Изменение физико-географических условий и развитие жизненных форм по периодам развития Земли

В раннем архее, около 3,0—3,5 млрд лет назад, возникли огромные вспучивания — гранито-гнейсовые купола. Одновременно появились мелкие моря, которые по мере остывания Земли увеличивались. Солевой состав океана примерно 3,8 млрд лет назад уже был близок к современному. Видимо, образование в первичном океане сложных органических соединений, давших начало жизни на Земле, шло одновременно с формированием геосфер. Наиболее древние следы жизнедеятельности организмов обнаружены в породах архея. Они представлены остатками бактерий и сине-зеленых водорослей, относящихся к прокариотам — организмам, в клетках которых отсутствует ядро.

В протерозое, длившемся свыше 2 млрд лет, продолжали существовать водоросли и бактерии. По этой причине протерозой называют эрой водорослей и бактерий. Знаменательное событие в эволюции органического мира 2,2—2,3 млрд лет назад связано с переходом части водорослей на питание с использованием лучистой энергии Солнца. Мигрируя в верхние слои атмосферы, кислород сформировал защитный озоновый экран, предохранивший сушу от вредного воздействия радиации Солнца. Увеличение содержания кислорода в атмосфере и водной среде стало важнейшим экологическим фактором развития жизни на Земле. Важнейшее биологическое событие произошло 700— 600 млн лет назад, когда между двумя фазами протерозойского оледенения возникла и получила широкое распространение эдиакарская фауна. Ее представляли в основном бесскелетные животные: кишечнополостные и черви. По преобладанию остатков медуз в геологических отложениях конец протерозоя называют веком медуз.

В течение фанерозоя движущей силой был естественный отбор, который определялся способностью организмов к мутациям в условиях ограниченности пищевых ресурсов формировавшейся биосферы и изменения физико-географических условий. Естественный отбор развил невероятную способность организмов к приспособлению к динамичной окружающей среде. Так, насыщение атмосферы кислородом оказалось гибельным для большинства анаэробных представителей органической жизни и только немногие организмы смогли приспособиться к новым условиям.

Бурное развитие жизни началось в палеозойскую эру, которая распадается на два этапа: ранний и поздний. Для раннепалеозойских морских бассейнов кроме микроорганизмов и синезеленых водорослей были характерны фораминиферы, радиолярии, археоциаты, губки, мшанки, кишечнополостные, моллюски, членистоногие и иглокожие.

В ордовике появились первые позвоночные — бесчелюстные рыбообразные. В конце силура — начале девона, когда на значительной территории Земли морской режим сменился континентальным (конец каледонского цикла), многие представители перечисленных групп вымерли, одновременно появились первые настоящие рыбы, имевшие челюсти.

Содержание свободного кислорода в атмосфере силура стало, видимо, достаточно большим, и озоновый экран приобрел определенную надежность. Растения под его защитой смогли подняться из глубин океана, распространиться по всей водной поверхности и вместе с микроскопическими животными образовать планктон. Пассивное перемещение в прибрежной низменной полосе, связанное с морским волнением, приливами и отливами, привело к тому, что некоторые растения и животные, обильно населявшие прибрежные воды, оказались в периодически затапливаемой и обсыхающей зоне. Приспособившись к существованию в этой зоне, морские растения и животные уже стали более активно осваивать и остальную сушу. На сушу растения вышли в силуре.

Поздний палеозой характеризуется появлением и широким распространением наземных растений и животных. Суша стала основной ареной развития жизни на Земле.

В начале девона неотъемлемым компонентом болотистых территорий стали невысокие (1—2 м) обширные заросли. За 60 млн лет в условиях жаркого тропического климата, воздушной среды, насыщенной углекислым газом, активной вулканической деятельности на болотистых берегах и мелководьях теплых морей зеленый покров изменился от низкорослых зарослей примитивных растений до лесов из праго-лосеменных. В течение девона возникли первые папоротники, хвощи и плауны. Появились первые насекомые и хелицеровые (скорпионы, пауки и клещи). В девонских морях возникли и быстро развивались рыбы, в связи с чем девон нередко называют веком рыб. В конце девона от кистеперых рыб произошли первые наземные четвероногие — земноводные.

В начале карбона на смену примитивным плаунам пришли древовидные, особенно широко распространенные в среднем карбоне. Позднекарбоновое похолодание в Южном полушарии привело к материковому оледенению на существовавшем здесь континенте Гондвана. В результате эволюционное преимущество приобрели семенные папоротники (птеридоспермы) и первые голосеменные. Семена, снабженные запасом питательных веществ и защищенные оболочкой от неблагоприятного воздействия экологических условий, гораздо успешнее выполняют задачу размножения и распространения растений. В пресных водах карбона изобиловали зеленые водоросли — углеобразователи.

В середине пермского периода значительно увеличилась площадь материков. Все большее распространение получали настоящие голосеменные — хвойные, гинкговые, беннеттитовые и цикадовые. Существенную роль в растительном покрове стали играть мхи. Большого разнообразия достигли зверообразные пресмыкающиеся. В конце пермского периода произошли изменения в морской фауне.

В мезозойскую эру, включающую триасовый, юрский и меловой периоды, развитие органической жизни на Земле продолжалось на фоне палеогеографических изменений, связанных с очередным (мезозойским) тектоническим циклом. В триасе (235—185 млн лет назад) начался раскол Пангеи — единого суперконтинента. В растительном покрове суши в начале триасового периода преобладали древние хвойные и семенные папоротники (птеридоспермы). К концу триаса сформировалась флора, в которой господствовали папоротники и голоеменные. В условиях засушливого тропического климата триаса голосеменные были распространены неравномерно и тяготели к увлажненным местам. На суше возникли новые группы насекомых, первые динозавры и примитивные млекопитающие, в морской среде — новые группы фораминифер, шестилучевых кораллов, более разнообразными стали брюхоногие, двустворчатые и головоногие моллюски, радиолярии. Появились группы водных пресмыкающихся.

В юрском периоде (185—135 млн лет назад) продолжилось раскалывание крупных континентов. Наземная флора характеризовалась преобладанием папоротников и голосеменных. Наряду с растительноядными стегозаврами, диплодоками и бронтозаврами существовали хищники цератозавры и аллозавры. Появились первые бабочки. В морях господствовали пресмыкающиеся, от которых произошли птицы археоптериксы.

В меловом периоде (132—66 шн лет назад) продолжались распад Гондваны и образование океанов. В первой половине периода подверглись дальнейшему изменению группы растений и животных юры. В частности, динозавры достигли гигантских размеров (диплодоки — до 30 м). Образование травянистых форм происходило в разных климатических условиях и разных экосистемах, которые более благоприятны для развития именно трав. Определяющее значение в широком распространении цветковых растений имела их световыносливость. К концу мелового периода леса из древних форм платанов, лавров, дубов, магнолий и эвкалиптов, среди которых были нередкими хвойные — секвойи, тиссы и кипарисы, стали неотъемлемым компонентом ландшафтов планеты.

Млекопитающие появились в конце триаса. С палеогена (66—25 млн лет назад) начался отсчет кайнозойской эры в геологической истории и эволюции биосферы Земли. Палеоген и последовавший за ним неоген (25—1 млн лет назад) обычно объединяют в третичный период, в течение которого формировалась арктотретичная флора — предвестница современной растительности тропического, субтропического и умеренного поясов Северного полушария. С кайнозойской эрой связано образование молодых горных систем Евразии и Америки. Вследствие глобальной неотектоники литосферные плиты заняли определенное положение, образовав современные материки и океаны. В течение всего палеогена на суше господствовала богатейшая тропическая флора (в более полярных широтах— субтропическая). На более северных территориях широкое развитие получили листопадные широколиственные леса. В начале палеогена на суше преобладали клоачные, сумчатые и примитивные плацентарные млекопитающие. Теплокровные, живородящие млекопитающие смогли освоить не только сушу, но и водную среду (китообразные и ластоногие), приспособиться к полету (летучие мыши). Расширялась область распространения птиц. Костистые рыбы заселили все пресные и морские водоемы. Продолжали развиваться земноводные и пресмыкающиеся.

Постепенное похолодание и нарастание континентальности климата в первой половине неогена (плиоцен) оттеснило тургайские леса на океанические фланги Евразийского континента. Параллелизм в развитии флоры Евразии и Америки сказался на появлении травянистых равнин (степей и прерий), в заболоченных низинах самых высоких в истории зеленого покрова Европы так называемых янтарных лесов из смолоносных гигантских деревьев. Травяные поляны обеспечивали кормом оленей, косуль и антилоп. Длиннохоботные слоны со слабоизогнутыми бивнями и крупные однопалые лошади пришли на смену гиппарионовой фауне — мастодонтам, трехпалым гиппарионам и махайродам, гиенам, носорогам, жирафам, оленям и разнообразным обезьянам, достигшим расцвета в начале неогена. На образовавшихся степях Евразии паслись предки травоядных туров и бизонов.

В экологическом соревновании на протяжении третичного периода победили растения, более уверенно чувствовавшие себя в условиях прогрессирующего похолодания и нарастания сухости климата. Сформировались обширные ледниковые покровы в средних и полярных широтах материков Северного полушария. В большей части тропического и экваториальном поясах климат менялся слабее и в целом климатические условия оставались близкими к современным. Над материковым ледниковым покровом существовал постоянный антициклон, который сместил траекторию приносящих осадки циклонов к югу. У сухих и холодных окраин ледника образовалась тундростепь, включившая элементы предшествующих степей. В тундростепные сообщества вошли также травы северных хвойных лесов. В обширной холодной и засушливой тундростепи обитала «ледниковая» фауна, в составе которой были мамонт, шерстистый носорог, северный олень, овцебык, песец, лемминги, белая куропатка, и явно степные и лесостепные виды — бизон, большерогий олень, лошадь, сайга, верблюд и др.

Важнейшее событие четвертичного периода — появление и становление человека, который оказывает огромное влияние на динамику растительного покрова и животного населения в последние несколько тысячелетий. В послеледниковое время произошло окончательное формирование современного природно-зонального распределения растительного покрова и животного населения Земли.