточности и полового процесса у растений и животных. Появление всех типов беспозвоночных.
Палеозой (эра древней жизни) 600-250 млн лет т.н. (590-248 млн лет т.н.)
Палеозойская эра - одна из самых бурных в истории развития жизни на Земле. В течение палеозоя как в царстве растения, так и в царстве животные происходят крупнейшие эволюционные изменения.
Палеозой делится на 6 периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь.
Кембрий 600-500 млн лет т.н. (590-505 млн лет т.н.)
Климат кембрия - умеренный, материки - низменные.
В кембрии жизнь развивается практически только в воде. На суше обитают лишь бактерии и сине-зеленые водоросли. Благодаря их деятельности начинается образование почвы, подготовившее выход на сушу многоклеточных растений и животных.
Это время pacifeema водорослей и беспозвоночных. Большинство ученых считает, что именно в кембрии появляются первые примитивные хордовые типа ланцетника.
Крупнейший ароморфоз кембрия - появление первых примитивных хордовых.
Ордовик 500-450 млн лет т.н. (505-438 млн лет т.н.)
Климат ордовика - мягкий, моря мелководные. Континенты в основном плоские. Площадь морей по сравнению с кембрием увеличилась.
В ордовике, так же как и в кембрии, жизнь развивается в основном в воде.
Царство растения представлено водорослями.
Важнейшим событием в царстве животные является прогрессивное развитие хордовых. От примитивных хордовых типа ланцетника возникают хордовые с хрящевым скелетом, напоминающие представителей современного класса круглоротые - миног и миксин, а затем бесчелюстные панцирные «рыбы» - щитковые. По типу питания щитковые были фильтраторами.
Предполагают, что в ордовике, около 450 млн лет т.н., на суше появились разнонитчатые водоросли типа калеохете, которые стали предками первых сосудистых растений - риниофитов.
Крупнейший ароморфоз ордовика - появление хордовых, имеющих хрящевой скелет (щитковых).
Силур 450-400 млн лет т.н. (438-408 млн лет т.н.)
В результате интенсивных горообразовательных процессов в силуре значительно увеличивается площадь суши. По сравнению с ордовиком климат становится более сухим.
В силуре, около 430 млн лет т.н., на суше появляются первые сосудистые растения - риниофиты (или псилофиты). Тело риниофитов еще не имело дифференцированных органов - у них не было ни листьев, ни корней, фотосинтез осуществляли голые безлистные стебли. Однако в связи с выходом на сушу у риниофитов появляются хорошо развитые покровная и проводящая ткани.
В Силуре впервые выходят на сушу не только растения, но и животные. Это представители типа членистоногих - паукообразные, внешне напоминавшие скорпионов. Членистоногие оказались первыми животными, вышедшими на сушу, потому что уже имели сформированные ходильные конечности и наружны:: скелет, являющийся опорой тела и защитой от высыхания.
В силуре происходит и важнейший ароморфоз животных типа хордовых - в пресноводных водоемах от бесчелюстнь хордовых с хрящевым скелетом возникают первые челюстнъ.-: рыбы.
Крупнейшие ароморфозы силура - выход на сушу расте ний (риниофиты) и животных (членистоногие); появление челюстных рыб.
Девон 400-350 млн лет т.н. (408-360 млн лет т.н.)
В девоне происходит поднятие суши. Площадь морей сокращается. Климат становится еще более сухим. Появляются пустынные и полупустынные области.
В начале девона происходит еще одно важное событие в царстве растений - около 370 млн лет т.н. появляются мхи.
Часть водоемов в Девоне пересыхает, и рыбы вынуждены либо впадать в спячку и дышать в этот период легкими (двоякодышащие рыбы), либо переползать по суше в другой водоем (кистеперые рыбы). Эволюционный прогресс хордовых связан с последним направлением развития. Кистеперые рыбы оказались способны перемещаться по суше, поскольку в связи с придонным образом жизни, связанным с недостатком кислорода, у них уже развились легкие и мясистые плавники для перемещения по дну водоема.
К концу девона от кистеперых рыб возникают первые земноводные - стегоцефалы.
Крупнейшие ароморфозы девона: в царстве растения - появление папоротникообразных (папоротников, хвощей и плаунов), мхов и голосеменных; в царстве животные - появление кистеперых рыб и первых земноводных - стегоцефалов.
Карбон (каменноугольный период) 350-300 млн лет т.н. (360-286 млн лет т.н.)
В карбоне климат становится влажным и теплым. Сезонные колебания температуры невелики. Значительная часть современных континентов залита мелководными морями. Во влажном и теплом климате достигают исключительного расцвети высшие споровые (папоротникообразные) - папоротники, хвощ;-: и плауны. На громадных территориях они образуют заболоченные леса, в которых доминируют древовидные плауновидные липидодендроны (высотой до 40 м), древовидные папоротники (высотой 20-25 м) и гигантские хвощи - каламиты (высотой 8-10 м). Из отмерших стволов этих деревьев позднее образуются запасы каменного угля.
Во влажном и теплом климате основные недостатки споровых растений - размножение, связанное с водой, и плохо приспособленный к существованию в засушливых условиях свободно живущий гаметофит - не важны. В то же время мелкие, легкие споры, в отличие от тяжелых семян голосеменных, прекрасно переносятся ветром. Поэтому, хотя голосеменные появились еще в девоне, в каменноугольном периоде доминируют не голосеменные, а споровые. Одновременно со споровыми - «земноводными» растениями, чье размножение связано с водой, в карбоне доминируют и земноводные животные (амфибии), размножение которых также связано с водой.
В конце карбона от земноводных возникают значительно лучше приспособленные к жизни на суше пресмыкающиеся, или рептилии.
В карбоне появляются и первые летающие насекомые -потенциальные опылители растений. Наиболее интересное из-них - гигантская стрекоза меганевр с размахом крыльев до 1,5 м.
Крупнейшие ароморфозы карбона - появление пресмыкающихся и летающих насекомых.
Обитали в морях.
Некоторые животные вели оседлый образ жизни, другие перемещались по течению. Были широко распростра-нены и активно передвигались двустворчатые, брюхоногие моллюс-ки , кольчатые черви , трилобиты. Появились первые представители позвоночных животных — панцирные рыбы, у которых не было челюсти. Панцирные считаются далёкими предками современных круглоротых, миног, миксин.
В горных отложениях найдены остатки присущих кембрийскому периоду простейших , губок, кишечнополостных , ракообразных , сине-зелёных и зелёных водорослей , а также споры растений, произраставших на суше.
В ордовикском периоде расширились площади морей, в них увеличилось многообразие зелёных, бурых, красных водорослей, головоногих и брюхоногих моллюсков. Усиливается образование коралловых рифов, сокращается многообразие губок, а также некоторых двустворчатых моллюсков.
Климат
В силурийском периоде усиливаются процессы горообразования , площадь суши увеличивается. Климат становится сравнительно сухим и тёплым. В Азии происходили мощные вулканические процессы. В горных отложениях найдены окаменелые отпечатки кишечнопо-лостных животных и низкорослого псилофита.
Животные
Климат
В девонском периоде продолжается уменьшение площади морей и увеличение и разделение суши. Климат становится умеренным. Значительная часть суши превращается в пустыни и полупустыни.
Животные
Животные
Условия пермского периода были крайне неблагоприятными для земноводных. Большая часть их вымерла, это событие получило название «Массовое пермское вымирание». Более мелкие представители земновод-ных укрылись в болотах и отмелях. Борьба за существование и естественный отбор в условиях сухого и более или менее холодного климата вызвали изменения в отдельных группах земноводных, из которых затем произошли пресмыкающиеся.
Массовое пермское вымирание
Крупное морское вымирание произошло на границе палеозоя и мезозоя . Его причины можно связать с успехами наземной растительности по части закрепления почв. Как раз незадолго до того появились засухоустойчивые хвойные, которые впервые, смогли заселить внутренние части материков и уменьшили их размыв.
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Задачи: Изучение проблем филогенетики и закономерностей эволюции органического мира, позволяющий раскрыть пути использования исторического подхода к изучению явлений живой природы. Дать научное объяснение истории развития животного и растительного мира с применением новейших технологий позволяющие показать разнообразие и многообразие древней жизни.
Образовательная задача: Добиться усвоения учащимися знаний доказательств макроэволюции основных направлений и путей исторического развития живой природы, главных ароморфозов и идиоадаптаций в мире растений и животных.
Воспитательные задачи: Использовать доказательства эволюции для отстаивания взглядов на реальность исторического развития живой природы и продолжить формирование научного мировоззрения учащихся при раскрытии картин эволюции органического мира, выявление противоречивого характера этого процесса.
Развивающие задачи: Формирование умения выявлять основные ароморфозы и идиоадаптации в мире растений и животных, раскрыть причинно-следственные связи между путями и направлениями эволюции, дать материалистическое объяснение исторических изменений живой природы. Развитие творческой активности учащихся используя новейшие технологии.
Тип урока: Комбинированный (проблемный)
Метод: Дидактический
Оборудование: компьютер, таблица, рисунки, полезные ископаемые.
Ход урока
1 . Закрепление изученного материала.
Здравствуйте.
На прошлом уроке мы с Вами начали изучать очень интересную и важную тему «Развитие жизни на Земле».
Какую эру Земли и основные направления эволюции мы изучали?
Сейчас наша с вами задача состоит в том, чтобы закрепить изученный материал. 4 ученика работают за компьютером, где они выполняют домашнее тестовое задание на 5-10 мин. А с остальными работаем устно- фронтальный опрос.
Тест (компьютер):
- Какова длительность архейской эры
а.900 млн лет
б.3500 млн лет
в. 2000 млн лет - Каков возраст архейской эры
а. 2000 млн лет
б. 3500 млн лет
в. 900 млн лет - Ароморфозы в архейской эре
а. становление фотосинтеза
б. кислородное дыхание
в.половой процесс
г. многоклеточность - Как называется архейская эра
а. эра ранней жизни
б.древнейшая жизнь
в.древняя жизнь - К чему открывает ароморфоз широкий простор
а. дивергенции
б.биологическому прогрессу
в.дегенерации
г.идиоадаптации
Работа с классом:
- По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды.
- Расскажите, как и как возникли первые живые организмы.
- Какие важные ароморфозы произошли в архейскую эры. Какое это имело значение для развития жизни на Земле.
- Когда и в, результате, каких процессов появился в атмосфере Земли кислород. Как это, отразилось,на развитие жизни.
- Объясните одновременно существование различных способов дыхания, питания, размножения и простых и сложных организмов.
- Какова идиоадаптация архейской эры.
- По какому принципу шло развитие архейской эры. Докажите.
- Приведите примеры живого мира архейской эры.
Подвести итоги тестового задания и опроса домашнего задания.
3. Новая тема.
Объяснение с использованием компьютера. Презентация по теме « Развитие жизни в протерозойской и палеозойской эрах»
Учащиеся записывают новую тему урока в тетрадях «« Развитие жизни в протерозойской и палеозойской эрах».
На границе архейской и протерозойской эр произошло усложнение строения и функций организмов, что положило начало биологической эволюции. Протерозойская эра длилась 2000 млн лет.
Каков ландшафт протерозойской эры, где сосредоточена жизнь.
Климат: Стал более суровым, ледниковый покров распространился почти по всей планете.
Суша: Была безжизненной, но по берегам начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий, водорослей и грибов. Господствовали сине-зеленые водоросли, сменившиеся обилием зеленых водорослей, в том числе и многоклеточных, которые в эволюционном отношении были более совершенными по способу питания, размножения и строения(листья, стебель, корень). Но все же жизнь была сосредоточена в воде.
Проследить эволюцию протерозойской эры сложно, т.к. происходил процесс перекристаллизации осадочных пород и уничтожения органических остатков. В результате сохранились остатки бактерий, водорослей, грибов, низших беспозвоночных и низших хордовых.
Крупным шагом было появление организмов с:
- 2-х сторонней симметрией тела(передний, задний отдел, левая и правые стороны, спинная и брюшная поверхности, каждая из которых выполняет свою функцию.
- Многоклеточность.
Как называется гипотеза о возникновении многоклеточных организмов и кем она была создана?
Какой живой организм был взят за основу гипотезы многоклеточности, какие ткани образовались и какие функции они выполняли?.
Отсюда делаем вывод, что ароморфозы – 3-хслойное тело червеобразной формы, у которых появились новые органы- это новообразование, от них произошли членистоногие давшие начало древним хордовым.
Каковы ароморфозы растений и животных протерозойской эры?
Заполните таблицу (заполняется учащимися)
Третья очень важная эра Земли – протерозойская эра- эра древней жизни, возраст ее оставляет 570 млн. лет, а длилась она330 млн.лет, она состоит из 6 периодов (см. таблицу)
Вспомнив главные ароморфозы архейской и протерозойской эр, подведите итог этой жизни? (в течение примерно 3-х млрд. лет жизнь на Земле под влиянием движущих сил эволюции достигла разнообразия и была в основном сосредоточена в воде)
Действительно, в начале палеозойской эры растения населяют в основном моря, но уже в ордовике и силуре появляются первые наземные растения –псилофиты.
Рассмотрите ландшафт этого периода, каковы его особенности.
Как вы думаете, чем можно объяснить освобождение суши от воды и гибель многих водорослей.
Рассмотрите рисунок первого наземного растения- псилофита и выявите черты приспособленности к новой среде. (наличие тканей защищающие клетку от высыхания, проводящая воду сосудистая система, поддерживающая тело в вертикальном положении, наличие корнеподобных выростов укрепляющие растение в воде)
Назовите предков псилофитов.
Дальнейшая эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствовалась система.
Но, к сожалению, в засушливом девоне псилофиты исчезают и появляются хвощи, плауны и папоротникообразные, которые в связи с влажным и теплым климатом достигли большого развития в каменноугольном периоде, в это время также появились и голосеменные растения произошедшие от семенных папоротников.
Как вы думаете сравнивая наземные растения палеозойской эры, от какого растения произошли папоротники.
Почему естественный отбор действовал в направлении сохранения папоротникообразнных.
Только ли по пути идиоадоптации шло дальнейшее развитие папоротникообразных.
Учащиеся просматривают презентацию о растениях палеозойской эры.
Задание: Заполните таблицу - ароморфозы растений.
Ароморфозы растений :
Животный мир палеозойской эры развивался очень бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигла жизнь в морях. В кембрийском периоде - это все основные типы животных (кроме хордовых) – это губки, кораллы, иглокожие, моллюски, громадные хищные ракоскорпионы, панцерники.
Затем в ордовике произошел ароморфоз- появление челюстей с помощью которых челюстноротые захватывали пищу и выжили панцирников.
Каков характер взаимоотношения панцирниками и челюстноротыми.
Эволюция животных палеозоя шла по пути ароморфоза, идиоадаптации, прогресса и регресса.
В силурийском периоде на сушу вместе с первыми наземными растениями – псилофитами, вышли первые дышащие воздухом животные- членистоногие пауки, скорпионы, многоножки.
В девонских морях обитали двоякодышащие рыбы- поэтому этот век называют «веком рыб». Они могли дышать атмосферным воздухом (плавательный пузырь), но в основном жилив воде.
Какие рыбы осуществили выход на сушу.
Как передвигались.
Каков климат девонского периода и почему именно этот период способствовал появление кистеперых рыб (работа с учебником)
Кистеперые дали начало первым земноводным – стегоцефалам, которые достигли расцвета в каменноугольном периоде. Они разделились (дивергировали) на несколько групп от мелких, питавшиеся беспозвоночными до крупных рыбоядных хищников. Сохранилась та группа которая потерпела большие изменения:
- Возникло внутреннее оплодотворение
- Яйцо-запас желтка и плотная оболочка
- Развитие зародыша в яйце на суше.
- роговой покров.
Это особенности пресмыкающихся в пермского периода – которых называли котилозаврами. Они были травоядными и хищниками(зверозубые ящеры). От этой группы в дальнейшем п произошли рептилии и млекопитающие.
Какие ароморфозы животного мира характерны для этой эры.
Заполните таблицу (один ученик работает у доски, а остальные в тетради)
Ароморфозы животных:
Возникновение челюстей
Легочное дыхание
Строение плавников
Внутреннее оплодотворение- яйцо
Эволюция кровеносной системы
Появление крупных систематических групп.
Приведите примеры идиоадаптаций палеозойской эры.
По какому пути шло развитие палеозойской эры.
4. Закрепление.
Решение кроссворда (работа за компьютером).
- Назовите первого представителя земноводных
- В каком периоде исчезают псилофиты
- Назовите идиоадаптацию к недостатку кислорода в воде.
- Назовите крупный ароморфоз в эволюции позвоночных.
- Как называется форма эволюции благодаря которой стегоцефалы разделились на большое число форм.
- Какой период называют «век рыб»
- Первые наземные растения.
- В каком периоде достигает наибольшего расцвета наземная растительность.
- Назовите группу, животных от которых произошли рептилии и млекопитающие.
Подвести итог работы.
5. Домашняя работа: выучить параграф и ответить на вопросы.
Палеозойская эра в кембрийский период была представлена организмами, обитающие преимущественно в водной среде. Большое распространение получили крупных размеров многоклеточные бурые и зеленые водоросли.
Переход растений к жизни на сушу
В силурийский, а возможно, еще в ордовикский или кембрийский период в каких-то популяциях зеленых водорослей, обитавших во временно пересыхавших водоемах, в результате ароморфоза сформировались ткани, возникшие впервые у наземных растений - псилофитов.
Псилофиты - сборное название. Они имели небольшие размеры, не выше полуметра, со стеблевидной наземной частью и корневищем, от которого отходили ризоиды. Иные из них еще очень напоминали водоросли, другие уже несли признаки, сближающие их с мохообразными и папоротникообразными растениями.
Произрастание растений на суше было возможным, так как небольшой слой почвы был уже сформирован деятельностью бактерий, синезеленых водорослей и простейших. К этому времени появились и грибы, также своей жизнедеятельностью способствовавшие почвообразованию.
Морская фауна
В морях кембрийского, ордовикского, силурийского периодов обитали простейшие, губки, кишечнополостные, членистоногие, моллюски, иглокожие, низшие хордовые. В силурийский период появляются наиболее примитивные позвоночные - круглоротые. У них еще нет челюстей, но благодаря ароморфозу появляется череп и позвонки. В девонский период имел место расцвет щитковых из класса круглоротых.
В эволюции позвоночных - снова существенное повышение организации. В черепе появился челюстной аппарат, давший им возможность активно охотиться, схватывать добычу. Это способствовало в процессе естественного отбора повышению организации нервной системы, органов чувств, совершенствованию инстинктов. Из современной фауны наиболее близки к этим древнейшим рыбам - акулы и скаты.
Появились и кистеперые рыбы. Немногочисленные их представители в настоящее время обнаружены в Индийском океане, у берегов Африки. Кистеперые рыбы, обитавшие в пересыхающих водоемах, в девонский период осуществили важный шаг в эволюции животных - выход на сушу.
Первыми наземными позвоночными были древнейшие земноводные стегоцефалы - потомки кистеперых рыб. Скелет плавников кистеперых гомологичен скелету пятипалой конечности. У стегоцефалов, как и у современных земноводных, яйца и личинки могли развиваться лишь в воде, поэтому они вынуждены были обитать лишь вблизи водоемов.
Повышение организации наземных растений
В девонский период у растений произошел важный ароморфоз: развивается специальный аппарат для всасывания минеральных растворов (корень); как основной орган ассимиляции углекислого газа формируется лист. Таким образом, появилась дифференцировка на стебель, листья и корень. Первыми листостебельными растениями были мхи. Родство их с водорослями и псилофитами обнаруживается в том, что их протонема сходна с зелеными водорослями, вместо корней - ризоиды, оплодотворение происходит в водной среде. В девонский период от псилофитов произошли высшие споровые: плауны, хвощи, папоротники. У них появились хорошо сформированные корни, но для размножения им необходима вода, в которой передвигаются половые клетки.
Расцвет папоротникообразных
В растительном мире произошел еще один ароморфоз - появление семенных папоротников. Семя снабжено наружной кожурой, предохраняющей от неблагоприятных условий, а внутри накапливается питательный материал. Семенным растениям для оплодотворения вода не нужна, что обеспечило им завоевание суши.
Климат наступившего каменноугольного периода был теплым, влажным. Атмосфера содержала большой процент углекислого газа. Это способствовало пышному развитию папоротникообразных и, как следствие, периоду их расцвета. Некоторые хвощи достигали высоты 30 метров.
Роль растений в выходе животных на сушу
Развитие наземной растительности благоприятствовало формированию почв. Из остатков растительности того периода образовался каменный уголь. В нем оказалась как бы законсервированной значительная часть углерода атмосферы. В результате интенсивного фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, атмосфера обогатилась кислородом. Изменением химического состава атмосферы была подготовлена возможность заселения суши животными.
Первые наземные животные
Климат каменноугольного периода способствовал также расцвету земноводных (стегоцефалов). На суше врагов у них еще не было, а многочисленные черви и членистоногие, особенно паукообразные и насекомые, заселившие сушу, служили обильной пищей. В результате дивергенции и идиоадаптаций существовали многочисленные виды стегоцефалов. Некоторые из них достигали гигантских размеров (до 47м в длину).
Смена климата
В конце каменноугольного, и особенно во время пермского периода, климат изменился, стал сухим. Это повлекло вымирание папоротникообразных и земноводных. Лишь из немногочисленных популяций тех и других сформировались выжившие виды. В большинстве своем сохранившиеся папоротникообразные растения и земноводные представлены видами небольшой величины, обитающих во влажных местах. От стегоцефалов произошли не только земноводные, но и пресмыкающиеся.
Адаптация к новым условиям
Происхождение пресмыкающихся связано с ароморфозами, обеспечивающими размножение на суше: внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, покрытом плотной оболочкой, защищающей его от иссушающего действия воздуха. Внутри оболочек развивающегося яйца накапливается жидкость, в которой, как в аквариуме, происходит развитие зародыша. Это позволило пресмыкающимся завоевать все среды обитания: сушу, воздух и вторично переселиться в воду.
Прогрессу пресмыкающихся способствовало развитие рогового покрова, предохраняющего от высыхания, более совершенное развитие легких, кровеносной системы, конечностей, головного мозга. Все это дает основание признавать пресмыкающихся первыми настоящими наземными позвоночными.
Палеозойская эра состоит из шести периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон (каменноугольный), пермь.
Кембрий. Название происходит от местности, где впервые обнаружили геологические пласты с остатками организмов. Климат кембрия был теплый, на суше не было почвы, поэтому жизнь развивалась в водной среде. На суше встречались только бактерии и синезеленые водоросли. В морях свободно плавали зеленые диатомовые, золотистые водоросли, а красные, бурые водоросли были прикреплены ко дну. В начальный период кембрия смывающиеся с суши соли повышали соленость морей, особенно концентрацию кальция, магния. Морские животные свободно поглощали поверхностью тела минеральные соли. Появились трилобиты - древние представители членистоногих, по форме тела похожие на современных мокриц. Минеральные соли, которые впитывались в их тело, образовывали снаружи хитиновый панцирь. У самого дна моря свободно плавали трилобиты с хитиново- панцирным телом, разделенным на 40-50 отделов (рис. 39).
Рис. 39. Фауна раннего палеозоя (кембрий, ордовик, силур): 1 - колония археоцит; 2 -- скелет силурийского коралла; 3 - медузы; 4 - раковины силурийских головоногих моллюсков; 5 - плеченогие; 6 - трилобиты - примитивнейшие ракообразные (кембрий)
В кембрийский период появились различные виды губок, кораллов, моллюски, морская лилия, позднее морской еж. Этот период также называют периодом развития беспозвоночных.
Ордовик (название дано по имени племени, жившего когда-то на месте обнаружения ископаемых останков). В море продолжали развиваться бурые, красные водоросли, трилобиты. Появились предки современных осьминогов, кальмаров - головоногие улитки (моллюски), а также плеченогие, брюхоногие моллюски. В геологических пластах найдены предки современных миног, миксин - скелет бесчелюстных позвоночных. Тело и хвостовая часть их были покрыты плотной чешуей.
Силур (по названию племени). В связи с началом активных горообразовательных процессов изменилось распределение моря и суши, размеры суши увеличились, появились первые позвоночные. В морях жили огромные ракоскорпионы -хищные членистоногие, достигавшие 2 м в длину, имевшие 6 пар конечностей. Передняя пара из расположенных вокруг ротовой полости конечностей была превращена в клешни для измельчения пищи. В силурийском периоде появились первые позвоночные животные - панцирные рыбы (рис. 40).
Рис. 40. Бесчелюстные панцирные "рыбы"
Внутренний скелет у них был хрящевым, а снаружи тело было заключено в костный панцирь, состоящий из щитков. Из-за отсутствия парных плавников они больше ползали по дну, чем плавали. Они напоминали рыб по форме тела, но на самом деле относились к классу бесчелюстных (круглоротые). Неповоротливые панцирники не развивались и вымерли. Современные круглоротые миноги и миксины - близкие родственники панцирных рыб.
В конце силура начинается интенсивное развитие наземных растений, подготовленное более ранним выходом из воды бактерий и синезеленых водорослей, образованием почвы. Первыми начали заселять сушу растения - пеилофиты (рис. 41).
Рис. 41. Первые растения, вышедшие на сушу, - псилофиты риниофиты
Их строение было похоже на строение многоклеточных зеленых водорослей, настоящие листья отсутствовали. С помощью тонких нитевидных отростков они укреплялись в грунте, впитывали воду и минеральные соли. Вместе с псилофитами на сушу вышлипаукообразные, напоминающие современных скорпионов. В конце силура жили также акулообразные хищные рыбы с хрящевым скелетом. Возникновение челюстей сыграло большую роль в развитии позвоночных животных. Началось заселение суши растениями и животными.
Девон (назван по имени графства Девоншир в Южной Англии) называют периодом рыб. Размеры морей уменьшались, пустыни увеличивались, климат стал сухим. В морях появились хрящевые (потомки - современные акулы, скаты, химера) и костные рыбы. В зависимости от строения плавников костные рыбы разделились на луче- перые (плавники похожи на опахало) и кистеперые (плавники похожи на кисть). У кистеперых рыб плавники были мясистые и короткие. С помощью двух грудных и двух брюшных плавников они перебирались в те озера, где еще оставалось достаточно воды. С наступлением засухи они приспособились к дыханию. Дышали эти рыбы при помощи плавательного пузыря, снабженного кровеносными сосудами. Со временем парные плавники превратились в пятипалые конечности, а плавательный пузырь - в легкие. До последнего времени считалось, что кистеперые рыбы вымерли в конце палеозоя. Однако в 1938 г. в музей Южной Африки была сдана рыба длиной 1,5 м, весом 50 кг. Рыба названа латимерией в честь сотрудника музея, госпожи К. Латимер. Ученые считают, что латимерия появилась 300 млн. лет назад. В строении латимерии сохранены признаки земноводных, других позвоночных животных, в том числе человека (пятипалые конечности). В конце девона из кистеперых рыб появились первые земноводные - стегоцефалы (рис. 42).
Рис. 42. Фауна второй половины палеозоя (девон, карбон, пермь): 1 - кистеперая рыба (девон); 2 - древнейшее земноводное - стегоцефал (карбон); 3 - стрекоза (карбон); 4 - древнейшее пресмыкающееся - хищный ящер - иностранцевий (пермь); 5 - всеядный ящер - диметродон (пермь); 6 - растительноядный ящер - парейазавр (пермь); 7 - рыбоядный ящер (пермь)
В девонском периоде из растений образовались споровые хвощи, плауны, папоротники. Широко распространялись семенные папоротники. Наземные растения обогатили воздух кислородом, обеспечили животных пищей.
Карбон (каменноугольный период) (назван в связи с мощными отложениями в этот период каменного угля). Климат в этот период стал влажным, теплым, снова болота наступали на сушу. Гигантские древовидные плауны - лепидодендрон и сигиллярия,каламниты - высотой 30-40 м, шириной 1-2 м образовывали густые леса. Особенно бурно стала развиваться растительность в середине каменноугольного периода (рис. 43).
Рис. 43. Древовидные растения каменноугольного периода
Семенные папоротники дали начало голосеменным, в эволюции растений появился семенной способ размножения. Большого развития достигли стегоцефалы, появившиеся в верхнем девоне. Форма тела стегоцефал напоминала тритона и саламандру, размножа лись они метанием икры. Благодаря развитию личинок в воде и дыханию с помощью жабр развитие земноводных до сих пор связано с водой. Между земноводными и пресмыкающимися лежит период в 50 млн. лет. Среда обитания всегда влияла на эволюцию организмов.
Пермь (по названию города). Происходило поднятие гор, уменьшение размеров суши и изменение климата. На экваторе климат стал влажным, тропическим, севернее - теплым и сухим. Вымирали папоротники, хвощи, плауны, приспособленные к влажному климату. На смену споровым растениям пришли голосеменные растения.
Произошли существенные изменения и в животном мире. Сухость климата способствовала исчезновению трилобитов, палеозойских кораллов, земноводных - стегоцефалов. Зато значительного разнообразия достигли древнейшие пресмыкающиеся. Они откладывали яйца, которые имеют специальную прослойку из жидкости, защищающую зародыш от высыхания. Кроме того, усложнение легких создало предпосылки для защиты покровов тела пресмыкающихся чешуей, которая предохраняла тело от высыхания и не допускала кожного дыхания. Благодаря таким признакам пресмыкающиеся широко распространились на Земле.
Среди пресмыкающихся стали развиваться промежуточные между земноводными формы - котилозавры длиной 25 см. Тело у них было похоже на ящериц, а голова - на лягушку, питались они рыбой. Найдены ископаемые останки зверозубых ящеров, от которых произошли млекопитающие).
Пермский ароморфоз.
1. Размножение путем откладывания яиц (жидкость внутри яйца предохраняет зародыш от высыхания), появилось внутреннее (организм самки) оплодотворение яйца.
2.Ороговение тела (защищает от высыхания).
1. Подвижность шейной части позвонка, свободное поворачивание головы и быстрая реакция на действия окружающей среды.
2. Развитие мышц, органов дыхания, кровообращения, появление зачатков мозга.
3. Свободное поддерживание тела на конечностях (необходимо для быстрого передвижения).
Палеозой. Кембрий. Ордовик. Силур. Девон. Карбон (каменноугольный период). Пермь. Псилофиты. Стегоцефалы. Голосеменные растения.
1.Периоды палеозойской эры.
2.Ароморфозы палеозоя.
1.Дайте характеристику каждого периода палеозоя.
2.Приведите примеры видов растений и животных, появившихся в силуре и девоне.
1.Докажите преимущество палеозоя по сравнению с археем и протерозоем.
2.Назовите первые виды растений и животных, вышедших на сушу. К какому периоду они принадлежат?
1.Составьте сравнительную схему развития органического мира в каменноугольном и девонском периодах.
2.Назовите ароморфозы пермского периода.
Загрузка...
