План:
1. Гіпотези походження життя.
2. Етапи розвитку життя.
3. Діяльність людини як фактор еволюції.
Література: Загальна біологія: Підруч для 11 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 234-237
1. Проблема походження життя та пізнання його суті здавна хвилювала не лише вчених, а й широкі верстви населення. Однією з основних догм (догма - твердження, яке потребує віри без доказів) усіх релігій є створення життя божественною силою. Ці догми, наприклад, детально викладені в Біблії та Корані. Віра в Бога чи атеїзм є особистою справою кожної людини і має назву «свобода совісті».
Природничі науки - це спосіб пізнання людиною самої себе та довкілля за допомогою встановлення причинно-наслідкових зв'язків між незалежними від її свідомості, тобто об'єктивними, явищами і предметами матеріального світу. Багато видатних учених - біологів були глибоко віруючими людьми (К. Лінней, Ч. Дарвін, І.П. Павлов), а Г. Мендель - навіть настоятелем монастиря, інші (Ж.-Б. Ламарк, Е. Геккель, M.I. Вавилов, I.I. Шмальгаузен) — атеїстами, що аж ніяк не позначилось на їхніх наукових досягненнях. Тому ми розглядатимемо лише наукові гіпотези походження життя, їх поділяють на абіогенні (живі істоти виникли з неживої матерії) та біогенні (живі істоти походять лише від живих).
Ще вчені стародавньої Греції (Демокріт, Епікур, Платон, Арістотель та ін.) вважали, що живі істоти виникають з мулу, гною, води, грунту тощо. Протягом XVII-XVIII століть ці погляди було спростовано завдяки вивченню фізіології розмноження багатоклітинних організмів. Так, К. Лінней в основу створеної ним наукової систематики поклав принцип «будь-який організм походить від собі подібного». Остаточно вчені відмовилися від абіогенних поглядів у другій половині XIX століття після відкриття Р. Вірховим відомого положення клітинної теорії про те, що всяка клітина виникає тільки в результаті поділу материнської клітини. Водночас видатний французький біолог Л. Пастер у серії дуже цікавих дослідів довів неможливість самозародження мікроорганізмів (на прикладі дріжджів і бактерій).
З розвитком геологічних знань npq історичний розвиток оболонок Землі та молекулярної біології гіпотези абіогенезу знову розвинулись у XX столітті, їхня особливість полягає в тому, що, унеможливлюючи самозародження життя в наш час, учені вважають можливим його виникнення з хімічних сполук у минулому. Вперше цю думку висловив Ж.-Б. Ламарк 1820 року; згодом її підтримали Е. Геккель та К.А. Тимірязєв. Вони вважали, що в первісному океані внаслідок певних хімічних процесів виникли спочатку органічні речовини, а потім — доклітинні форми життя, які поступово перетворилися в клітинні організми.
У 20-х роках XX століття російський учений О.І. Опарін та англійський — Д. Холдейн сформулювали біохімічну гіпотезу походження життя. Згідно з цією гіпотезою біологічній еволюції передувала хімічна, що тривала кілька сотень мільйонів років аж до появи життя. Первинна атмосфера Землі складалась із вуглекислого газу, метану, аміаку, оксидів сульфуру, сірководню та водяної пари. Озонового екрана не було і на поверхню Землі потрапляв потік космічного та ультрафіолетового сонячного випромінювань. Унаслідок підвищеної вулканічної активності у води Світового океану й атмосферу з надр Землі надходили різноманітні хімічні сполуки. Такі умови вчені неодноразово відтворювали в лабораторіях. У водному розчині солей, близьких за складом до морської води, в умовах опромінення та пропускання через них електричних розрядів (аналогія блискавки), утворювались деякі органічні сполуки - нуклеотиди, амінокислоти, пептидні ланцюги, моносахариди тощо. Вони утворювали скупчення, відокремлені від води поверхнею розділу - коацерватні краплі, здатні існувати досить тривалий час. Нічого, що нагадувало б живих істот, за 70 років подібних експериментів одержати не вдалось.
Незважаючи на це, автори біохімічної гіпотези стверджують, що коацерватні краплі якимось чином перетворились на гіпотетичні «доклітинні» живі організми, від яких потім утворилися прокаріоти. Отже, абіогенні гіпотези походження життя досі довести не вдалось.
Наука не підійшла до розуміння сутності життя, так само, як і до пояснення виникнення Всесвіту, матерії, енергії, простору і часу. Вчені лише відкрили основні закони перетворень матерії та енергії, які можуть бути перевірені експериментальне. Ще Ч. Дарвін вказував на безглуздість спроб науково пояснити походження життя без розуміння виникнення Всесвіту.
Сучасні біогенні погляди мають назву «гіпотези панспермії» (від грец. пан — усе та сперматос - насіння). Вперше на початку XX століття її сформулював видатний шведський фізик С. Арреніус, а розвинув геніальний український учений В.І. Вернадський.
Відомо, що спори прокаріотів можуть без втрати здатності до життєдіяльності витримувати тривале перебування у вакуумі при температурах, близьких до абсолютного нуля (-273° С), а також радіаційне та ультрафіолетове опромінення, тобто умови космічного простору. Вони легко проникають у верхні шари атмосфери планет і завдяки мізерній власній масі можуть легко потрапляти у відкритий космос або, навпаки, в атмосферу з міжпланетного простору.
С. Арреніус підрахував, що тиск світла спричинює помітну механічну дію на частки діаметром близько 0,015 мм, переміщуючи їх. Саме такий діаметр мають спори більшості бактерій. Спора, розганяючись під дією тиску сонячних променів, за 20 діб може подолати відстань між орбітами Землі та Марса, а за 80 — досягти орбіти Юпітера. Спороподібні частки нещодавно знайдено в метеоритах. Отже, в космосі присутні спори прокаріотів, які безперервно потрапляють на планети. В сприятливих умовах з них виходять активні форми прокаріотів різних видів, які утворюють первинні прокаріотні біогеоценозі. Подальша еволюція таких «видів-переселенців» відбувається в різних напрямах відповідно до змін умов навколишнього середовища на певних небесних тілах.
Наприклад, у сірководневій атмосфері фотосинтез можуть здійснювати зелені та пурпурні бактерії за рахунок фотолізу сірководню. Поклади сірки, датовані архейською ерою, підтверджують це припущення. Різні компоненти первинної атмосфери могли перетворювати хемосинтетики (аміак — нітрифікуючими, метан — метановими бактеріями тощо). З появою вільного кисню внаслідок фотолізу води ціанобактеріями інші види фотосинтезу та хемосинтез у біосфері Землі відійшли на другий план.
2.
Перші рештки живих організмів знайдено у австралійських та південноафриканських осадочних породах віком приблизно в 3,5 млрд. років, які, на думку вчених, сформувались в архейську еру (почалась приблизно 4,5, а закінчилась — 2,5 млрд. років тому). Це були прокаріоти, представлені залишками карбонатних оболонок колоній ціанобактерій та клітинними стінками бактерій різної форми (кулясті, паличкоподібні та ниткоподібні). На відміну від еукаріотів, еволюція яких відбувалась у більш-менш стабільних геохімічних умовах, первинні бактеріальні екосистеми докорінно змінили ці умови протягом архейської ери та самі пристосувались до них, у свою чергу, змінившись. Перші осадочні породи мають вік близько 3,8 млрд. років; вони переважно е наслідком життєдіяльності залізобактерій (поклади залізної руди), зелених і пурпурних бактерій (поклади сірки), можливо, нафти та природного газу. У результаті фотосинтезуючої діяльності ціанобактерій в атмосфері поступово накопичилась значна кількість кисню та утворився озоновий шар. Це спричинило появу енергетичне вигіднішого кисневого дихання і, відповідно, аеробних прокаріотів.
На кінець архейської ери бактерії в морях та океанах повністю здійснювали всі ті біогенні геохімічні процеси, що й нині — біогенну міграцію різних хімічних елементів та перетворення енергії в ланцюгах живлення.
Еволюційних змін у будові прокаріотів майже не відбувалось: усі їхні викопні форми не відрізняються від сучасних. Це пояснюють насамперед тим, що серед них немає багатоклітинних організмів, тобто прокаріоти нездатні до диференціації клітин та ускладнення організації. Внаслідок простої будови геному (єдина кільцева молекула ДНК) у них легко відбувається горизонтальний (між різними видами) транспорт спадкової інформації за допомогою переносу фрагментів ДНК вірусами-бактеріофагами з однієї бактеріальної клітини в іншу. Крім того, спадкові властивості бактеріальних клітин можуть значно змінюватися під впливом плазмід.
Плазміди, або позаклітинні фактори спадковості, — ланцюжки з кількох нуклеотидів. Вони часто перебувають поза організмами і за певних умов можуть потрапляти всередину прокаріотних клітин і вбудовуватися в їхні ДНК. Тому у прокаріотів відбувається здебільшого біохімічна, або функціональна, еволюція. Вони здатні опановувати різні адаптаційні зони, виробляючи нові ферменти для засвоєння тих чи інших поживних речовин.
В еукаріотів подібні форми зміни спадковості через складність геному та взаємодію генів призводять до загибелі клітини і тому не можуть бути факторами еволюції.
У прокаріотних екосистемах відсутні ланцюги виїдання через нездатність бактерій до фагоцитозу. Тому ланцюги живлення прокаріотних біогеоценозів мало розгалужені, а їхня видова різноманітність незначна. Отже, прокаріотні екосистеми мають невисоку здатність до саморегуляції.
Протягом першої половини протерозойської ери (почалась 2,5 млрд., закінчилась - близько 0,6 млрд. років тому) прокаріотні екосистеми опанували весь Світовий океан. Близько 2 млрд. років тому з'явилися первісні одноклітинні еукаріоти, які швидко дивергували на рослини (водорості), тварин (найпростіші) та гриби.
Як спосіб досягнення біологічного прогресу для еукаріотів характерне ускладнення організації в процесі історичного розвитку. Вже в одноклітинних організмів (водорості, інфузорії) клітини побудовані дуже складно. Поява багатоклітинних організмів - ще один прояв здатності еукаріотів до ускладнення будови. Більшість учених вважає, що багатоклітинні організми походять від колоніальних унаслідок диференціації клітин останніх.
У чому суть симбіотичної гіпотези походження еукаріотів? Є кілька гіпотез походження еукаріотів, з яких у наш час найпопулярніша симбіотична, її послідовники вважають, що двомембранні органели, які мають свій геном і здатні до розмноження поділом (пластиди та мітохондрії) - нащадки симбіотичних прокаріотів, котрі втратили здатність до існування поза клітиною хазяїна. Спільне існування кількох видів прокаріотів привело врешті-решт до появи еукаріотичних клітин.
Вендський період - останній період протерозойської ери - тривав близько 80 млн. років. У цей час на мілководдях морів сформувались біогеоценози, основними продуцентами в яких були ціанобактерії та перші зелені водорості. Найпоширенішими тваринами були різноманітні кишковопорожнинні: поліпи та медузи. Деякі з них досягали метра в діаметрі. Від таких форм з променевою симетрією в середині періоду утворилися повзаючі та плаваючі двобічносиметричні тварини. Серед них були несегментовані та сегментовані організми, у деяких з останніх на кожному сегменті тіла розташовувалась пара кінцівок. Наприкінці періоду внаслідок біосферної кризи, спричиненої зледенінням, вендські екосистеми зруйнувались і більшість їхніх видів вимерло.
Палеозойська ера почалась близько 600 млн. і закінчилась 240 млн. років тому. Протягом цього часу життя опанувало суходіл і біосфера досягла сучасних меж.
Кембрійський період (600-500 млн. років тому) відрізнявся загалом теплим кліматом. Життя сконцентрувалося переважно в мілководних морях з температурою води +20...25° С, У цей час \ Південній півкулі існував материк Гондвана, до складу якого входили території сучасних Південної Америки, Африки, півострова Індостан, Австралії та Антарктиди. В Північній півкулі існувало кілька порівняно невеликих материків (Північна Америка. Східна Європа, Китай та ін.), розділених мілководними теплими морями.
З цього періоду відомі рештки зелених і червоних водоростей, а також найпростіших одноклітинних тварин — форамініфер. З'являються губки — особливий тип нерухомо прикріплених багатоклітинних тварин, які були побудовані із різних типів клітин, що не утворюють тканин, і живляться за допомогою фільтрації. Кембрійські губки мали масивний скелет з вуглекислого кальцію, їхні колонії утворювали рифи. Вони належали до особливого класу, один із представників якого зберігся до наших часів. Кишковопорожнинні кембрійського періоду були менш різноманітними, ніж вендського.
З кембрійських відкладень відомі добре збережені відбитки морських багатощетинкових червів, членистоногих — ракоподібні та особливі, нині вимерлі, форми — трилобіти. З'являються представники всіх відомих класів молюсків: двостулкові, черевоногі, головоногі. Останні мали зовнішню черепашку.
У цьому періоді жили представники 8 класів типу голкошкірих (нині налічують 6 класів цих тварин). Це виключно морські тварини з променевою, рідше - двобічною симетрією. Вони мають скелет із вуглекислого кальцію, вторинну порожнину тіла і особливу водносудинну систему, що слугує для руху, захоплення їжі та дихання. Вважають, що голкошкірі походять від спільних предків з хордовими.
З'являються перші хордові, загалом подібні до сучасного ланцетника, а наприкінці періоду - представники хребетних (безщелепні).
Ордовицький період закінчився 440 млн. років тому. У морях існували велетенські головоногі, вкриті конусоподібними черепашками до 9 м завдовжки. Відомо близько 20 класів голкошкірих, серед яких також були гігантські форми — морські лілії завдовжки до 20 м. З'являються різні коралові поліпи, які стали основними рифоутворювачами. Життя опанувало прісні водойми, де росли зелені водорості, мешкали різноманітні ракоподібні та найбільші за всю історію Землі членистоногі — ракоскорпіони. Ці хижаки досягали 2 м завдовжки.
У цей період відбувалась широка адаптивна радіація безщелепних хребетних — щиткових. Вони мали обтічну (рибоподібну) форму тіла, непарні, а іноді парні, плавці та хрящовий скелет. Більшість видів ззовні була вкрита захисними щитками з кісткової тканини, які часто зливались у суцільний панцир. Щиткові не мали зябрових дуг та щелеп, дихали за допомогою зябрових мішків подібно сучасним міногам. Довжина тіла цих тварин становила від кількох сантиметрів до метра. Живились щиткові переважно дрібним планктоном і рештками організмів.
У середині палеозойської ери життя поступово опанувало добре зволожені частини суходолу.
Для силурійського періоду (440-400 млн. років тому) характерна наявність мілких (до 10 м глибини) теплих морів зі зниженою солоністю. В них з'являються перші щелепні хребетні, представлені особливими викопними класами риб. Предки риб невідомі, бо у безщелепних немає зябрових дуг і вони є особливою еволюційною гілкою.
Силурійські риби мали хрящовий внутрішній скелет, у них не було зябрових кришок та плавального міхура. Колючозубі досягали не більше 30 см у довжину. Для них характерна велика кількість парних плавців (до 8 пар), їхнє тіло було вкрите кістковою лускою. Панцирніриби мали кісткові пластинки, часто злиті в суцільний захисний панцир. Деякі з них досягали 6 м завдовжки. Серед силурійських риб траплялись придонні та плаваючі форми. Вважають, що всі вони були хижаками.
У прибережних частинах континентальних водойм утворився шар мулу внаслідок мінливості рівня води. Він став основою первісних ґрунтів, на яких утворилися наземні біогеоценози. їхню основу складали вищі спорові рослини з відділів Риніофіти та Плауноподібні. З тварин там мешкали ґрунтові види (малощетинкові черви та ін.) та рослиноїдні багатоніжки. Це особливий клас членистоногих, представники якого і нині широко розповсюджені на Землі, їхнє тіло поділене на голову та багатосегментний тулуб, кожний сегмент якого несе 2 пари кінцівок. Відомі також перші наземні хижаки — скорпіони.
Протягом девонського періоду (закінчився близько 350 млн. років тому) процеси гороутворення чергувались із опусканнями суходолу, що спричинювало часті біоценотичні кризи. Тому темпи еволюції загалом були досить високими.
На початку періоду вимерли більшість трилобітів, а наприкінці - панцирні риби та щиткові. На понижених зволожених частинах суходолу утворилися ліси із дерев'янистих вищих спорових — плаунів, хвощів, папоротей. З'являються перші голонасінні з класу насінних папоротей. Ці рослини зовні нагадували деревоподібні папороті, але розмножувались насінням. З безхребетних тварин суходіл опанували павуки та кліщі.
У морях з'являються хрящові риби (акули та деякі інші); в прісних водоймах - кісткові риби. Це переважно кистепері та дводишні, які досягли значного видового різноманіття, а також променепері. Вважають, що плавальний міхур кісткових риб слугував для додаткового дихання атмосферним повітрям, оскільки у воді прісних водойм, де перегнивали рештки деревних рослин, було замало розчиненого кисню.
Як з'явилися земноводні? М'язисті парні плавці кистеперих риб слугували їм, імовірно, для повзання по дну водойм, захаращених стовбурами впалих дерев. План будови цих плавців виявився вдалим для перетворення їх на кінцівки для пересування на суходолі. Нащадки деяких кистеперих пристосувались до життя на суходолі, де знайшли багату кормову базу у вигляді наземних безхребетних. Однак їхні розмноження та розвиток відбувались у воді. Так з'явилися перші земноводні. У зв'язку з диханням атмосферним киснем у них різко зросла кількість гемоглобіну в крові, тому основним органом кровотворення наземних хребетних стає червоний кістковий мозок (у риб — лише селезінка).
Девонські земноводні мали найрізноманітніші розміри (від кількох сантиметрів до 3—4 м завдовжки) та форму тіла.
Наприкінці палеозойської ери життя опанувало всю поверхню суходолу і біосфера досягла сучасних меж.
Кам'яновугільний період закінчився 280 млн. років тому. Він був одним із найтепліших в історії Землі. На суходолі було багато зволожених низовин, де буяли ліси з різноманітних вищих спорових та голонасінних. Потрапляючи в заболочений грунт, стовбури відмерлих дерев через відсутність кисню не перегнивали, а замулювались, вкривались шарами піску та глини і врешті-решт виявились на значних глибинах під землею, де в умовах високого тиску перетворились на кам'яне вугілля (звідси походить назва періоду). В цей час з'явилися хвойні рослини, розмноження яких не було пов'язане з водою. Вони утворили основу біогеоценозів середньозволожених та посушливих місцевостей, і на кінець періоду весь суходіл був опанований життям, тобто біосфера досягла сучасних меж. У цей час з'являються також мохоподібні.
Тварини швидко опановували суходіл слідом за рослинами. На початку періоду від якихось прісноводних ракоподібних утворилися спочатку безкрилі, а потім - крилаті комахи, яких на кінець періоду налічують вже 15 рядів. Деякі види кам'яновугільних бабок досягали 1 метра в розмаху крил. На суходолі з'явились черевоногі молюски, що дихали легенями.
У середині періоду деякі земноводні пристосувались до розмноження на суходолі завдяки появі внутрішнього запліднення, багатих на запасні речовини яєць, вкритих товстими водонепроникними оболонками, та прямого розвитку. В одних із них зникли шкірні залози, а сама шкіра стала дуже товстою (пристосування до збереження води в тілі). Вони дали початок першим плазунам. В інших земноводних збереглись шкірні залози як пристосування до терморегуляції за рахунок випаровування води через шкіру. Вони стали предками послідовного ряду форм, аж до ссавців.
Пермський період (280-240 млн. років тому) характеризувався пониженням рівня Світового океану. Протягом цього періоду відбулося кілька зледенінь значної частини суходолу і, відповідно, біосферних криз, а також пов'язані з ними вимирання одних та поява інших груп організмів.
Основу наземних біогеоценозів становили хвойні та деякі інші голонасінні, а деревоподібні вищі спорові майже повністю вимерли. Відбувалася подальша адаптивна радіація комах; на кінець періоду їх відомо вже 30 рядів, серед них — прямокрилі, жорсткокрилі, лускокрилі та перетинчастокрилі. Значно зросло різноманіття плазунів; з'явились черепахи, ящірки та деякі інші форми.
Лінія розвитку наземних хребетних, яка зрештою привела до появи ссавців, у цей період була представлена пеликозаврами -хижаками завдовжки до 4 м з добре розвиненими іклами, їх змінили звірозубі, серед яких були дрібні комахоїдні форми, та великі хижаки завдовжки до 6-7 м. Крім різців та іклів у них були розвинені також і кутні зуби - пристосування до жування їжі.
На кінець періоду в морях повністю вимирають трилобіти, колючозубі риби та багато інших груп тварин, а в прісних водоймах - значна частина дводишних та кистеперих риб і первісних земноводних. Отже, в пермський період відбулися зміни, які підготували панування голонасінних і плазунів протягом наступної мезозойської ери.
Мезозойська ера розпочалася 240 і закінчилась 65 млн. років тому. У ній виділяють тріасовий, юрський та крейдяний періоди.
Тріасовий період закінчився близько 185 млн. років тому. Його кліматичні умови загалом нагадували пермський. У морях тривало зростання різноманітності хрящових і кісткових риб; останні поширились і в солоних водоймах. З цього періоду відомі представники всіх сучасних та деяких викопних рядів комах.
З'являються два ряди наземних плазунів, відомих під загальною назвою динозаври. Це були тварини середніх і великих (від одного до 30 м завдовжки) розмірів, що пересувались на чотирьох або на двох задніх кінцівках, які були спрямовані вниз, на відміну від сучасних плазунів. Існувало кілька груп морських плазунів. Від невеликих за розмірами комахоїдних звірозубих у другій половині періоду походять перші ссавці. Вони були невеликі (5—15 см завдовжки), вкриті шерстю, і зовні нагадували сучасних землерийок. Невідомо, чи вони народжували живих малят, чи були яйцекладними, як сучасні першозвірі.
Із середини тріасового періоду відомі крокодили, які, на відміну від сучасних, були дуже рухливими наземними хижаками з видовженими, пристосованими до бігу, кінцівками.
Тріасовий період закінчився біосферною кризою, спричиненою підйомом рівня Світового океану та пов'язаним із цим загальним потеплінням клімату, що супроводжувалось вимиранням багатьох груп — первісних земноводних, звірозубих та інших тварин.
Юрський період (185-130 млн. років тому) характеризувався переважно помірним кліматом; у цей час існувало багато мілководних морів. У них дуже поширились головоногі молюски, що загалом нагадували кальмарів, однак мали зовнішню пряму черепашку -белемніти. Рештки цих черепашок, які часто знаходять у піщаних породах, відомі в народі під назвою «чортові пальці». У водоймах з'являються діатомові водорості.
Крокодили стають водними тваринами; крім прісних водойм вони заселили солоні, причому деякі морські види досягали 15 м завдовжки. Поширились водяні хижі плазуни, плезіозаври та іхтіозаври. Плезіозаври мали від 2 до 20 м завдовжки. Голова розміщувалась на довгій гнучкій шиї (кількість шийних хребців досягала 80); рот був озброєний гострими зубами. Тулуб був діжкоподібний, обидві пари кінцівок перетворилися на ласти. Ці тварини займали адаптивну зону сучасних ластоногих і розмножувались на суходолі.
Іхтіозаври (завдовжки від одного до 15 м) мали рибоподібну форму. У них була коротка шия, передні та задні кінцівки перетворились на ласти, а хвіст - на вертикальний хвостовий плавець. Подібно сучасним зубастим китам, вони ніколи не виходили на суходіл і були живородними (знайдено скелет самки із сформованим дитинчам усередині черевної порожнини).
Птерозаври, або літаючі ящери, з'явились наприкінці тріасового періоду, однак найбільшого різноманіття досягли в юрський та крейдяний. Подібно сучасним птахам, вони мали порожнисті кістки, кіль грудини, полегшений череп з тонкими кістками; на щелепах були дрібні зуби або рогові чохли, що нагадували дзьоб. Як і у сучасних рукокрилих, крила птерозаврів становили шкірясту перетинку, що тяглася від передніх до задніх кінцівок. Вона прикріплювалась до дуже видовженого п'ятого пальця (мізинця) передніх кінцівок. У юрському періоді були поширені рамфоринхи, що мали довгий хвіст і розмах крил до метра. Це були комахоїдні та рибоїдні тварини.
Динозаври були дуже різноманітними. На чотирьох кінцівках пересувались переважно рослиноїдні види, з яких найвідомішийдиплодок завдовжки 30 м і схожий на нього, але кремезніший, бронтозавр масою близько 80 т. Це були найбільші наземні тварини за всю історію Землі. На території сучасної Північної Америки мешкав стегозавр з двома паралельними рядами вертикальних кісткових пластин на спині. Вважають, що через них з організму розсіювався надлишок тепла.
Деякі динозаври юрського періоду пересувались на задніх кінцівках, а передні були вкорочені. Серед них були і дрібні тварини масою не більше 2,5 кг, і хижаки до 6 м завдовжки. Багато таких динозаврів мешкало в помірних широтах і, ймовірно, були теплокровними, про що свідчить пір'яний покрив. В одного з них, наприклад авіміма, розміром з курку, передні кінцівки перетворились на короткі крила, а хвостовий відділ хребта — на куприк. Він бігав по рівнинах, а крила, як у сучасних страусів, слугували для гальмування чи зміни напрямку руху. В лісах мешкав археоптерикс, крилоподібні передні кінцівки якого мали пальці для лазання по деревах. Він був здатний ширяти з дерева на дерево. Вважають, що від подібних динозаврів походять птахи. Тривала еволюція ссавців, яких відомо чотири ряди. Всі вони були дрібними тваринами. У другій половині періоду різко підвищився рівень Світового океану, що спричинило потепління клімату і чергову біосферну кризу, внаслідок якої сформувались біогеоценози початку наступного, крейдяного періоду.
Крейдяний період (130-65 млн. років тому) названо так тому, що в морях, крім бентосних, розповсюдились і досягли великої чисельності планктонні форамініфери. Залишки їхніх черепашок утворили поклади крейди та вапняку.
Екосистеми першої половини періоду істотно не відрізнялись від юрських. У цей час досягли найбільшої видової різноманітності безхвості літаючі ящери, їхні розміри варіювали від 10 см до 13 м (птеранодон) у розмаху крил. Цікаво, що багато з них були вкриті шерстю і, можливо, теплокровними. Решток птахів цього часу не знайдено, а ссавці представлені тими ж рядами, що і в юрський період.
У середині періоду відбулась біосферна криза, зумовлена не змінами клімату, а біотичним фактором — появою покритонасінних квіткових рослин. Вважають, що вони походять від якихось голонасінних, залишки яких не збереглись. Завдяки подвійному заплідненню та запиленню комахами, вони зруйнували екосистеми, основою яких були голонасінні, й утворили нові біогеоценози. Подвійне запліднення привело до появи триплоїдного ендосперму (у голонасінних він гаплоїдний), що значно прискорює дозрівання насіння. Спрямоване запилення комахами дає змогу поодиноким рослинам дати насіння на відміну від голонасінних, яким для успішного неспрямованого запилення вітром потрібно зростати великими групами.
Протягом геологічної історії Землі окремі біогеоценози завжди гинули від випадкових причин (наприклад, пожежа від удару блискавки). Вони відновлювались завдяки сукцесіям. Насіння квіткових, потрапивши в такі зруйновані екосистеми, швидко проростало, ці рослини запилювалися комахами (тоді це були переважно жорсткокрилі) і знову давали насіння. Так квіткові пригнічували проростання насіння голонасінних, змінюючи хід сукцесій.
Разом із голонасінними вимерло багато груп тварин. Зокрема, зникло близько двох третин видів комах, 5 родин динозаврів. Це збіглося з вимиранням значної частини морських планктонних форамініфер, що значно змінило твердість води. Останнє, у свою чергу, призвело до вимирання багатьох головоногих молюсків із зовнішньою черепашкою, іхтіозаврів та інших тварин.
У другій половині періоду сформувалися нові біогеоценози, основу яких становили комахозапильні дводольні та однодольні покритонасінні рослини, а також частина хвойних (переважно соснові). Відбувається бурхлива спряжена еволюція квіткових рослин та ко-мах-запилювачів: відомі бджоли, денні метелики, сучасні групи мух. У цей час з'являються сумчасті та плацентарні ссавці. Останні були представлені комахоїдними, рукокрилими, приматами (напівмавпи) та кількома нині вимерлими рядами. Ссавці того часу досягли значного видового різноманіття, мали розміри від 5-10 см до 5-6 м завдовжки; серед них були рослиноїдні, трупоїдні, комахоїдні та хижі форми.
З середини періоду відомі птахи, які співіснували з іншими літаючими хребетними — птерозаврами та рукокрилими. Представники вимерлого підкласу зубастих птахів відрізнялись від сучасних лише наявністю дрібних зубів на щелепах. Поряд з ними жили птахи з роговим дзьобом — предки сучасних буревісників, куликів і мартинів.
Частина динозаврів пристосувалась до нових умов і досягла значної різноманітності (відомо близько 120 видів). Одні з них пересувались на чотирьох кінцівках, наприклад, рослиноїдні трицератопсы, які досягали 10 м довжини, інші — на двох (рослиноїдні ігуанодони, найбільший наземний хижак - тиранозавр завдовжки 6—7 м).
Наприкінці крейдяного періоду відбулася ще одна біосферна криза, спричинена подальшим опусканням материків. Клімат став дуже вологим, що призвело до зникнення біогеоценозів посушливих та помірно зволожених ландшафтів та до вимирання багатьох груп комах, зубастих птахів, динозаврів, літаючих ящерів, кількох рядів ссавців. У морях зникли плезіозаври. Ці зміни підготували умови для утворення кайнозойських екосистем.
Кайнозойська ера розпочалась близько 65 млн. років тому і триває досі. У ній виділяють палеогеновий, неогеновий та антропогеновий періоди.
Палеогеновий період закінчився 25 млн. років тому. Клімат загалом був теплий, хоча на рубежах епох відбувались значні похолодання, навіть часткові зледеніння материків. За цей час з'явилися бурі водорості, майже всі сучасні порядки покритонасінних, ряди птахів і ссавців. Палеогеновий період поділяють на кілька послідовних епох, кожна з яких досить різко відрізняється від інших: палеоценову (65— 55 млн. років), еоценову (55—38 млн. років) та олігоценову (38—25 млн. років тому).
Палеоценова епоха була найтеплішою та найвологішою. На суходолі переважали біоценози, основою яких були дерев'янисті покритонасінні (буки, дуби), голонасінні (кипарисові, соснові, гінкгові та ін.), скам'яніла смола яких відома під назвою «бурштин», та папороті, їхні рештки, потрапляючи на дно водойм, перетворились на буре вугілля.
На початку епохи вимерло багато груп давніх ссавців, що з'явилися у тріасовий і юрський періоди мезозойської ери. З'являються представники сучасних рядів хижих, гризунів і зайцеподібних, а також кілька нині вимерлих рядів. У морях досягають розквіту радіолярії та велетенські бентосні форамініфери з діаметром черепашки до 5 см. З'являються та широко розповсюджуються бурі водорості. У кінці епохи остаточно вимирають белемніти та багато видів хрящових риб. Із кісткових риб бурхлива адаптація відбувається середпроменеперих. Вони стають домінуючою групою прісних і солоних водойм.
Еоценова епоха мала сухий клімат. У цей час утворилися степові простори. З'явилися хоботні, а також предки сучасних носорогів і коней. Парнокопитні в цю епоху досягали значної різноманітності форм і розмірів (від 50 см до 3-4 м завдовжки). Серед них були предки сучасних жуйних, свиней і бегемотів. У Північній Америці з'явилися предки сучасних верблюдів та лам.
У цей час існував нині вимерлий особливий ряд хижих копитних. Деякі з них перейшли до життя у морях та дали початок зубастим китам, серед яких були види, що досягали 25 м завдовжки. Водночас частина зубастих китів почала живитися планктоном — це були предки вусатих китів. Відомо багато представників ряду Хижі, деякі з них досягали значних розмірів.
З цієї епохи відомо понад 80 родин птахів із 12 сучасних рядів. У степах були поширені велетенські хижі безкілеві птахи діатрими, які належали до особливого викопного ряду та досягали 2 м заввишки.
Олігоценова епоха характеризується суворішим кліматом унаслідок зниження рівня Світового океану; встановлюється природна зональність, що загалом нагадує сучасну. З цієї епохи відомо більшість сучасних рядів птахів, серед яких були велетенські не літаючі форми - мешканці степових просторів, наприклад, південноамериканський хижий журавель фороракос, що досягав триметрової висоти. Тривала адаптивна радіація копитних та хоботних, хижих та інших рядів. У багатьох з видів котячих ікла верхніх щелеп були настільки великими, що виступали назовні, їх об'єднують під назвою «шаблезубі кішки», а великих за розмірами представників — «шаблезубі тигри». Частина хижих опанувала водойми і дала початок ластоногим. З півночі Африки відомі представники вузьконосих, а з Південної Америки — широконосих мавп.
Наприкінці палеогенового періоду відбувається підняття суходолу. Утворилися Альпи, Піринеї, гори Греції, Криму, Кавказу, Гімалаї, Кордильєри, Анди тощо. Це спричинило біосферну кризу, під час якої вимерло багато груп рослин і тварин, характерних для палеогенового періоду, й сформувались біогеоценози наступного неогенового періоду.
Неогеновий період загалом характеризується низьким рівнем Світового океану, завершенням утворення сучасних гірських масивів, досить суворим кліматом з чіткою природною зональністю та кількома зледеніннями в Північній та Південній півкулях. Наприклад, близько 12 млн. років тому під кригою перебувала частина Південної Америки (Патагонія), Антарктида (до сьогодення), Нова Зеландія та майже вся Австралія. Все це спричинювало часті як місцеві, так і глобальні біогеоценотичні кризи, що супроводжувались масовим вимиранням одних та появою інших груп організмів.
Наприкінці періоду фауна і флора загалом нагадували сучасні, відрізняючись переважно на видовому та частково родовому рівнях. З'явилась більшість сучасних родин покритонасінних, комах, молюсків, птахів і ссавців. Існування сухопутного перешийка між Північною Америкою та Європою забезпечило взаємообмін компонентами фаун і флор: зокрема в Північній Америці з'являються хоботні, в Європі та Азії — особливий рід трипалих конячих — гіпаріон. Його представники були дуже поширені в Євразії, у тому числі на території сучасної України. Вони дали назву специфічному комплексу степових тварин того часу — гіпаріонова фауна.
У східноафриканських відкладах знайдено рештки перших людиноподібних мавп, які внаслідок адаптивної радіації утворили значну кількість форм та розповсюдились в Європу і Азію. Викопні рештки деяких близьких видів примітивних істот із родини Людей (гомінід) віком 4—5 млн. років знайдено в Східній Африці, їх назвали австралопітеки. Наприкінці неогенового періоду підвищилась горотворча активність, відбулося часткове зледеніння Північної півкулі, внаслідок чого змінився клімат і виникла чергова біосферна криза. Так, повністю зникла гіпаріонова фауна; значно зменшилось видове різноманіття хоботних тощо.
Антропогеновий період складається з двох епох — плейстоценової (закінчилась 100 тис. років тому) та сучасної, або голоценової.
Плейстоценова епоха - час формування флор і фаун, близьких до сучасних. На Австралійському континенті з'явилися першозвірі. Наприкінці епохи внаслідок значного зледеніння Північної півкулі під кригою опинилась майже вся Північна Америка, значна частина Європи та Азії. У Північній Америці через це повністю вимерли копитні та багато інших груп тварин. Предки сучасних коней, ослів та зебр незадовго до цього мігрували з Північної Америки до Азії через перешийок на місці нинішньої Берінгової протоки, а згодом розселились в Європу та Африку.
Великі простори Північної півкулі були зайняті тундрою із специфічними біогеоценозами, основу яких складали трав'янисті покритонасінні, мохи та лишайники. Із ссавців для тундри характерні лемінги (особливий вид гризунів), північний олень та вівцебик (дожили до наших днів), а також нині вимерлі вкритий шерстю слон — мамут, шерстистий носоріг, великорогий олень, печерний ведмідь.
Близько 1,7 млн років тому вимерли австралопітеки. Приблизно в цей час у Східній Африці від невідомих предків з'явилась Людина прямоходяча, яка вже застосовувала деякі знаряддя праці й уміла користуватись вогнем. Згодом цей вид розселився до Азії. Різні його географічні популяції дістали назви пітекантропів, синантропів та ін. Всі вони вимерли не пізніше ніж 300 тис. років тому. Саме в цей час з'являється вид Людина розумна. Він мав два підвиди: неандертальці та кроманьйонці, які займали спільний ареал - Європу, Кавказ та Передню Азію, але чітко відрізнялись між собою особливостями будови.
Голоценова епоха - час розселення кроманьйонців по всьому світові та формування людських рас (географічних популяцій). У цей час розпочинається активна господарська діяльність людини: полювання, рільництво, скотарство неандертальців (зникли приблизно 30 тис. років тому) та кроманьйонців. Приблизно 5— 6 тис. років тому утворюються перші держави і міста, а в XIX столітті формуються промислові комплекси.
3. Господарська діяльність людини у наш час є провідним фактором еволюції. Вона проявляється у знищенні біогеоценозів унаслідок вирубування лісів, розорювання степів, створення водосховищ, поселень, промислових центрів, агроценозів; змінах газового складу повітря, води та ґрунтів через їхнє забруднення промисловими відходами.
Замість стабільних екосистем з високою видовою різноманітністю людина створює нездатні до саморегулювання лісові насадження та агроценози з незначною кількістю видів. Це призводить до неспряженої еволюції екологічно пластичних видів тварин — фітофагів, які стають шкідниками культурних рослин, а також всіляких бур'янів. Зростання чисельності популяцій свійських тварин і самої людини стимулює еволюцію пов'язаних з ними паразитичних, кровосисних та синантропних видів. Така діяльність призводить до дестабілізації біосфери та її кризи з непередбаченими наслідками, безумовно катастрофічними для природи всієї планети, включаючи й антропогенізовані промислові та сільськогосподарські ландшафти. Тому лише негайний перехід до гармонійного ведення господарської діяльності людини може відвернути загрозу екологічної катастрофи. Окремі природоохоронні заходи без докорінної зміни світогляду людини та принципів ведення її господарства можуть лише трохи відстрочити цю загрозу.
|