Архейская эра краткое описание. Архейская эра - начало жизни на земле. Флора и фауна архейской эры

Архейская эра - самый древний, самый ранний период истории земной коры. В архейской эре возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения. Конец архейской эры - время формирования земного ядра и сильного снижения вулканической активности, что позволило развиваться жизни на планете.

Земная кора Нижний период архейской эры - Эоархей 4 - 3,6 млрд. л.н. Около 4 млрд. л.н. земля сформировалась как планета. Практически вся поверхность была покрыта вулканами и повсюду текли реки лавы. Лава, извергаемая большим количеством, образовывала материки и океанические впадины, горы и плоскогорья. Постоянная вулканическая активность, воздействия высоких температур и высокого давления привели к образованию различных полезных ископаемых: различных руд, строительного камня, меди, алюминия, золота, кобальта, железа, радиоактивных минералов и других. Примерно 3,8 млрд. л.н. 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.

Следующий период архейской эры - Палеоархей 3,6 - 3,2 млрд. л.н. Является временем образования первого суперконтинента в истории Земли - Вальбару и единого Мирового океана, изменившие структуру гребней океанических хребтов, что привело к процессу увеличения количества воды на Земле, а объем СО2 в атмосфере начал снижаться.

Атмосфера и климат архейской эры В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь мелководные бассейны, которые не были соединены между собой. Атмосфера архейской эры, в основном, состояла из углекислого газа СО2 и плотность ее была гораздо выше нынешней. Благодаря углекислой атмосфере температура воды достигала 80-90°С. Содержание азота было маленьким, порядка 10-15%. Кислорода, метана и других газов почти не было. Температура атмосферы достигала 120°С

Флора и фауна архейской эры Архейская эра это время зарождения первых организмов. Первыми жителями нашей планеты были анаэробные бактерии. Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обуславливает разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические (доядерные) цианобактерии и сине-зеленые водоросли. Появившиеся затем эукариотические зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в кислородной среде. В это же время – на границе архейской протерозойской эры произошло еще два крупных эволюционных событий – появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (бактерии и сине-зеленые) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. 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

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.

Архейская эра - вторая по продолжительности (900 млн лет) после протерозоя. Ее окончание отстоит от нашего времени более чем на 2,5 млрд лет. В архейской эре возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пиши использовали органические соединения «первичного бульона». Условия на древней Земле изменялись, и абиогенное возникновение органических молекул и неорганических в планетарном масштабе прекратилось. Остались отдельные небольшие локусы, преимущественно на дне океана, где и до сих пор происходит образование простейших органических соединений, но их вклад в обеспечение гетеротрофов питанием практически ничтожен.

Истощение запасов органики в Мировом океане поставило существование жизни на грань катастрофы.

Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением у древних прокариот фотосинтеза - биогенного синтеза органических молекул из неорганических за счет энергии солнечного света, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические сине-зеленые - цианеи. Они, перестав зависеть от готовых органических молекул «первичного бульона», начали бурно развиваться. Особенно важно, что они открыли перед жизнью на Земле еще один путь.

Фотосинтез сопровождается выделением побочного продукта - кислорода. На протяжении миллиарда лет он насыщал воду, где обитали первые живые организмы, и выделялся в атмосферу.

Микроскопические цианеи оставили множество следов своего существования. Они, захватывая частички ила, слой за слоем создавали огромные структуры, так называемые строматолиты, которые в заметно уменьшенном варианте существуют и в настоящее время, в частности у берегов Австралии и на побережье Флориды.

Практически остатками строматолитов исчерпывается все, что дошло до нас с тех древнейших времен.

Цианеи и появившиеся затем эукариотические зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что содействовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. По-видимому, в это же время - на границе архейской и протерозойской эр - произошло еще два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточностъ.

Чтобы яснее представить значение двух последних ароморфозов, остановимся на них подробнее. Гаплоидные организмы (микроорганизмы, сине-зеленые) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, организм, ее несущий, устраняется отбором. Гаплоидные формы 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 генов в хромосомах. Диплоидность, возникшая одновременно с оформленным ядром, позволяет сохранять мутации в гетерозиготном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований. Кроме того, в гетерозиготном состоянии многие мутации часто повышают жизнеспособность особей и, следовательно, увеличивают их шансы в борьбе за существование.

Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии, с другой - возможность «разделения труда» между клетками колонии, т.е. образование многоклеточных организмов. Разделение функций клеток у первых колониальных многоклеточных организмов привело к образованию первичных тканей - эктодермы и энтодермы, дифференцированных по структуре в зависимости от выполняемой функции. Дальнейшая дифференпировка тканей создала разнообразие, необходимое для расширения структурных и функциональных возможностей организма в целом, в результате чего создавались все более сложные органы. Совершенствование взаимодействия между клетками, сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной и эндокринной систем, обеспечило существование многоклеточного организма как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.

Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаться по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Опорные точки

• Жизнь возникла на Земле из синтезированных абиогенным путем органических молекул.
• В архейскую эру, на границе с протерозоем, возникновением первых клеток было положено начало биологической эволюции.

Вопросы и задания для повторения

• 1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?
• 2. Вспомните материал главы. Расскажите, когда и как возникли первые живые организмы.
• 3. Какими жизненными формами был представлен живой мир в протерозойскую эру?