Архей начало жизни на земле. Реферат: Архейская эра архей. крупных события архейской эры

Архей

Общие сведения и деление

Архей, архейская эра (от греч. ἀρχαῖος (archios) - древний) - геологический эон, который предшествует протерозою. За верхний рубеж архея принято время около 2,5 млрд. лет назад (±100 млн. лет). За нижний рубеж, который до сих пор официально не признан Международной стратиграфической комиссией, - 3,8-4 млрд. лет назад. Расплывчатость нижний границы архея объясняется 2 теориями её определения: по первой из них нижней границей архейской эры являются находки древнейших организмов, датируемые 3,8 млрд. лет назад, по второй теории нижней границей следует считать окончание холодного периода, который господствовал в течении всего предшествующего архею эона - гадея (катархея). Продолжительность архея примерно 1,5 млрд.лет.

Архей, по современным представлениям, делится на 4 периода: эоархей, палеоархей, мехоархей и неоархей, которые выделены чисто хронологически. Ранее в состав архея включали катархей, который в настоящее время выделен в отдельный эон.

Подразделение архея		Конец подразделений (млн. лет)
Архей	Неоархей	2500
	Мезоархей	2800
	Палеоархей	3200
	Эоархей	3600

Эоархей - нижний период архейской эры, охватывающий временной интервал от 4 до 3,6 миллиарда лет назад. Примечателен эоархей тем, что является временем образования гидросферы и обнаружения предполагаемых остатков первых прокариот, строматолитов и древнейших горных пород.

Следующий за эорхеем период - палеоархей, является временем образования первого суперконтинента в истории Земли - Ваальбары и единого Мирового океана. К этому времени относятся и первые достоверные остатки живых организмов (бактерий) и следов их жизнедеятельности. Длительность палеоархея 400 млн. лет.

После палеоархея наступил мезоархей, длившийся с 3,2 до 2,8 млрд. лет назад. Интересен период расколом Ваальбары и широким распространением окаменелостей древних форм жизни.

Наконец последний период архейской эры - неоархей, закончившийся 2,5 млрд. лет назад, является временем формирования основной массы континентальной земной коры, что свидетельствует об исключительной древности континентов Земли.

Тектоника

Тектоника архея характеризуется, в-первую очередь, началом формирования древнейших ядер континентов (щитов), реликты которых встречены на всех древних платформах, кроме Китайско- Корейской и Южно- Китайской. С формированием ядер континентов связана кольская (саамская; Балтийский щит), или трансваальская (Южная Африка) складчатость, которая проявилась на рубеже около 3 млрд. лет назад, и беломорская складчатость (Балтийский щит), известная также как кеноранская (Канадский щит) или родезийская (Южная Африка), проявившаяся около 2600 млн. лет назад.

Первоначально на Земле не существовало сколь либо крупных континентальных образований, что было вызвано высокой геологической активностью.

Но, примерно 3,6 млрд. лет назад всё изменилось и континенты Земли объединялись в гипотетический суперконтинент Вальбару. Это подтверждают геохронологические и палеомагнитные исследования между двумя архейскими кратонами или протоконтинентами: Кратоном Каапваль (провинция Каапваль, ЮАР) и Кратоном Пилбара (регион Пилбара, Западная Австралия). Дополнительным свидетельством является совпадение стратиграфических последовательностей зелёнокаменных поясов и поясов гнейса этих двух кратонов. Сегодня эти архейские зеленокаменные пояса распространены по границам Верхнего кратона в Канаде, а также по кратонам древних континентов Гондвана и Лавразия.

Примерно 2,8 млрд. лет назад первый в истории Земли суперконтинент начал раскалываться.

Об этом свидетельствуют геохронологические и палеомагнитные исследования, показывающие циркулярное поперечное разделение кратонов Каапвааль и Пилбара окол 2,77 млрд. лет назад.

В целом архейская эра характеризуется очень бурной тектонической активностью, выливающейся в частые вулканические извержения, землетрясения и т.д.. Этому способствовали: высокая температура внутренних слоёв Земли, формирование у Земли планетарного ядра и распад короткоживущих радионуклидов.

Примерно 3,8 млрд. лет назад на Земле образовались первые достоверно подтверждённые магматические и метаморфические горные породы, такие как гранит, диорит и анортозит. Найдены эти горные породы были в самых разнообразных местах: на острове Гренландия, в пределах Канадского и Балтийского щитов и др..

Кстати, некоторые учёные именно возраст этих самых древнейших пород принимают за нижнюю границу архея.

3 млрд. лет назад наступил период активного формирования континентальной земной коры. За период равный 500 млн. лет было сформировано до 70% всей её массы. Хотя большинство учёных всё же считает, что континентальная кора архейского возраста составляет лишь 5-40% от всей континентальной коры современности.

Гидросфера и атмосфера. Климат

В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь разрозненные мелководные бассейны. Температура воды достигала 70-90° C, что могло наблюдаться лишь в случае существования у Земли того времени плотной углекислотной атмосферы. Ведь из всех возможных газов только СО 2 мог создать повышенное давление атмосферы (для архея - 8-10 бар). Азота в атмосфере раннего архея было очень мало (10-15% от объёма всей архейской атмосферы), кислород вообще практически отсутствовал, а такие газы, как метан, неустойчивы и быстро разлагаются под влиянием жёсткого излучения Солнца (особенно в присутствии гидроксил- иона, также при этом возникающего во влажной атмосфере).

Температура архейской атмосферы при парниковом эффекте достигала почти 120°С. Если бы при том же давлении атмосфера в архее состояла, например, только из азота, то приземные температуры были бы ещё выше и достигали 100°С, а температура при парниковом эффекте превышала бы 140° С.

Примерно 3,4 млрд. лет назад количество воды на Земле значительно увеличилось и возник Мировой океан, перекрывший гребни срединно-океанических хребтов. В результате заметно усилилась гидратация базальтовой океанической коры, а скорость роста парциального давления СО 2 в позднеархейской атмосфере несколько снизилась. Наиболее радикальное падение давления СО 2 произошло только на рубеже архея и протерозоя после выделения земного ядра и связанного с ним резкого уменьшения тектонической активности Земли. Благодаря этому в раннем протерозое столь же резко сократились выплавки океанических базальтов. Базальтовый слой океанической коры стал заметно более тонким, чем он был в архее, и под ним впервые сформировался серпентинитовый слой - главный и постоянно обновляемый резервуар связанной воды на Земле.

Флора и фауна

В архейских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения стратиграфической шкалы фанерозоя, тем не менее разнообразных следов органической жизни здесь довольно много.

К ним относятся продукты жизнедеятельности сине-зелёных водорослей - строматолиты, представляющие собой кораллоподобные осадочные образования (карбонатные, реже кремниевые), и продукты жизнедеятельности бактерий - онколиты.

Первые достоверные строматолиты были обнаружены лишь на рубеже 3,2 млрд. лет назад в Канаде, Австралии, Африке, на Урале и в Сибири. Хотя имеются свидетельства обнаружения остатков первых прокариот и строматолитов в отложениях возрастом 3,8-3,5 млрд. лет, в Австралии и Южной Африке.

Также в кремнистых породах раннего архея найдены своеобразные нитчатые водоросли, имеющие хорошую сохранность, при которой можно наблюдать детали клеточного строения организма. На многих стратиграфических уровнях встречаются мельчайшие округлые тельца (размером до 50 m) водорослевого происхождения, принимавшиеся ранее за споры. Они известны под названием "акритарх", или "сфероморфид".

Животный мир архея значительно беднее, чем растительный. Отдельные указания на нахождение в породах архея остатков животных относятся к объектам, которые, по- видимому, имеют неорганическое происхождение (Aticocania Walcott, Tefemar kites Dons, Eozoon Dawson, Brooksalla Bassler) или являются продуктами выщелачивания строматолитов (Carelozoon Metzger). Многие окаменелости архея до конца не расшифрованы (Udokania Leites) или не имеют точной привязки (Xenusion querswalde Pompecki).

Таким образом, в архейском зоне достоверно найдены прокариоты двух царств: бактерии, преимущественно хемосинтезирующие, анаэробные и фотосинтезирующие цианобионты, продуцирующие кислород. Не исключено, что в архее появились и первые эукариоты из царства грибов, морфологически сходные с дрожжевыми грибами.

Древнейшие бактериальные биоценозы, т.е. сообщества живых организмов, включавшие только продуцентов и деструкторов, были похожи на плёнки плесени (т.н. бактериальные маты), располагавшиеся на дне водоёмов или в их прибрежной зоне. Оазисами жизни часто служили и вулканические области, где на поверхность из литосферы поступали водород, сера и сероводород - основные доноры электронов.

На протяжении почти всей архейской эры живые организмы были одноклеточными, сильно зависимыми от природных факторов существами. И лишь на рубеже архея и протерозоя произошло два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (бактерии и сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется в процессе естественного отбора, если вредна, устраняется. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Диплоидность, возникшая одновременно с оформленным ядром, позволяет сохранить мутации и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований.

Полезные ископаемые

Архейская эра очень богата полезными ископаемыми. С ней связаны грандиозные месторождения железных руд (железистые кварциты и джеспилиты), алюминиевого сырья (кианит и силлиманит) и марганцевых руд; с конгломератами архея связаны крупнейшие месторождения золотых и урановых руд; с основными и ультраосновными породами - крупные месторождения руд меди, никеля и кобальта; с карбонатными породами - свинцово- цинковые месторождения. Пегматиты являются главным источником слюды (мусковита), керамического сырья и редких металлов.

На территории России с отложениями архейского возраста связаны месторождения Тиманского кряжа, Урала, Днепровской кристаллической полосы, района Подкаменной Тунгуски...

Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.

Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.

Геохронологическая шкала истории развития органического мира Земли включает эры и периоды. Выделяют следующие эры:

• архейская (архей) — эра древнейшей жизни,
• протерозойская (протерозой) — эра первичной жизни,
• палеозойская (палеозой) — эра древней жизни,
• мезозойская (мезозой) — эра средней жизни,
• кайнозойская (кайнозой) — эра новой жизни.

Названия периодов образованы либо от названий местностей, где впервые были найдены соответствующие отложения (город Пермь, графство Девон), либо от происходивших в то время процессов (в угольный период — карбон — происходила закладка отложений каменного угля, в меловой — мела и т.д.).

Геохронологическая шкала и история развития живых организмов

Период, продолжительность, млн лет	Климат и геологические процессы	Мир животных	Мир растений	Важнейшие ароморфозы
Кайнозойская, 66 млн лет
Антропоген, 1,5	Неоднократные смены потеплений и похолоданий. Крупные оледенения в средних широтах Северного полушария	Современный животный мир. Эволюция и господство человека	Современный растительный мир	Интенсивное развитие коры головного мозга; прямохождение
Неоген, 23,0 Палеоген, 41±2	Равномерный теплый климат. Интенсивное горообразование. Движение материков, обособляются Черное, Каспийское, Средиземное моря	Доминируют млекопитающие, птицы, насекомые; появляются первые приматы (лемуры, долгопяты), позднее парапитеки и дриопитеки; исчезают многие группы пресмыкающихся, головоногих моллюсков	Широко распространяются цветковые растения, особенно травянистые; сокращается флора голосеменных
Мезозойская, 240 млн лет
Меловой (мел), 70	Похолодание климата, увеличение площади Мирового океана	Преобладают костистые рыбы, первоптицы, мелкие млекопитающие; появляются и распространяются плацентарные млекопитающие и современные птицы; вымирают гигантские пресмыкающиеся	Появляются и начинают доминировать покрытосеменные; сокращаются папоротники и голосеменные	Возникновение цветка и плода. Появление матки
Юрский (юра), 60	Вначале влажный климат сменяется засушливым на экваторе	Господствуют гигантские пресмыкающиеся, костистые рыбы, насекомые, головоногие моллюски; появляется археоптерикс; вымирают древние хрящевые рыбы	Господствуют современные голосеменные; вымирают древние голосеменные
Триасовый (триас), 35±5	Ослабление климатической зональности. Начало движения материков	Преобладают земноводные, головоногие моллюски, травоядные и хищные пресмыкающиеся; появляются костистые рыбы, яйцекладущие и сумчатые млекопитающие	Преобладают древние голосеменные; появляются современные голосеменные; вымирают семенные папоротники	Появление четырехкамерного сердца; полное разделение артериального и венозного кровотока; появление теплокровности; появление молочных желез
Палеозойская, 570 млн лет
Пермский (пермь), 50±10	Резкая зональность климата, завершение горообразовательных процессов	Господствуют морские беспозвоночные, акулы; быстро развиваются пресмыкающиеся и насекомые; возникают зверозубые и травоядные пресмыкающиеся; вымирают стегоцефалы и трилобиты	Богатая флора семенных и травянистых папоротников; появляются древние голосеменные; вымирают древовидные хвощи, плауны и папоротники	Образование пыльцевой трубки и семени
Карбонский (карбон), 65±10	Распространение лесных болот. Равномерно влажный теплый климат сменяется в конце периода засушливым	Доминируют земноводные, моллюски, акулы, двоякодышащие рыбы; появляются и быстро развиваются крылатые формы насекомых, пауки, скорпионы; возникают первые пресмыкающиеся; заметно уменьшаются трилобиты и стегоцефалы	Обилие древовидных, папоротникообразных, образующих «каменноугольные леса»; возникают семенные папоротники; исчезают псилофиты	Появление внутреннего оплодотворения; появление плотных оболочек яйца; ороговение кожи
Девонский (девон), 55	Смена сухих и дождливых сезонов, оледенение на территории современных Южной Африки и Америки	Преобладают панцирные, моллюски, трилобиты, кораллы; появляются кистеперые, двоякодышащие и лучеперые рыбы, стегоцефалы	Богатая флора псилофитов; появляются мхи, папоротниковидные, грибы	Расчленение тела растений на органы; преобразование плавников в наземные конечности; появление органов воздушного дыхания
Силурийский (силур), 35	Вначале сухой, затем влажный климат, горообразование	Богатая фауна трилобитов, моллюсков, ракообразных, кораллов; появляются панцирные рыбы, первые наземные беспозвоночные: многоножки, скорпионы, бескрылые насекомые	Обилие водорослей; растения выходят на сушу — появляются псилофиты	Дифференцировка тела растений на ткани; разделение тела животных на отделы; образование челюстей и поясов конечностей у позвоночных
Ордовикский (ордовик), 55±10 Кембрийский (кембрий), 80±20	Оледенение сменяется умеренно влажным, потом сухим климатом. Большая часть суши занята морем, горообразование	Преобладают губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты; появляются бесчелюстные позвоночные (щитковые), моллюски	Процветание всех отделов водорослей
Протерозойская, 2600 млн лет
—	Поверхность планеты — голая пустыня. Частые оледенения, активное образование горных пород	Широко распространены простейшие; появляются все типы беспозвоночных, иглокожих; первичные хордовые — подтип Бесчерепные	Широко распространены бактерии, сине-зеленые и зеленые водоросли; появляются красные водоросли	Появление двусторонней симметрии
Архейская, 3500 (3800) млн лет
—	Активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководье	Возникновение жизни: прокариоты (бактерии, сине-зеленые водоросли), эукариоты (зеленые водоросли, простейшие), примитивные многоклеточные		Появление фотосинтеза, аэробного дыхания, эукариотических клеток, полового процесса, многоклеточности

Архейская эра (эра древнейшей жизни: 3500 (3800-2600) млн лет назад)

Первые живые организмы на Земле появились по разным данным 3,8-3,2 млрд лет назад. Это были прокариотические гетеротрофные анаэробы (доядерные, питающиеся готовыми органическими веществами, не нуждающиеся в кислороде). Они жили в первичном океане и питались растворенными в его воде органическими веществами, созданными абиогенно из неорганических веществ под действием энергии ультрафиолетовых лучей Солнца и грозовых разрядов.

Атмосфера Земли состояла преимущественно из CO 2 , CO, H 2 , N 2 , водяных паров, небольших количеств NH 3 , H 2 S, CH 4 и почти не содержала свободного кислорода O 2 . Отсутствие свободного кислорода обеспечило возможность накопления в океане абиогенно созданных органических веществ, в противном случае они сразу же расщеплялись бы кислородом.

Первые гетеротрофы осуществляли окисление органических веществ анаэробно — без участия кислорода путем брожения . При брожении органические вещества расщепляются не полностью, и энергии образуется немного. По этой причине эволюция на ранних этапах развития жизни шла очень медленно.

С течением времени гетеротрофы сильно размножились и им стало не хватать абиогенно созданного органического вещества. Тогда возникли прокариотические автотрофные анаэробы . Они могли синтезировать органические вещества из неорганических самостоятельно сначала посредством хемосинтеза, а затем — фотосинтеза.

Первым был фотосинтез анаэробный , который не сопровождался выделением кислорода:

6CO 2 + 12H 2 S → C 6 H 12 O 6 + 12S + 6H 2 O

Затем появился фотосинтез аэробный:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Аэробный фотосинтез был характерен для существ, похожих на современных цианобактерий.

Выделяющийся при фотосинтезе свободный кислород стал окислять растворенные в воде океана двухвалентное железо, соединения серы и марганца. Эти вещества превращались в нерастворимые формы и оседали на дне океана, где образовали залежи железных, серных и марганцевых руд, которые в настоящее время использует человек.

Окисление растворенных в океане веществ происходило в течение сотен миллионов лет, и только когда их запасы в океане были исчерпаны, кислород стал накапливаться в воде и диффундировать в атмосферу.

Необходимо отметить, что обязательным условием накопления в океане и атмосфере кислорода было погребение некоторой части синтезированного организмами органического вещества на дне океана. В противном случае, если бы вся органика расщеплялась с участием кислорода, его излишков не оставалось бы и кислород не смог бы накапливаться. Неразложившиеся тела организмов оседали на дне океана, где образовали залежи ископаемого топлива — нефти и газа.

Накопление в океане свободного кислорода сделало возможным появление автотрофных и гетеротрофных аэробов . Это произошло когда концентрация O 2 в атмосфере достигла 1% от современного уровня (а он равен 21%).

При аэробном окислении (дыхании) органические вещества расщепляются до конечных продуктов — CO 2 и H 2 O и образуется в 18 раз больше энергии, чем при бескислородном окислении (брожении):

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38АТФ

Поскольку при аэробных процессах стало выделяться намного больше энергии, эволюция организмов значительно ускорилась.

В результате симбиоза различных прокариотических клеток появились первые эукариоты (ядерные).

В результате эволюции эукариот возник половой процесс — обмен организмов генетическим материалом — ДНК. Благодаря половому процессу эволюция пошла еще быстрее, поскольку к мутационной изменчивости добавилась комбинативная.

Сначала эукариоты были одноклеточными, а затем появились первые многоклеточные организмы. Переход к многоклеточности у растений, животных и грибов произошел независимо друг от друга.

Многоклеточные организмы получили ряд преимуществ по сравнению с одноклеточными:

1. большую продолжительность онтогенеза, так как в ходе индивидуального развития организма происходит замещение одних клеток другими;
2. многочисленное потомство, поскольку для размножения организма может выделить больше клеток;
3. значительные размеры и разнообразное строение тела, что обеспечивает большую устойчивость к внешним факторам среды за счет стабильности внутренней среды организма.

Ученые не имеют единого мнения по вопросу, когда возникли половой процесс и многоклеточность — в архейскую или протерозойскую эру.

Протерозойская эра (эра первичной жизни: 2600-570 млн лет назад)

Появление многоклеточных еще более ускорило эволюцию и за относительно короткий период (в геологическом масштабе времени) появились различные виды живых организмов, приспособленные к разным условиям существования. Новые формы жизни занимали и формировали все новые экологические ниши в разных областях и глубинах океана. В породах возрастом 580 млн лет уже имеются отпечатки существ с твердыми скелетами и поэтому изучать эволюцию с этого периода гораздо легче. Твердые скелеты служат опорой для тел организмов и способствуют увеличению их размеров.

К концу протерозойской эры (570 млн лет назад) сложилась система продуценты-консументы и сформировался кислородно-углеродный биогеохимический круговорот веществ.

Палеозойская эра (эра древней жизни: 570-240 млн лет назад)

В первый период палеозойской эры — кембрийский (570-505 млн лет назад) — произошел так называемый «эволюционный взрыв»: за короткое время образовались почти все известные в настоящее время типы животных. Все предшествующее этому периоду эволюционное время получило название докембрий , или криптозой («эра скрытой жизни») — это 7/8 истории Земли. Время после кембрия назвали фанерозоем («эрой явной жизни»).

Так как кислорода образовывалось все больше, атмосфера постепенно приобретала окислительные свойства. Когда концентрация O 2 в атмосфере достигла 10% от современного уровня (на границе силура и девона), на высоте 20-25 км в атмосфере начал образовываться озоновый слой. Он формировался из молекул O 2 под действием энергии ультрафиолетовых лучей Солнца:

O 2 → O + O
O 2 + O → O 3

Молекулы озона (O 3) обладают способностью отражать ультрафиолетовые лучи. В результате озоновый экран стал защитой живых организмов от губительных для них в больших дозах ультрафиолетовых лучей. До этого защитой служила вода. Теперь жизнь получила возможность выйти из океана на сушу.

Выход живых существ на сушу начался в кембрийском периоде: первыми на нее вышли бактерии, а затем — грибы и низшие растения. В результате на суше образовалась почва и в силурийский период (435-400 млн лет назад) на суше появились первые сосудистые растения — псилофиты. Выход на сушу способствовал появлению у растений тканей (покровных, проводящих, механических и др.) и органов (корня, стебля, листьев). В результате появились высшие растения. Первыми сухопутными животными стали членистоногие, произошедшие от морских ракоскорпионов.

В это время в морской среде эволюционировали хордовые: от беспозвоночных хордовых произошли позвоночные рыбы, а в девоне от кистеперых рыб амфибии. Они господствовали на суше 75 млн лет и были представлены очень крупными формами. В пермский период, когда климат стал холодней и засушливей, превосходство над амфибиями получили рептилии.

Мезозойская эра (эра средней жизни: 240-66 млн лет назад)

В мезозойской эре — «эра динозавров» — рептилии достигли своего расцвета (образовались их многочисленные формы) и упадка. В триасе появились крокодилы и черепахи, а от зверозубых рептилий произошел класс Млекопитающие. В течение всей мезозойской эры млекопитающие были мелкими и не были широко распространены. В конце мелового периода наступило похолодание и произошло массовое вымирание рептилий, окончательные причины которого до конца не выяснены. В меловом периоде появились покрытосеменные (цветковые).

Кайнозойская эра (эра новой жизни: 66 млн лет назад — настоящее время)

В кайнозойской эре широко распространились млекопитающие, птицы, членистоногие, цветковые растения. Появился человек.

В настоящее время деятельность человека стала важным фактором развития биосферы.

Самые древние остатки организмов и создавшихся при их участии веществ дошли до нас из архейских отложений земной коры.

Отложения эти чрезвычайно мощные (толстые): ясно, что проходили сотни миллионов лет, пока они накоплялись. Наиболее древние, нижние отложения, сдавленные огромной тяжестью вышележащих пластов, сильно изменились: из слоистых они превратились в кристаллические. Помимо давления этому помогло и действие внутренней теплоты земного шара. Остатки организмов, которые могли в них находиться, при этом тоже изменились до неузнаваемости. Мы не знали бы даже, была тогда жизнь или нет, если бы не некоторые вещества, накопленные в архейских пластах; эти вещества, как мы хорошо знаем, могут образовываться в земной коре только при действии организмов. Они действительно образовались из остатков древнейших растений и животных. Но самих этих остатков в кристаллических горных породах архейского времени мы не находим.

Лучше обстоит дело с теми архейскими отложениями, которые дошли до нас в виде слоистых пород, еще не успевших перекристаллизоваться. Это - более молодые слои. В них найдены остатки бактерий, имевших вид микроскопически мелких шариков. Сохранились остатки других бактерий, так называемых железобактерий, родственники которых и сейчас живут на Земле. Железобактерии выполняют огромную химическую работу, принимая участие в создании железных руд. Они живут в тех водах, которые содержат соли (закиси) железа, и окружены тончайшими нитевидными трубочками, возникшими из выделяемой ими слизи; они извлекают соли (закиси) железа из воды, перерабатывают их в своем крошечном тельце и пропитывают ими трубочки (превращая их в соли окиси). Живут эти бактерии колониями. Когда трубочки окажутся целиком пропитанными железом, бактерии покидают их и принимаются строить новые трубочки. В результате их деятельности скопляются соединения железа, которые через сотни тысяч и миллионы лет превращаются в мощные залежи железных руд.

Бактерии играют в жизни Земли огромную роль. Даже Пастер не вполне охватывал ее. Бактерии завоевывают для себя все новые и новые источники питания; они заполнили почву, воду и воздух. В одном грамме лесной почвы содержится около 3 миллиардов бактерий; даже в грамме песчаной почвы их около 1 миллиарда.

В огромном количестве населяют они моря. В глубине Черного моря находятся огромные скопления сероводорода, делающие жизнь здесь невозможной для растений и животных. Этот сероводород, однако, не проникает в поверхностные слои воды, и поэтому до глубины в 200 метров в этих морях процветает жизнь. Куда же девается сероводород? Оказывается, его захватывают серные бактерии, обитающие на глубине 200 метров и перерабатывающие его в соединения серной кислоты. Такая же, примерно, картина наблюдается и в Каспийском море. Сколько же бактерий работает в такой гигантской химической лаборатории? Число их невозможно даже себе представить.

Раз бактерии могут приспособляться к самым различным условиям жизни, то они могли дать начало и другим группам организмов. От них, действительно, получили свое происхождение некоторые водоросли. Переход от бактерий, к водорослям был большим шагом вперед по пути эволюции. Правда, и водоросли в большинстве своем относятся еще к миру микроскопически малых существ, но они обладают более определенной организацией и принадлежат к более сложным существам, наряду с простейшими животными организмами. Подобно бактериям, одноклеточные растения и животные кишат повсюду на земле, и их-то и открыл впервые Левенгук в стоячей воде. В одноклеточных телах этих существ мы находим расчленение на протоплазму и ядро; кроме того, они нередко обладают защитной оболочкой или своего рода скелетом, поражающим иногда тонкостью и изяществом строения.

В теле водорослей, кроме ядра, имеется еще одно важное образование, которое свойственно уже всем типичным растениям. Это - так называемый пигмент , красящее вещество, сосредоточенное в особых зернах (иногда в поверхностных слоях протоплазмы). Пигмент не у всех водорослей одинаков. По его цвету различают несколько групп водорослей: синезеленые, зеленые, багряные, бурые.

Особую группу среди водорослей составляют жгутиковые. Это - одноклеточные организмы, снабженные подвижным жгутиком, благодаря ударам которого по воде они передвигаются. Они стоят на рубеже растительного и животного миров. Одни из них имеют пигментное пятно и причисляются к водорослям, другие лишены пигмента и способны захватывать пищу, которую и переваривают. Это - простейшие животные.

Характерный для растительной клетки зеленый пигмент, так называемый хлорофил, представляет особое вещество, улавливающее энергию солнечных лучей и употребляющее ее на химическую деятельность. Эта деятельность заключается, во-первых, в расщеплении находящегося в воздухе углекислого газа на его составные части - углерод и кислород, а во-вторых, в выполнении созидательной работы: в построении из освобожденного углерода и воды органических соединений - сахара, крахмала, других углеводов, жиров и белковых тел. Все эти сложные химические вещества возникают в растительной клетке из неорганических веществ благодаря деятельности хлорофила. Другая освобожденная составная часть углекислого газа - кислород - уходит в чистом виде снова в воздух. Воздух таким образом все время пополняется кислородом.

Вспомним, что животные питаются только готовыми сложными органическими соединениями-углеводами, жирами и белками. Эти соединения животные сами для себя приготовить не могут. Они их получают из растительного мира. Не будь растений, животные погибли бы с голоду. Стало быть, животные и появиться на Земле могли только после возникновения растений. Растения приготовили для них запас питательных веществ. Кроме того, они создали и другое необходимое для животной жизни условие. Животные нуждаются не только в питании, но и в дыхании. А для этого им нужен кислород. В настоящее время в воздухе, как мы знаем, содержится около 21% кислорода. Его количество постоянно, и это постоянство поддерживается деятельностью растений, непрерывно обогащающих воздух кислородом. Не то было в архейскую эру.

Состав атмосферы в первые времена жизни Земли, как мы уже указывали раньше, по-видимому, резко отличался от теперешнего. Во-первых, в воздухе почти не было кислорода; во-вторых, воздух тогда содержал в себе много углекислого газа. Этот газ делал воздух малопроницаемым для солнечных лучей; поэтому нагревание солнцем было не слишком сильным. Зато присутствие в воздухе этого газа и водяных паров очень задерживало охлаждение воздуха в ночное время. Земля была как бы окутана мало проницаемой для тепла оболочкой, которая сохраняла собственную земную теплоту и повышала среднюю температуру Земли. Один ученый высчитал, что если бы теперь количество углекислого газа увеличилось в воздухе втрое, то средняя температура на Земле повысилась бы почти на 10 градусов. Этого повышения было бы с избытком довольно, чтобы растаяли льды в полярных странах и чтобы сошли снега с высоких горных вершин. Климат Земли должен был бы резко измениться: продолжительные морозы случались бы только изредка, зима сократилась бы, лето стало бы длиннее и жарче; в общем, в наших местах климат установился бы такой, какой мы находим сейчас, например, в нашем Закавказье. А на крайнем севере, где теперь простирается область вечной мерзлоты, установился бы довольно мягкий климат умеренного пояса.

Есть все основания думать, что в архейскую эру климат был еще значительно теплее и благодаря, большому содержанию углекислого газа в воздухе, и благодаря тому, что Земля еще не растратила своей первоначальной теплоты, и, наконец, благодаря тому, что само Солнце блистало ослепительно белым светом и посылало на Землю более горячие лучи. Жизнь расцвела в теплых водах тогдашних морей и океанов. Создавались новые формы растительного мира, а в результате работы растений земная атмосфера стала понемногу очищаться от углекислоты и обогащаться кислородом. Кислород в растворенном виде появился и в море. Так создались условия, при которых стала возможна животная жизнь. Она и возникла вслед за растительной.

Однако относительно животных архейской эры мы знаем еще меньше, чем относительно растений. Кое-где сохранились раковинки одноклеточных животных, так называемых корншожек. По-видимому, животные в те времена играли еще небольшую роль в жизни Земли. Больший интерес представляют другие формы жизни, возникшие в архейскую эру, а может быть, и раньше.

Современная наука больше интересуется мельчайшими организмами, чем крупными. Не слоны и не киты стоят в центре внимания ученых, а мельчайшие, еле видимые или вовсе невидимые живые частицы. Практическая жизнь требует самого подробного исследования именно этих мельчайших организмов. Открытие и изучение их может послужить для разъяснения загадочной природы многих болезней: ведь в основе многих заболеваний лежит нападение на человека микроскопических или ультрамикроскопических организмов. В сельском хозяйстве свойства этих существ связываются с вопросами увеличения урожайности и повышения плодородия почвы. Наука занята исследованием этих ничтожно малых существ и в надежде приблизиться к решению вопроса о первых ступенях эволюции и о начале жизни.

На грани наших знаний находятся организмы, которые так малы, что самые лучшие современные ультрамикроскопы бессильны сделать их видимыми. Они проходят (фильтруются) через самые тонкие фильтры, и их невозможно задержать и отделить от других веществ, чтобы сделать более доступными изучению. Естественно спросить, как же удалось узнать об их существовании, если они ускользают от самых усовершенствованных наших инструментов? Хотя они сами невидимы, но их действия мы можем и видеть и изучать. Самые мелкие из «фильтрующихся существ» называются бактериофагами. Мы узнаем об их присутствии потому, что они пожирают или разрушают живых бактерий. В науке не установлен еще окончательный взгляд на природу этих бактериофагов. Многие ученые считают их самыми простыми из всех живых организмов. Другие более склонны видеть в них не организмы, а химические вещества. Но какова бы ни была их природа, ясно, что здесь мы имеем дело с такими частицами, которые стоят на границе живого и неживого мира.

Несколько крупнее бактериофагов оказываются ультрамикроскопические существа, называемые вирусами (слово «вирус» - латинское и по-русски значит «яд»).

Эти вирусы вызывают целый ряд тяжелых болезней у человека, животных и растений. Копытная болезнь рогатого скота и свиней, собачья чума, оспа, тиф, желтая лихорадка, бешенство, корь и грипп у человека, ряд заболеваний картофеля, табака и других растений - вызываются присутствием вирусов. Хотя они крупнее бактериофагов, они все же так мелки, что свободно проходят через фильтры, за что и получили свое название «фильтрующихся вирусов».

Возможно, что бактериофаги и вирусы - это остатки древнейших организмов. Они тоже изменились в течение истории Земли, приспособившись к существованию в новых условиях. Бактериофаги выработали способность бороться с бактериями, вирусы стали губить растения и животных. Но при всем том они не поднялись даже на такую ступень организации, на какой находятся бактерии. Поэтому в них можно видеть остатки первичных организмов, существовавших в архейскую эру.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Древнейший период существования земли, охватывающий временной промежуток от 4 до 2,5 млрд лет назад, носит название "архейская эра". Растительный и животный мир еще только начинал зарождаться, кислорода на Земле было очень мало, а из водных объектов на планете имелся лишь один мелкий океан, состоящий из нескольких водоемов с насыщенной соленой водой, горного же ландшафта и впадин вообще не было. Это период начала формирования залежей полезных ископаемых: графита, никеля, серы, железа и золота.

Лучи солнечного света тогда еще не могли проникнуть сквозь смешанные между собой гидросферу и атмосферу, составлявшие единую оболочку из пара и газа. Образовавшийся парниковый эффект не давал солнцу коснуться земли.

Архейская эра была названа так американским ученым Дж. Дана в 1872 г. Термин «архей» с древнегреческого означает «древний». Архей разделен на четыре основные эры, начиная от самого древнего - эоархея и заканчивая неоархеем. Остановимся на них более подробно.

Начало архея - эоархей

Период продолжительностью 400 млн лет начался около 4 млрд лет назад. Для эоархея характерно частое падение метеоритов, образование кратеров. Лава, покрывающая поверхность планеты, постепенно начала уступать место земной коре, которая активно формировалась.

Архейская эра в этот временной отрезок известна закладкой древнейших горных пород, крупнейшие формации из которых были найдены в Гренландии. Их возраст составляет приблизительно 3,8 млрд лет.

Формирование гидросферы только начиналось. И хотя Мировой океан еще не появился, уже были намеки на первые небольшие водные образования. С характерной для них изолированностью друг от друга, с концентрированной соленой и очень горячей водой.

В атмосфере было мало кислорода и азота, значительную часть ее составлял углекислый газ. Температура в воздушной оболочке Земли достигала 120 °С.

Первые организмы архейской эры начали появляться именно тогда. Это были цианобактерии, которые оставили после себя древние строматолиты - продукты жизнедеятельности. Эти микроорганизмы с помощью фотосинтеза вырабатывают кислород, являясь наиболее древней формой жизни на планете.

Наиболее важным моментом в эоархее считается начало формирования первого земного континента - Ваальбары.

Вторая эра - палеоархей

Архейская эра этого периода охватывает временной промежуток в 200 млн лет, начало которого было положено 3,6 млрд лет назад. Тогда сутки имели продолжительность не более 15 часов. Заканчивалось формирование основного континента, появился пока еще мелкий Мировой океан. Земное ядро стало более твердым, что усилило магнитное поле Земли практически до современного уровня.

Именно этот период позволяет утверждать, что уже в те времена появились первые живые организмы. Точно известно, что останки их продуктов жизнедеятельности, найденные в наши дни, датируются именно палеоархеем.

Животные архейской эры - это первые бактерии, организмы, которые способствовали формированию атмосферы Земли посредством фотосинтеза, создавая условия для развития новых форм жизни.

Мезоархей: раскол Ваальбары

Мезоархей - период, длившийся 0.4 млрд лет (начался 3.2 млрд лет назад). Именно тогда произошел раскол Ваальбары, которая разделилась под углом 30° на две отдельные части. А также появился от столкновения с астероидом наиболее известный в наши времена кратер в Гренландии. Возможно, в период мезоархея на Земле произошло и первое оледенение - Понгольское.

Развитие жизни в архейскую эру периода мезоархея характеризовалось ростом количества цианобактерий.

Завершающий этап - неоархей

Неоархей закончился 2,5 млрд лет назад. Для него характерно завершение формирования земной коры, а также выделение большого количества кислорода, что впоследствии привело (в начале следующей эры) к кислородной катастрофе. Именно тогда атмосфера Земли полностью изменилась - в ее составе стал преобладать кислород.

Бурно развивалась вулканическая деятельность, что способствовало образованию пород и драгоценных металлов и камней. Граниты, сиениты, золото, серебро, изумруды, хризобериллы - все это и многое другое появилось несколько миллиардов лет назад, в неоархее.

Чем еще интересна архейская эра? Растительный и животный мир в то время сформировал древнейшие залежи полезных ископаемых, широко используемых и сегодня. Также на на это повлияла нестабильная обстановка на планете. Формируя ландшафты, земная кора и первые горные образования разрушались под действием вод океана и разлива вулканической лавы.

Животный мир

Ученые утверждают, что зарождение жизни началось именно в период Архея. И хотя эти формы были слишком уж малы, они все же представляли собой настоящие живые микроорганизмы, первые бактериологические сообщества, оставившие после себя след на планете в виде окаменелых строматолитов

Установлено, что именно бактерии внесли значительный вклад в формирование нанокристаллов арогонита - минерала на основе карбоната кальция. Арагонит входит в состав поверхностного слоя раковин современных моллюсков, содержится в экзоскелете кораллов.

Цианобактерии стали виновниками возникновения залежей не только карбонатных, но и кремневых осадочных образований.

Архейская эра характеризуется появлением первых прокариотов - доядерных одноклеточных организмов.

Характеристика прокариотов

Живые организмы не имеют сформированного ядра, но они являются полноценной клеткой. Питаясь при помощи фотосинтеза, прокариоты вырабатывают кислород. Информация ДНК (нуклеотид), которую несет в себе клетка, не упакована в белковую оболочку ядра (гистон).

Группа разделена на два домена:

• Бактерии.
• Археи.

Археи

Археи - древнейшие микроорганизмы, как и прокариоты, не имеющие ядра. Вместе с тем их структура организации жизни отличается от таковой у других видов микробов. По внешнему виду археи схожи с бактериями, но некоторые из них имеют необычную плоскую или квадратную форму.

Разделяют пять видов архей, несмотря на то, что классифицировать их довольно сложно. Вырастить архебактерии в питательных средах невозможно, поэтому все исследования проводятся только на основе проб, взятых с их среды обитания.

В качестве источника энергии эти микроорганизмы могут использовать как солнечный свет, так и углерод, в зависимости от вида. Археи не формируют спор, размножаются бесполым путем. Они не являются патогенными для человека, могут выживать в самых экстремальных условиях: океан, горячие источники, почва, соленые озера. Наиболее многочисленный вид архей составляет значительную часть планктона в океанах, который служит пищей для морских животных.

Некоторые виды даже обитают в кишечнике у человека, помогая осуществлять процессы пищеварения. Археи используются для создания биологического газа, очистки сточных канав, отстойников.

Растения

Как вы могли понять, архейская эра, растительный мир которой был немного богаче животного, не характеризуется наличием позвоночных животных, рыб и даже многоклеточных водорослей. Хотя зачатки жизни уже появились. Что же до флоры, то учеными установлено, что единственными растениями в то время были нитчатые водоросли, в которых, к слову, и обитали бактерии.

А сине-зеленые водоросли, ранее ошибочно считаемые растениями, оказались колониями цианобактерий, использующими одновременно углерод и кислород в качестве ресурса для поддержания жизни и не являющимися частью растительного мира архея.

Нитчатые водоросли

Архейская эра ознаменовалась появлением первых растений. Это одноклеточные нитчатые водоросли, которые являются простейшей формой флоры. Они не имеют определенной формы, структуры, органов и тканей. Образуя колонии, они становятся видимыми невооруженным глазом. Это тина на поверхности воды, фитопланктон в ее глубинах.

Клетки нитчатых водорослей соединены в единую нить, которая может иметь разветвления. Они легко могут как плавать свободно, так и прикрепляться к различной поверхности. Размножение происходит при помощи деления нити на две отдельные. К делению могут быть способны как все нити, так и только крайние, или основные.

Водоросли не имею жгутиков, они связанны между собой посредством микроскопических цитоплазматических мостиков (плазмодесмов).

В ходе эволюции водоросли образовали другую форму жизни - лишайники.

Эра Архея - это первый период, когда практически из ничего появилась биологическая жизнь на Земле. Это переломный момент в истории эволюции планеты, характеризующийся зарождением условий для появления флоры и фауны: формирование земной коры, Мирового океана, атмосферы, пригодных для жизни других более сложных форм растительного и животного мира.

Конец архея положил начало развитию полового процесса размножения у бактерий, появлению первых многоклеточных микроорганизмов, одни из которых впоследствии стали наземными организмами, другие обрели признаки водоплавающих и поселились в океане.

Архейская эра (архей)

Архейская эра (Архей) – (по-греч. – начало) – древнейшая эра в геологической истории Земли. С нее начинается современная геохронологическая шкала (таблица). К архейским принято относить отложения возрастом более 2500 млн. лет.

После архейской идет протерозойская эра, означающая время появления, начала жизни. Относительно протерозоя архей, поэтому, может быть определен как дожизненное время. Таким оно и считается с момента создания геохронологической таблицы.

В 1756 г. немецкий геолог (тогда названия «геолог» еще не было) И.Г. Леман в книге «Опыт восстановления истории флёцовых гор» с учетом библейских представлений создания сначала безжизненной Земли и прошедшего затем всемирного потопа отнес граниты, гнейсы и кристаллические сланцы, не содержащие остатков организмов, к жильным породам, созданным Богом до сотворения жизни. Перекрывающие их слоистые (флёцовые) отложения принимались результатом всемирного потопа. Самыми молодыми считались глины и пески равнин.

В 1759 г. итальянский геолог Дж. Ардуино назвал жильные породы первичными, слоистые – вторичными, глины и пески – третичными. В 1829 г. верхняя часть третичных отложений, в которых содержались каменные орудия труда человека, Ж. Денуайе предложил называть четвертичными.

Согласно геохронологической таблице мы сейчас живем в четвертичный период кайнозойской эры – прямое наследие библейской легенды.

В 1845 г. Р. Мурчисон предложил первичные образования, как возникшие до появления жизни, называть азойскими (нежизненными – сформировавшимися до возникновения на Земле жизни). В 1872 г. американский геолог Дж. Дана азой заменил археем.

В начале XX в. В.И. Вернадский (1863-1945) обратил внимание естествоиспытателей на то, что горные породы, независимо от времени образования, одинаковые. В архее, протерозое, палеозое, мезозое и кайнозое распространены граниты, кварциты, песчаники. Вызвано это тем, что условия образования минералов и горных пород на Земле во все известное геологическое время были близкими. Если в палеозое, мезозое и кайнозое условия формирования горных пород были достоверно биогенными (в условиях биосферы), то биогенными они были и в архее и протерозое.

.

Отсюда гениальный вывод В.И. Вернадского: «Биосфера геологически вечна», или все горные породы образовались в условиях биосферы. Дожизненное время неизвестно.

С учетом этого, американский геолог Д. Чедвик в 1930 г. геологическое время предложил разделить на два эона: криптозой (kryptos по-греч. скрытый, тайный и зоикос по-греч. жизнь) – время скрытой жизни, когда организмы не имели скелетов, не оставивших явных следов жизни, и фанерозой (phaneros по-греч. явный) – время явной жизни. Криптозой составили архей и протерозой, а фанерозой – палеозой, мезозой и кайнозой.

Если жизнь в криптозое на Земле существовала, то от архея (дожизненного времени) и протерозоя (времени появления жизни) необходимо было отказаться, как ошибочно выделенных с учетом идеи образования безжизненной Земли с последующем сотворение на ней жизни. Но сделано это не было.

В середине XX в. в самых древних горных породах возраста около 4 млрд. лет – кварцитах Гренландии – под электронным микроскопом были определены остатки нитчатых (многоклеточных) водорослей. Тем самым было получено прямое подтверждение отсутствия дожизненного времени, или ошибочности выделения архея.

Таким образом, выделение криптозоя, нахождения в древнейших породах возраста около 4 млрд. лет остатков водорослей однозначно свидетельствует об отсутствии дожизненного времени, о том, что архей – симулякр в естествознании.