Что было 4 миллиарда лет назад. Основные этапы развития жизни на земле

МОСКВА, 27 сен - РИА Новости. Японские геологи нашли на северо-востоке Канады залежи органических пород, свидетельствующие о том, что жизнь уже должна была существовать на Земле как минимум четыре миллиарда лет назад, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Первые живые организмы появились на Земле во время архейской эры, и пока не существует общепринятой точки зрения насчет того, как и когда зародилась жизнь. На сегодняшний день есть несколько ископаемых свидетельств того, что микробы уже существовали в первичном океане Земли примерно 3,4 миллиарда лет назад, однако многие ученые считают, что жизнь могла зародиться гораздо раньше этой отметки.

Три года назад японские геологи нашли намеки на то, что жизнь уже существовала на Земле около 3,7 миллиарда лет назад, изучая образцы графита из Гренландии. В прошлом году ученые нашли первые однозначные свидетельства существования жизни в ту эпоху, а в 2015 году они нашли в Австралии предположительные следы жизни, населявшей океаны Земли 4 миллиарда лет назад. Недавно британские геологи нашли намеки на существование микробов, живших на Земле почти сразу после рождения планеты, 4,28 миллиарда лет назад.

Акидзуми Исида (Akizumi Ishida) из университета Токио (Япония) и его коллеги, открывшие следы жизни в Гренландии, продолжили свои раскопки, пытаясь найти другие залежи графита, "слепленные" из останков первых живых организмов на Земле.

Эти залежи ученые искали по уже отработанной методике, изучая структуру, химический и изотопный состав древнейших пород Земли, сформировавшихся на самых древних континентальных платформах. Как правило, графит биогенного происхождения выдают две вещи - низкая доля "тяжелого" углерода-13 и особая структура его зерен, включающая в себе множество элементов, похожих по форме и размерам на клетки бактерий и архей.

Подобные залежи Исида и его единомышленники нашли на северо-востоке Канады, неподалеку от города Сент-Джонс, столицы острова Ньюфаундленд. Внутри местных горных пород, сформировавшихся примерно 3,95 миллиарда лет назад, ученые нашли множество мелких пустот, содержавших в себе графит.

Это открытие заставило их расколоть примерно полторы сотни булыжников с Ньюфаундленда и детально изучить изотопный состав этих включений и проанализировать их форму. В общей сложности японские геологи нашли примерно три десятка залежей графита, соответствовавших и тому, и другому критерию их биологического происхождения.

Большое количество образцов графита позволило Исиде и его коллегам раскрыть некоторые детали того, как выглядела породившая их жизнь и в каких условиях она обитала. К примеру, достаточно высокие доли иттрия и некоторых других редкоземельных металлов указывают на то, что первые микробы Земли жили не в пресноводных озерах, а в соленой морской воде. Сегодня многие ученые сомневаются в этой идее, указывая на отсутствие в первичном океане Земли многих критически важных элементов, таких как бор или марганец, присутствовавших в большом количестве на суше.

Кроме того, низкая концентрация "тяжелого" углерода в этих залежах указывает на то, что эти бактерии питались водородом или чистой органикой, используя их энергию для того, чтобы превращать молекулы углекислоты (СО2) в угарный газ и использовать его для синтеза аминокислот и других "кирпичиков жизни".

Это, в свою очередь, подтверждает одну из популярных сегодня теорий о том, как выглядел "Лука" (LUCA), общий предок всех живых существ, живший в окрестностях подводных вулканов или гидротермальных источников. Дальнейшие раскопки, как надеются японские исследователи, помогут дополнить его портрет новыми деталями.

Зарождение жизни на Земле произошло около 3,8 млрд. лет назад, когда закончилось образование земной коры. Ученые выяснили, что первые живые организмы появились в водной среде, и только через миллиард лет произошел выход на поверхность суши первых существ.

Формированию наземной флоры способствовало образование у растений органов и тканей, возможность размножаться спорами. Животные также значительно эволюционировали и приспособились к жизни на суше: появилось внутреннее оплодотворение, способность откладывать яйца, легочное дыхание. Важным этапом развития стало формирование головного мозга, условных и безусловных рефлексов, инстинктов выживания. Дальнейшая эволюция животных дала основу для формирования человечества.

Деление истории Земли на эры и периоды, дает представление об особенностях развития жизни на планете в разные временные промежутки. Ученые выделяют особо значимые события в формировании жизни на Земле в отдельные отрезки времени – эры, которые делятся на периоды.

Существует пять эр:

• Архейская;
• протерозойская;
• палеозойская;
• мезозойская;
• кайнозойская.

Архейская эра началась около 4,6 млрд. лет назад, когда планета Земля только стала формироваться и признаков живого на ней не было. Воздух содержал хлор, аммиак, водород, температура доходила до 80°, уровень радиации превышал допустимые границы, при таких условиях зарождение жизни было невозможным.

Считают, что около 4 млрд. лет назад наша планета столкнулась с небесным телом, и следствием было формирование спутника Земли – Луны. Это событие стало значимым в развитии жизни, стабилизировало ось вращения планеты, поспособствовало очищению водных структур. Как следствие, на глубине океанов и морей зародилась первая жизнь: простейшие, бактерии и цианобактерии.

Протерозойская эра длилась примерно с 2,5 млрд. лет до 540 млн. лет назад. Обнаружены остатки одноклеточных водорослей, моллюсков, кольчатых червей. Начинает формироваться почва.

Воздух в начале эры еще не был насыщен кислородом, но в процессе жизнедеятельности бактерии, населяющие моря, стали все больше выделять O 2 в атмосферу. Когда количество кислорода находилось на стабильном уровне, многие существа сделали шаг в эволюции и перешли на аэробное дыхание.

Палеозойская эра включает шесть периодов.

Кембрийский период (530 – 490 млн. лет назад) характеризуется возникновением представителей всех видов растений и животных. Океаны населяли водоросли, членистоногие, моллюски, появились первые хордовые (хайкоуихтис). Суша оставалась незаселенной. Температура сохранялась высокой.

Ордовикский период (490 – 442 млн. лет назад). На суше появились первые поселения лишайников, а мегалограпт (представитель членистоногих) стал выходить на берег для откладывания икры. В толще океана продолжают развиваться позвоночные, коралловые, губки.

Силурийский период (442 – 418 млн. лет назад). На сушу выходят растения, у членистоногих формируются зачатки легочной ткани. Завершается образование костного скелета у позвоночных, появляются сенсорные органы. Идет горообразование, формируются разные климатические зоны.

Девонский период (418 – 353 млн. лет назад). Характерно образование первых лесов, преимущественно папоротниковых. В водоемах появляются костные и хрящевые, амфибии стали выходить на сушу, формируются новые организмы – насекомые.

Каменноугольный период (353 – 290 млн. лет назад). Появление земноводных, происходит опускание материков, в конце периода было значительное похолодание, что привело к вымиранию многих видов.

Пермский период (290 – 248 млн. лет назад). Землю населяют пресмыкающиеся, появились терапсиды – предки млекопитающих. Жаркий климат привел к образованию пустынь, где смогли выжить только стойкие папоротники и некоторые хвойные.

Мезозойская эра делится на 3 периода:

Триасовый период (248 – 200 млн. лет назад). Развитие голосеменных растений, появление первых млекопитающих. Раскол суши на континенты.

Юрский период (200 – 140 млн. лет назад). Возникновение покрытосеменных растений. Появление предков птиц.

Меловой период (140 – 65 млн. лет назад). Покрытосеменные (цветковые) стали господствующей группой растений. Развитие высших млекопитающих, настоящих птиц.

Кайнозойская эра состоит из трех периодов:

Нижнетретичный период или палеоген (65 – 24 млн. лет назад). Исчезновение большинства головоногих моллюсков, появляются лемуры и приматы, позднее парапитеки и дриопитеки. Развитие предков современных видов млекопитающих – носорогов, свиней, кроликов и др.

Верхнетретичный период или неоген (24 – 2,6 млн. лет назад). Млекопитающие населяют сушу, водные просторы, воздух. Появление австралопитеков – первых предков людей. В этот период сформировались Альпы, Гималаи, Анды.

Четвертичный период или антропоген (2,6 млн. лет назад – наши дни). Знаменательное событие периода – появление человека, сначала неандертальцев, а вскоре Homo sapiens. Растительный и животный мир обрел современные черты.

Кости динозавров и удивительных вымерших животных находили в разные эпохи человеческой истории. В отсутствии науки по найденным костям складывали легенды о великанах или драконах. Изучить по палеонтологическим находкам основные этапы развития жизни на Земле смогли только современные люди с развитием науки.

Образование Земли

Наша планета сформировалась около 4,5 млрд. лет назад из звёздной пыли и твёрдых частиц. С увеличением гравитации Земля стала притягивать обломки и камни из космоса, которые падали на поверхность, постепенно разогревая планету. Со временем верхний слой уплотнился и стал остывать. Горячая мантия поддерживает тепло до сих пор, не давая Земле превратиться в глыбу льда.

Долгое время планета находилась в безжизненном состоянии. Атмосфера была наполнена различными газами и не содержала кислорода. Благодаря выбросу большого количества пара из недр Земли и гравитации стали образовываться плотные облака. Интенсивные дожди способствовали возникновению Мирового океана, в котором зародилась жизнь.

Рис. 1. Формирование Земли.

Кислород появился в атмосфере с появлением первых фотосинтезирующих растений.

Этапы развития

Жизнь на Земле связана с геологическими эонам и эрами. Эон - это крупный отрезок геологической истории, объединяющий несколько эр. В свою очередь эры подразделяются на периоды. Для каждой эры характерно индивидуальное развитие животного и растительного мира, которое часто зависело от климата, состояния земной коры, подземной деятельности.

Рис. 2. Эры геологической истории Земли.

Более детальное описание эонов представлено в таблице основных этапов развития жизни на Земле.

ТОП-1 статья которые читают вместе с этой

До появления людей мир был совсем другим. Наша планета не всегда выглядела так, как сейчас. За последние 4,5 млрд. лет она пережила невероятные изменения, какие вы себе и не представляли. Если бы вы могли вернуться назад и посетить Землю миллионы лет назад, вы бы увидели чужую планету, словно сошедшую со страниц фантастических книг.

1. Гигантские грибы росли по всей планете

Примерно 400 млн. лет назад деревья были примерно до талии человека. Все растения были гораздо мельче нынешних – кроме грибов. Они вырастали на 8 м в высоту, а их ножка (или уже ствол?) была диаметром в 1 метр. У них не было таких больших шляпок, которые мы сегодня ассоциируем с грибами. Вместо этого они были просто торчащими столбами. Но они были повсюду.

2. Небо было оранжевым, а океаны зелеными

Небо не всегда было голубым. Около 3,7 млрд. лет назад, как полагают, океаны были зелеными, континенты черными, а небо выглядело как оранжевая дымка. Океаны были зелеными, потому что железо растворялось в морской воде, оставляя зеленую ржавчину. Континенты были черными из-за отсутствия растений и покрытия лавой. Небо не было голубым, поскольку вместо кислорода там в основном присутствовал метан.

3. Планета пахла тухлыми яйцами

Ученые уверены, что они знают, как пахло когда-то на нашей планете. И это был отчетливый запах тухлых яиц. Всё это потому, что 2 млрд. лет назад океаны были заполнены газообразными бактериями, питающимися солью и выделяющими сероводород, наполняя воздух зловонием.

4. Планета была фиолетовой

Когда на Земле появились первые растения, они не были зелеными. Согласно одной теории, они были бы фиолетовыми. Считается, что первые жизненные формы на Земле частично поглощали свет от Солнца. Современные растения зеленые, потому что они используют хлорофилл для поглощения солнечного света, но первые растения использовали сетчатку – и это придавало им яркий оттенок фиалки. Фиолетовый, возможно, был нашим цветом в течение длительного времени.

5. Мир выглядел как снежный ком

Мы все знаем про ледниковый период. Однако есть доказательства того, что один из ледниковых периодов 716 млн. лет назад был весьма экстремальным. Он называется периодом «снежной Земли», потому что Земля, возможно, была настолько покрыта льдом, что она буквально выглядела как гигантский белый снежный ком, плавающий в космосе.

6. Кислотный дождь падал на Земле в течение 100 тысяч лет

В конце концов, период снежной Земли закончился – причем самым ужасным образом, который только можно вообразить. Далее началось «интенсивное химическое выветривание». Другими словами, с неба постоянно лил кислотный дождь – и так 100 тысяч лет. Он растопил ледники, покрывающие планету, «отправил» в океан питательные вещества и позволил жизни зарождаться под водой. До того, как жизнь начала появляться на Земле, планета была ядовитой, негостеприимной пустыней.

7. Арктика была зеленой и густонаселенной

Примерно 50 млн. лет назад Арктика была совсем иным местом. Это было время, называемое эпохой раннего эоцена, и мир был очень теплым. На Аляске росли пальмы, а крокодилы плавали у берегов Гренландии. Северный Ледовитый океан, вероятно, был гигантским пресноводным водоемом, изобиловавшим живыми существами.

8. Пыль заблокировала солнце

Когда 65 млн. лет назад астероид врезался в Землю и уничтожил динозавров, хаос не закончился. Мир превратился в мрачное и ужасное место. Вся пыль, почва и скалистые породы поднялись в атмосферу и даже в космос, окутав планету огромным слоем пыли. С неба исчезло Солнце. Это продолжалось недолго, но даже когда исчезло огромное облако пыли, в стратосфере осталась серная кислота и попала в облака. И снова пришло время кислотных дождей.

9. Шли дожди из жидкой горячей магмы

Однако предыдущий астероид был детской игрой по сравнению с тем, который врезался в планету 4 млрд. лет назад и превратил её в адский пейзаж. Океаны на планете закипели. Жара от астероидного удара фактически закончилась испарением первых океанов на Земле. Огромные части поверхности Земли растаяли. Оксид магния поднимался в атмосферу и конденсировался в капельки жидкой горячей магмы, выпадающей в виде дождя.

10. Гигантские насекомые были повсюду

Около 300 млн. лет назад планета была полностью покрыта низменными болотными лесами, а воздух заполнен кислородом. На 50 % больше кислорода, чем сегодня, и это создало невероятный всплеск развития жизни… и появление огромных и страшных насекомых. Для некоторых существ кислород в атмосфере был слишком избыточным. Маленькие насекомые не могли с этим справиться, поэтому они начали активно увеличиваться в размерах. Ученые нашли ископаемые останки стрекоз, которые были размером с современную чайку. Кстати, они, скорее всего, были плотоядными хищниками.

Наука

Сегодня наш сосед Марс - холодная, покрытая красной пустыней планета. Жидкая вода уже не существует на ее поверхности из-за низкого атмосферного давления и температуры. Однако есть доказательства, что по ее поверхности когда-то текли потоки солоноватой жидкости с пониженной температурой замерзания.

Вода на Марсе при современных условиях может быть льдом, либо может превращаться в пар, минуя жидкое состояние.

Древний Марс

Оказывается, примерно 4 миллиарда лет назад , когда Марс был молодой планетой, его атмосфера была более плотная, а поверхность была достаточно теплой для того, чтобы поддерживать жидкое состояние воды, что является очень важным условием существования жизни.

На поверхности Марса, как и на поверхности Земли, имеются характерные ветвистые каналы , которые были образованы потоками жидкости. Во внутренней части некоторых ударных кратеров имеются бассейны, в которых когда-то плескались озера.

Небольшие по размерам кратеры исчезли со временем, а более крупные сохранили признаки эрозии. Вода разрушила породы около 3,7 миллиардов лет назад . Слои отложений заметны на стенках кратеров. Тут же имеются минералы, которые могли образоваться исключительно в присутствии воды.

Анимация, представленная в следующем видео, показывает, какой могла быть Красная планета в те далекие времена, когда на ее поверхности существовала жидкая вода . Быстро движущиеся облака символизируют ход времени. Показан постепенный переход от теплого и влажного к холодному и сухому климату. Озера высыхают и замерзают, а небо меняет цвет от нежно голубого к грязно розовому:

Пока точно не ясно, достаточно ли долго на Марсе сохранялся благоприятный климат и успела ли на нем за это время возникнуть жизнь.

Самые ранние признаки земной жизни представлены в виде органической химической структуры, обнаруженной в породах на территории острова Гренландия. Когда-то эти породы находились на морском дне. Примерный возраст структуры – 3,8 миллиардов лет , то есть после формирования нашей планеты прошло всего лишь 700 миллионов лет . Окаменелых останков жизни, которые бы датировались этим периодом, обнаружено пока не было.

Окаменелостям реально существовавших микроорганизмов, по некоторым оценкам, 3,5 миллиардов лет . К тому времени условия, благоприятные появлению жизни, уже исчезли на Марсе.

Сравнение между историями двух планет должно проводиться с осторожностью, предупреждают исследователи, так как химический состав поверхности Земли и Марса отличается, как и их вулканическая деятельность.

Как зародилась жизнь на Земле?

Земля появилась примерно 4,5 -5 миллиардов лет назад из космической пыли и вначале представляла собой раскаленный шар.

Предок всех живущих на нашей планете существ получил название Последний универсальный общий предок . Он жил примерно 3,5-3,8 миллиардов лет назад . Этого предка нельзя считать первым живым существом нашей планеты.

Гипотез происхождения жизни на нашей планете существует несколько, включая гипотезу самозарождения и гипотезу занесения жизни из космоса , в том числе с других планет, например, с Марса.

По одной из самых популярных версий жизнь на Земле появилась после того, как на ней было достаточно жидкой воды и сложились особые климатические условия.

Первыми живыми существами были прокариоты , одноклеточные существа без оформленного ядра. Эти существа были похожи на современные бактерии . Живые организмы с течением долгих миллионов лет эволюционировали и усложнялись.

- 1000-600 миллионов лет назад на Земле уже имелись медузы, моллюски, иглокожие, полипы и плоские черви.

Появившись в древнем океане, некоторые животные стали постепенно выбираться на сушу, другие так и остались плавать в воде. Это случилось 416-360 миллионов лет назад в Девонском периоде.