Главная > Развод > Главные ароморфозы палеозойской эры. Крупнейшие ароморфозы в палеозое

Главные ароморфозы палеозойской эры. Крупнейшие ароморфозы в палеозое

Палеозойская эра состоит из шести периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон (каменноугольный), пермь.

Кембрий. Название происходит от местности, где впервые обнаружили геологические пласты с остатками организмов. Климат кембрия был теплый, на суше не было почвы, поэтому жизнь развивалась в водной среде. На суше встречались только бактерии и синезеленые водоросли. В морях свободно плавали зеленые диатомовые, золотистые водоросли, а красные, бурые водоросли были прикреплены ко дну. В начальный период кембрия смывающиеся с суши соли повышали соленость морей, особенно концентрацию кальция, магния. Морские животные свободно поглощали поверхностью тела минеральные соли. Появились трилобиты - древние представители членистоногих, по форме тела похожие на современных мокриц. Минеральные соли, которые впитывались в их тело, образовывали снаружи хитиновый панцирь. У самого дна моря свободно плавали трилобиты с хитиново- панцирным телом, разделенным на 40-50 отделов (рис. 39).

Рис. 39. Фауна раннего палеозоя (кембрий, ордовик, силур): 1 - колония археоцит; 2 -- скелет силурийского коралла; 3 - медузы; 4 - раковины силурийских головоногих моллюсков; 5 - плеченогие; 6 - трилобиты - примитивнейшие ракообразные (кембрий)

В кембрийский период появились различные виды губок, кораллов, моллюски, морская лилия, позднее морской еж. Этот период также называют периодом развития беспозвоночных.

Ордовик (название дано по имени племени, жившего когда-то на месте обнаружения ископаемых останков). В море продолжали развиваться бурые, красные водоросли, трилобиты. Появились предки современных осьминогов, кальмаров - головоногие улитки (моллюски), а также плеченогие, брюхоногие моллюски. В геологических пластах найдены предки современных миног, миксин - скелет бесчелюстных позвоночных. Тело и хвостовая часть их были покрыты плотной чешуей.

Силур (по названию племени). В связи с началом активных горообразовательных процессов изменилось распределение моря и суши, размеры суши увеличились, появились первые позвоночные. В морях жили огромные ракоскорпионы -хищные членистоногие, достигавшие 2 м в длину, имевшие 6 пар конечностей. Передняя пара из расположенных вокруг ротовой полости конечностей была превращена в клешни для измельчения пищи. В силурийском периоде появились первые позвоночные животные - панцирные рыбы (рис. 40).

Рис. 40. Бесчелюстные панцирные "рыбы"

Внутренний скелет у них был хрящевым, а снаружи тело было заключено в костный панцирь, состоящий из щитков. Из-за отсутствия парных плавников они больше ползали по дну, чем плавали. Они напоминали рыб по форме тела, но на самом деле относились к классу бесчелюстных (круглоротые). Неповоротливые панцирники не развивались и вымерли. Современные круглоротые миноги и миксины - близкие родственники панцирных рыб.

В конце силура начинается интенсивное развитие наземных растений, подготовленное более ранним выходом из воды бактерий и синезеленых водорослей, образованием почвы. Первыми начали заселять сушу растения - пеилофиты (рис. 41).

Рис. 41. Первые растения, вышедшие на сушу, - псилофиты риниофиты

Их строение было похоже на строение многоклеточных зеленых водорослей, настоящие листья отсутствовали. С помощью тонких нитевидных отростков они укреплялись в грунте, впитывали воду и минеральные соли. Вместе с псилофитами на сушу вышлипаукообразные, напоминающие современных скорпионов. В конце силура жили также акулообразные хищные рыбы с хрящевым скелетом. Возникновение челюстей сыграло большую роль в развитии позвоночных животных. Началось заселение суши растениями и животными.

Девон (назван по имени графства Девоншир в Южной Англии) называют периодом рыб. Размеры морей уменьшались, пустыни увеличивались, климат стал сухим. В морях появились хрящевые (потомки - современные акулы, скаты, химера) и костные рыбы. В зависимости от строения плавников костные рыбы разделились на луче- перые (плавники похожи на опахало) и кистеперые (плавники похожи на кисть). У кистеперых рыб плавники были мясистые и короткие. С помощью двух грудных и двух брюшных плавников они перебирались в те озера, где еще оставалось достаточно воды. С наступлением засухи они приспособились к дыханию. Дышали эти рыбы при помощи плавательного пузыря, снабженного кровеносными сосудами. Со временем парные плавники превратились в пятипалые конечности, а плавательный пузырь - в легкие. До последнего времени считалось, что кистеперые рыбы вымерли в конце палеозоя. Однако в 1938 г. в музей Южной Африки была сдана рыба длиной 1,5 м, весом 50 кг. Рыба названа латимерией в честь сотрудника музея, госпожи К. Латимер. Ученые считают, что латимерия появилась 300 млн. лет назад. В строении латимерии сохранены признаки земноводных, других позвоночных животных, в том числе человека (пятипалые конечности). В конце девона из кистеперых рыб появились первые земноводные - стегоцефалы (рис. 42).

Рис. 42. Фауна второй половины палеозоя (девон, карбон, пермь): 1 - кистеперая рыба (девон); 2 - древнейшее земноводное - стегоцефал (карбон); 3 - стрекоза (карбон); 4 - древнейшее пресмыкающееся - хищный ящер - иностранцевий (пермь); 5 - всеядный ящер - диметродон (пермь); 6 - растительноядный ящер - парейазавр (пермь); 7 - рыбоядный ящер (пермь)

В девонском периоде из растений образовались споровые хвощи, плауны, папоротники. Широко распространялись семенные папоротники. Наземные растения обогатили воздух кислородом, обеспечили животных пищей.

Карбон (каменноугольный период) (назван в связи с мощными отложениями в этот период каменного угля). Климат в этот период стал влажным, теплым, снова болота наступали на сушу. Гигантские древовидные плауны - лепидодендрон и сигиллярия,каламниты - высотой 30-40 м, шириной 1-2 м образовывали густые леса. Особенно бурно стала развиваться растительность в середине каменноугольного периода (рис. 43).

Рис. 43. Древовидные растения каменноугольного периода

Семенные папоротники дали начало голосеменным, в эволюции растений появился семенной способ размножения. Большого развития достигли стегоцефалы, появившиеся в верхнем девоне. Форма тела стегоцефал напоминала тритона и саламандру, размножа лись они метанием икры. Благодаря развитию личинок в воде и дыханию с помощью жабр развитие земноводных до сих пор связано с водой. Между земноводными и пресмыкающимися лежит период в 50 млн. лет. Среда обитания всегда влияла на эволюцию организмов.

Пермь (по названию города). Происходило поднятие гор, уменьшение размеров суши и изменение климата. На экваторе климат стал влажным, тропическим, севернее - теплым и сухим. Вымирали папоротники, хвощи, плауны, приспособленные к влажному климату. На смену споровым растениям пришли голосеменные растения.

Произошли существенные изменения и в животном мире. Сухость климата способствовала исчезновению трилобитов, палеозойских кораллов, земноводных - стегоцефалов. Зато значительного разнообразия достигли древнейшие пресмыкающиеся. Они откладывали яйца, которые имеют специальную прослойку из жидкости, защищающую зародыш от высыхания. Кроме того, усложнение легких создало предпосылки для защиты покровов тела пресмыкающихся чешуей, которая предохраняла тело от высыхания и не допускала кожного дыхания. Благодаря таким признакам пресмыкающиеся широко распространились на Земле.

Среди пресмыкающихся стали развиваться промежуточные между земноводными формы - котилозавры длиной 25 см. Тело у них было похоже на ящериц, а голова - на лягушку, питались они рыбой. Найдены ископаемые останки зверозубых ящеров, от которых произошли млекопитающие).

Пермский ароморфоз.

1. Размножение путем откладывания яиц (жидкость внутри яйца предохраняет зародыш от высыхания), появилось внутреннее (организм самки) оплодотворение яйца.

2.Ороговение тела (защищает от высыхания).

1. Подвижность шейной части позвонка, свободное поворачивание головы и быстрая реакция на действия окружающей среды.

2. Развитие мышц, органов дыхания, кровообращения, появление зачатков мозга.

3. Свободное поддерживание тела на конечностях (необходимо для быстрого передвижения).

Палеозой. Кембрий. Ордовик. Силур. Девон. Карбон (каменноугольный период). Пермь. Псилофиты. Стегоцефалы. Голосеменные растения.

1.Периоды палеозойской эры.

2.Ароморфозы палеозоя.

1.Дайте характеристику каждого периода палеозоя.

2.Приведите примеры видов растений и животных, появившихся в силуре и девоне.

1.Докажите преимущество палеозоя по сравнению с археем и протерозоем.

2.Назовите первые виды растений и животных, вышедших на сушу. К какому периоду они принадлежат?

1.Составьте сравнительную схему развития органического мира в каменноугольном и девонском периодах.

2.Назовите ароморфозы пермского периода.

Вопрос 1. Когда появились первые наземные растения? Как они назывались и какие отличительные особенности имели?

В начале палеозойской эры (эры древней жизни) растения населяют в основном моря, но спустя 150–170 млн. лет появляются первые наземные растения – псилофиты, занимающие промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями. Псилофиты уже имели слабо дифференцированные ткани, способные к проведению воды и органических веществ, и могли укрепляться в почве, хотя настоящие корни (как и настоящие побеги) у них ещё отсутствовали. Такие растения могли существовать только во влажном климате, при установлении засушливых условий псилофиты исчезли. Однако они дали начало более приспособленным наземным растениям.

Вопрос 2. В каком направлении шла эволюция растений на суше?

Дальнейшая эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствования сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту). Широко распространяются споровые растения (хвощи, плауны, папоротниковидные).

Вопрос 3. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?

Переход к семенному размножению дал растениям много преимуществ: зародыш в семени теперь защищён от неблагоприятных условий оболочками и обеспечен пищей. У части голосеменных (хвойных) процесс полового размножения уже не связан с водой. Опыление у голосеменных осуществляется ветром, а семена снабжены приспособлениями для распространения животными. Всё это способствовало расселению семенных растений.

Вопрос 4. Охарактеризуйте животный мир палеозоя.

Животный мир в палеозойскую эру развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигла жизнь в морях. В самом начале этой эры (570 млн. лет назад) уже существовали все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглокожие, моллюски, громадные хищные ракоскорпионы – вот неполный перечень обитателей морей того времени.

Вопрос 5. Назовите основные ароморфозы в эволюции позвоночных в палеозое.

У позвоночных животных палеозойской эры можно проследить ряд ароморфозов. Из них отмечается возникновение челюстей у панцирных рыб, легочного способа дыхания и строение плавников у кистеперых рыб. Позднее крупными ароморфозами в развитии позвоночных было появление внутреннего оплодотворения и формирование ряда оболочек яйца, защищающих зародыш от высыхания, усложнение в строении сердца и легких, ороговение кожных покровов. Эти глубокие изменения привели к возникновению класса пресмыкающихся.

Вопрос 6. Какие условия внешней среды и особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками их выхода на сушу?

Большая часть суши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоёмов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебаниями температуры в течение суток и по сезонам. Уровень воды в реках и водоёмах часто менялся. Многие водоёмы полностью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность при пересыхании водоёмов гибла, накапливались растительные остатки. На их разложение расходовался кислород, растворённый в воде. Всё это создавало очень неблагоприятную среду для рыб. В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом.

Вопрос 7. Почему земноводные каменноугольного периода достигли биологического процветания?

Рептилии (пресмыкающиеся) приобрели некоторые свойства, позволившие им окончательно порвать связь с водной средой обитания. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение и развитие зародыша на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и, как следствие, широкому расселению. Возникновение грудной клетки обеспечило более эффективный, чем у амфибий, тип дыхания – всасывающий. Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий на суше и возвращение некоторых из них – ихтиозавров – в водную среду.

Вопрос 8. Сведите информацию, полученную из данного параграфа, в единую таблицу «Эволюция растительного и животного мира в палеозойскую эру».

Вопрос 9. Приведите примеры взаимосвязи эволюционных преобразований растений и животных в палеозое.

В палеозое шло совершенствование органов размножения и перекрестного оплодотворения у покрытосеменных параллельно с эволюцией насекомых;

Вопрос 10. Можно ли утверждать, что в основе ароморфозов лежат идиоадаптации - частные приспособления к конкретным условиям внешней среды? Приведите примеры.

В основе ароморфозов действительно лежат частные приспособления к конкретным условиям внешней среды. примером этого служат появление голосеменных растений из-за изменения климата – он стал более теплым и влажным. У животных таким примером может служить появление парных конечностей как следствие ухудшение условий среды обитания и последующим выходом на сушу.

Палеозойская эра по своей продолжительности — свыше 300 млн лет — превосходит все последующие эры. Она включает ряд периодов.

В начале эры, на протяжении кембрийского и ордовикского периодов , господствует климат «вечной весны», не происходит смены времен года. Жизнь сосредоточена в водах океана, где обитают разнообразные водоросли, все типы беспозвоночных животных. В морях и океанах широко распространены трилобиты — беспозвоночные членистоногие животные, жившие только в палеозое. Они ползали по дну, зарываясь в ил. Размеры их тела достигали от 2-4 см до 50 см. В ордовикском периоде появились первые позвоночные — панцирные бесчелюстные.

В силурийский период изменяется климат, формируются климатические пояса. Наблюдается наступление ледника. Жизнь продолжает развиваться в воде.
В этот период на Земле широко распространились кораллы, разнообразные моллюски. Наряду с трилобитами многочисленны ракоскорпионы, достигавшие в длину двух метров. Эти животные жили в воде и дышали при помощи жабр. К концу палеозойской эры они вымерли.

В силурийский период широко распространились бесчелюстные панцирные «рыбы». Они только внешне напоминали рыб. На самом деле это особая самостоятельная ветвь хордовых. Все бесчелюстные обитали в пресных водоемах и вели придонный образ жизни. По сравнению с первыми хордовыми бесчелюстные имели преимущества в борьбе за существование. Их тело было защищено панцирем, состоящим из отдельных пластин.

В конце силура в результате горообразовательных процессов увеличилась площадь суши и создались предпосылки для выхода растений на сушу. Первыми наземными растениями были, по-видимому, псилофиты и риниофиты. Они появились примерно 440-410 млн лет назад. Предполагают, что мхи и псилофиты произошли от древних зеленых водорослей.

Появлению псилофитов способствовал ряд ароморфных изменений. Возникает механическая ткань, благод 1000 аря которой псилофиты сохраняли вертикальное положение на суше. Развитие покровной ткани обеспечило защиту фотосинтезирующих клеток и сохранение в них влаги. Формирование проводящей ткани в древесине и лубе улучшило передвижение веществ в растении.
Псилофиты достигали высоты от 20 см до 1,5-2 м. У них еще не было листьев. На нижней части стебля имелись выросты — ризоиды, которые, в отличие от корней, служили лишь для закрепления в почве. (Почва образовалась еще в архее в результате жизнедеятельности бактерий и водорослей, обитавших во влажных местах.) В конце силура на сушу вышли и первые животные — пауки и скорпионы.
В девонский период от псилофитов произошли древние папоротники, хвощи, плауны. У них формируется корневая система, с помощью которой вода с минеральными солями поглощается из почвы. Среди других ароморфозов следует назвать появление листьев.

В девоне в морях появились челюстноротые панцирные рыбы, вытеснившие бесчелюстных. Формирование костных челюстей — важный ароморфоз, который позволил им активно охотиться и побеждать в борьбе за существование.
В девоне появляются также двоякодышащие и кистеперые рыбы, у них наряду с жаберным возникало легочное дыхание. Эти рыбы могли дышать атмосферным воздухом. Двоякодышащие рыбы перешли к придонному образу жизни. Сейчас они сохранились в Австралии, Африке, Южной Америке.

У кистеперых рыб в пресных водоемах плавник по своему строению напоминал пятипалую конечность. Такая конечность позволяла рыбам не только плавать, но и переползать из одного водоема в другой. В настоящее время сохранился один вид кистеперой рыбы — латимерия, обитающая в Индийском океане.

От кистеперых рыб произошли первые наземные позвоночные — стегоцефалы, совмещающие признаки рыб, земноводных и пресмыкающихся. Стегоцефалы обитали в болотах. Длина их тела колебалась от нескольких сантиметров до 4 м. Их появление было связано с рядом ароморфозов, среди которых важное значение для жизни на суше имело формирование пятипалой конечности, легочного дыхания.

На протяжении всего каменноугольного периода , или карбона, господствовал теплый и влажный климат Суша покрылась болотами, лесами из плаунов, хвощей, папоротников, высота которых достигала более 30 м.

Пышная растительность способствовала формированию плодородных почв и образованию месторождений каменного угля, за что этот период и получил название каменноугольного.

В карбоне появляются папоротники, размножающиеся семенами, первые отряды летающих насекомых, пресмыкающихся В эволюции жи вотных происходят ароморфозы, уменьшающие их зависимость от водной среды У пресмыкающихся увеличивается запас питательных веществ в яйцеклетке, формируются оболочки, защищающие зародыш от высыхания.

В пермский период происходят сильные горообразовательные процессы, климат становится более сухим Это привело к широкому распространению голосеменных и пресмыкающихся.

Насколько полезным был этот материал?

Мезозойская эра включает три периода — триасовый, юрский и меловой.

Триасовый период

В триасовый период на Земле преобладал континентальный, засушливый климат. Поэтому господствующее положение занимали голосеменные и пресмыкающиеся, которые имели ряд приспособлений к перенесению неблагоприятных условий, недостатку влаги.

Широкое распространение голосеменных объясняется тем, что в условиях засушливого климата они имели ряд преимуществ перед папоротниками. Важным ароморфозом было появление покрытого оболочками семени с запасом питательных веществ. Это обеспечивало зародыш питанием и защищало от неблагоприятных условий среды. Яйцеклетка развивалась внутри семязачатка и была защищена от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. Таким образом, размножение этих растений не зависело от наличия воды.

Среди животных широкое распространение получили пресмыкающиеся. Их появление было обусловлено рядом ароморфозов: внутренним оплодотворением, плотными оболочками и запасом питательных веществ в яйце, роговыми покровами тела, более совершенными дыхательной и кровеносной системами.

В триасовый период произошло важное для последующей истории Земли событие — появились первые примитивные млекопитающие.

Юрский период

В юрский период климат становится более влажным и теплым, развивается мощная растительность. Деревья достигают огромных размеров, например секвойи. Некоторые виды секвойи сохранились до наших дней. Так, в Калифорнии произрастает Мамонтове дерево, высота которого достигает 100 м, диаметр ствола — 12 м, а продолжительность жизни — свыше 2500 лет.

Бурное развитие растительности в юрский период обеспечивало хорошую кормовую базу, что и обусловило появление гигантских пресмыкающихся. Бронтозавр, например, достигал в длину 20 м, а диплодок — 26 м. Эти огромные животные питались сочной водной растительностью. Крупное массивное тело ограничивало возможности их передвижения по суше.

В водоемах обитали ихтиозавры и плезиозавры. Плезиозав 1000 ры достигали от 0,5 до 15 м в длину, имели ласты, широкое плоское тело и маленькую голову на длинной шее. Питались они рыбой и мелкими водными животными.

В юрский период появляются летающие пресмыкающиеся: рамфоринхи и птеродактили. Первые имели длинный хвост и узкие крылья, а вторые — широкие крылья и короткий хвост. Эти животные обитали на побережьях и питались преимущественно рыбой.

Меловой период

В меловой период произошло резкое изменение климата в результате рассеивания облаков и увеличения количества солнечной радиации. Вследствие этого сократилась численность папоротников, голосеменных, появились первые покрытосеменные растения.

Древние пресмыкающиеся были предками птиц и млекопитающих, о чем свидетельствуют палеонтологические находки. Так, были обнаружены отпечатки животных, совмещающих признаки птиц и пресмыкающихся. Они имели крылья, а тело их, как и у птиц, было покрыто перьями. Однако у них, как и у пресмыкающихся, был длинный хвост из 20-21 позвонка, на голове сохранялась чешуя, на конечностях — пальцы, на челюстях размещались зубы, туловищные позвонки соединялись подвижно. Эти животные жили на деревьях, питались насекомыми или плодами.
Долгое время прямыми предками птиц считали археоптерикса, отпечаток скелета которого был найден в отложениях юрского периода. Однако более поздние палеонтологические находки показали, что настоящие птицы появились одновременно с археоптериксом. (По мнению некоторых ученых, археоптерикс — это оперенная рептилия, тупиковая ветвь в эволюции пресмыкающихся).

Эволюцию и распространение птиц обусловили следующие ароморфозы: появление четырехкамерного сердца и теплокровности, перьев, более развитой нервной системы (увеличение размеров больших полушарий и появление коры головного мозга), увеличение запасов питательных веществ в яйце и формирование известковой оболочки.

Благодаря ароморфозам уменьшилась зависимость птиц от окружающей среды. У них, несмотря на изменение температуры окружающей среды, поддерживается постоянная температура тела, поэтому они активны даже зимой, не впадают в оцепенение, как пресмыкающиеся. Запас питательных веществ в яйце и наличие известковой скорлупы обеспечило питание и защиту зародыша. Развитие головного мозга усложнило поведение птиц: у них хорошо развита забота о потомстве, вырабатываются сложные условные рефлексы, что обеспечивает процветание данной группы животных.
Предками млекопитающих считают древних зверозубых пресмыкающихся. От этих животных обособилась группа мелких пресмыкающихся, которые имели постоянную температуру тела, рождали живых детенышей. От них и произошли первые млекопитающие, напоминающие крыс, ежей.

Среди ароморфозов, обусловивших появление млекопитающих, следует отметить появление четырехкамерного сердца, волосяного покрова, благодаря которым усовершенствовалась терморегуляция, возникла теплокровность, произошло развитие нервной системы, особенно больших полушарий и коры головного мозга; живорождение и выкармливание детенышей молоком. Эти изменения обеспечивали выживание и расселение,потомства, господство млекопитающих на Земле.

В конце мезозойской эры, в меловой период, наблюдалось массовое вымирание животных. По подсчетам ученых, в конце мелового периода вымерло 17% семейств и 45% родов живых организмов, в том числе и динозавры. Существует много гипотез о причинах вымирания динозавров, одни из них — эволюционные, другие — катастрофические.

Эволюционные гипотезы объясняют вымирание динозавров постепенно действующими причинами — изменением климата, растительных сообществ. В соответствии с этой гипотезой изменение климата на жаркий и сухой способствовало массовому вымиранию растений. Уменьшение количества растительной пищи привело к вымиранию растительноядных, а затем и хищных животных.

В соответствии с гипотезой катастроф Земля столкнулась с небольшим астероидом или крупным d16 метеоритом, что повлекло за собой повышение запыленности атмосферы. Пыль затрудняла процесс фотосинтеза, начали вымирать растения, а затем и животные.