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Les premières étapes de l'évolution biologique. Évolution biologique Le début de l'évolution est associé à l'apparition sur terre

Rappelez-vous quels signes les corps vivants de la nature - les organismes, diffèrent des corps inanimés. De quels éléments chimiques les organismes sont-ils constitués ?

Riz. 236. Francesco Redi (1626-1698) et son expérience

La question de l'origine de la biosphère est inextricablement liée à une autre question : comment la vie est-elle apparue sur Terre ? Cette question est la plus difficile en science. La vie est un phénomène planétaire, c'est pourquoi les scientifiques de diverses spécialités - biologistes, physiciens, chimistes, philosophes - sont occupés à chercher une réponse. Il existe plusieurs théories sur l'origine de la vie sur Terre, et donc de la biosphère. Considérons certains d'entre eux.

Théories de l'origine de la vie sur Terre. Selon la théorie du créationnisme mentionnée ci-dessus, la vie sur Terre a été créée par Dieu comme un acte accompli une fois (Fig. 235). Les croyances des partisans de cette théorie sont fondées sur la foi. Le créationnisme n'avance aucune preuve scientifique et n'a rien à voir avec la science.

La théorie de la génération spontanée de la vie stipule que les êtres vivants peuvent naître d'êtres non vivants sous certaines conditions. Des réfutations de cela ont été obtenues dans les expériences du médecin italien Francesco Redi (Fig. 236).

En 1668, il met en place une expérience en prenant plusieurs bocaux à large ouverture dans lesquels il place des serpents morts. Il couvrit certaines des jarres avec un tissu épais et en laissa d'autres ouvertes. Bientôt, les mouches se sont précipitées et ont pondu leurs œufs sur les serpents morts dans des bocaux ouverts, d'où les larves ont ensuite éclos. Il n'y avait pas de larves dans les bocaux recouverts de tissu, car les mouches ne pouvaient pas les pénétrer et pondre leurs œufs (Fig. 236). Par conséquent, a conclu F. Redi, les larves sont apparues à partir d'œufs pondus par des mouches et ne sont pas apparues spontanément à partir de serpents morts, comme on le croyait généralement à l'époque.

Riz. 235. Michelangelo Buonarrotn. Création du monde. Dieu crée des planètes. Fragment du tableau de la Chapelle Sixtine au Vatican

Selon la théorie de la panspermie (du grec pan - tout et sperme - graines), la vie sur Terre a une origine extraterrestre, c'est-à-dire cosmique. Les partisans actifs et les développeurs de cette théorie de l'origine de la vie étaient le chimiste suédois Svante August Arrhenius (Fig. 237) et V.I. Vernadski.

Riz. 237. Svante August Arrhenius (1859-1927)

Les embryons d'organismes simples, tels que les bactéries, les soi-disant "graines de vie", selon la théorie de la panspermie, tombent sur Terre avec les météorites et la poussière cosmique (Fig. 238). Et puis ils donnent naissance à la vie. Cette hypothèse est basée sur la résistance des spores de certaines bactéries au rayonnement solaire, au vide spatial et aux basses températures. Sur la base de la théorie de la panspermie, il est possible d'admettre l'existence d'organismes sur d'autres planètes qui ont des conditions appropriées pour cela.

Riz. 238. 1 - météorite de Mars; 2 - formes organiques ressemblant à des bactéries trouvées dans les fissures des météorites

La théorie de la biopoïèse (du grec bios - vie et poiesis - formation) considère l'émergence de la vie sur Terre à la suite de l'évolution chimique des composés carbonés inorganiques. Cette théorie est généralement acceptée dans la science moderne. Selon elle, l'émergence de la vie sur n'importe quelle planète est inévitable si deux conditions nécessaires à cela sont créées et existent pendant une période suffisamment longue - certains composés inorganiques et sources d'énergie. Dans l'émergence de la vie, cette théorie distingue trois étapes : 1) la synthèse de composés organiques à partir de composés inorganiques ; 2) formation de polymères biologiques à partir de monomères organiques ; 3) formation de structures membranaires et de premières cellules à partir de polymères biologiques.

Évolution chimique et émergence des probiontes. La Terre et les autres planètes du système solaire se sont formées il y a environ 5 milliards d'années à partir d'un nuage de gaz et de poussière composé d'atomes d'hydrogène, d'hélium, de carbone, d'oxygène, d'azote et de phosphore (Fig. 239). Pendant la rotation, le nuage s'est aplati et s'est réchauffé, entraînant la formation du Soleil et des planètes. Le refroidissement ultérieur du Soleil et des planètes a conduit à la formation de leurs structures. Ainsi, la Terre a formé une croûte, un manteau, un noyau et une atmosphère primaire, composée de méthane, d'ammoniac, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, d'hydrogène et de vapeur d'eau. Il n'y avait pas d'oxygène dans l'atmosphère primaire de la Terre. En raison de la condensation de la vapeur d'eau, l'océan primaire s'est formé.

Riz. 239. Nuage de gaz et de poussière de matière cosmique primaire

Grâce à l'énergie électrique dans des conditions sans oxygène sur Terre, la synthèse de composés organiques - protéines à partir de protéines inorganiques - pourrait commencer. Cette hypothèse a été avancée en 1924 par le scientifique russe Alexander Ivanovich Oparin (Fig. 240). Son hypothèse a ensuite reçu une confirmation expérimentale.

Riz. 240. Alexandre Ivanovitch Oparine (1894 - 1980)

En 1953, les scientifiques américains Stanley Miller et Harold Urey ont conçu une installation dans laquelle les conditions de la Terre antique, son atmosphère primaire et l'océan étaient reproduites (Fig. 241). Dans un ballon à réaction, on fait passer une décharge électrique d'une puissance de 60 000 volts à travers un mélange de gaz (méthane, ammoniac, hydrogène) et de vapeur d'eau à une température de 80°C, équivalente à la quantité d'énergie reçue par la Terre en 50 millions d'années. Une semaine plus tard, dans le condensat formé lors du refroidissement, des composés organiques simples ont été trouvés - acide lactique, urée et acides aminés.

Riz. 241. Installation de synthèse abiogénique de substances organiques par S. Miller et G. Urey

Ainsi, la première étape sur la voie de l'évolution chimique pourrait être la synthèse abiogénique (en dehors des systèmes vivants) de substances organiques simples à partir de substances inorganiques dans des conditions sans oxygène de l'ancienne Terre.

Riz. 242. Gouttes de coacervation de nature protéique

La deuxième étape sur la voie de l'évolution chimique est la formation de composés plus complexes à partir de composés organiques simples. Ainsi, à partir de monomères, par exemple des acides aminés, des polymères - protéines (Fig. 242) auraient dû se former. Les scientifiques se disputent encore sur les mécanismes de ce type de processus et ne parviennent pas à un consensus. Selon Oparin, ce processus pourrait se produire par coacervation (du latin coacervatus - accumulé, collecté) - séparation spontanée d'une solution aqueuse d'acides aminés en gouttes de protéines isolées de l'eau (Fig. 243).

Riz. 243. Coacervation

La troisième et dernière étape sur la voie de l'évolution chimique a été la formation de structures membranaires et des premières cellules à partir de polymères biologiques. L'impulsion pour cela pourrait être la vague du film, constituée de molécules de protéines et de lipides synthétisés de manière abiogénique, causée par le vent. Le film s'est affaissé et a formé des vésicules membranaires. Les bulles étaient soufflées par le vent et retombant à la surface du film, elles étaient recouvertes d'une seconde membrane (Fig. 244). Ainsi, apparemment, des structures membranaires similaires à la membrane plasmique d'une cellule pourraient se former.

Riz. 244. Formation de structures membranaires à partir de polymères biologiques

Au cours de millions d'années, les membranes se sont améliorées, ce qui a conduit à l'émergence de probiontes (du latin pro - devant et du grec bios - vie). Selon Oparin, ils peuvent être considérés comme les précurseurs de vraies cellules, car des processus métaboliques complexes et le transfert exact d'informations génétiques ne s'y sont pas encore produits. La transition, il y a environ 3,8 à 3,5 milliards d'années, des probiontes aux cellules réelles, qui possédaient ces caractéristiques les plus importantes du vivant, signifiait l'émergence de la vie et le début de l'évolution biologique.

Le début de l'évolution de la biosphère. Tous les organismes qui existent actuellement sur Terre sont inextricablement liés les uns aux autres et avec la nature inanimée qui les entoure par des interconnexions étroites. Il est tout simplement impossible d'imaginer l'apparition dans le passé sur notre planète d'un quelconque premier organisme isolé de l'environnement. Apparemment, la vie sur Terre est immédiatement apparue sous la forme d'une sorte de biocénose primaire, déjà incluse dans le cycle biogéochimique. Cette biocénose réunissait des organismes unicellulaires primitifs qui différaient par leur mode d'alimentation. Parmi eux, il devait y avoir des organismes à la fois autotrophes et hétérotrophes - producteurs, consommateurs et destructeurs de substances organiques. La biocénose primaire était associée à la nature inanimée de la Terre antique en une seule biogéocénose. L'évolution ultérieure de la biosphère est allée dans le sens d'isoler des organismes individuels de cette biocénose primaire, qui s'est ensuite unie à d'autres communautés.

Ainsi, seuls les organismes déjà inclus dans le cycle biogéochimique et les flux d'énergie dans la biosphère pourraient durablement exister et évoluer sur notre planète.

Exercices sur les leçons apprises

Comment différentes théories expliquent-elles l'origine de la vie sur notre planète ? Comparez-les les uns aux autres. Quelles sont les forces et les faiblesses des différentes théories sur l'origine de la vie sur Terre.
Énumérez les principales étapes de l'évolution chimique.
Quelles conditions et quels composés chimiques étaient nécessaires à la synthèse abiogénique de composés organiques à partir de composés inorganiques sur la Terre antique ?
Quand l'évolution biologique a-t-elle commencé sur notre planète ?
Expliquez pourquoi les scientifiques pensent que la vie sur Terre est apparue immédiatement sous la forme d'une biocénose primaire.

L'apparition de la cellule primitive signifiait la fin de l'évolution prébiologique du vivant et le début de l'évolution biologique de la vie.

Les premiers organismes unicellulaires apparus sur notre planète étaient des bactéries primitives sans noyau, c'est-à-dire des procaryotes. Comme déjà mentionné, il s'agissait d'organismes unicellulaires non nucléaires. Ils étaient anaérobies, car ils vivaient dans un environnement sans oxygène, et hétérotrophes, car ils se nourrissaient de composés organiques prêts à l'emploi du "bouillon organique", c'est-à-dire de substances synthétisées au cours de l'évolution chimique. Le métabolisme énergétique chez la plupart des procaryotes s'est produit en fonction du type de fermentation. Mais peu à peu, le "bouillon biologique" résultant d'une consommation active s'est atténué. Comme il était épuisé, certains organismes ont commencé à développer des moyens de former biochimiquement des macromolécules, à l'intérieur des cellules elles-mêmes à l'aide d'enzymes. Dans de telles conditions, les cellules capables d'obtenir la majeure partie de l'énergie requise directement à partir du rayonnement solaire se sont révélées compétitives. Le processus de formation de chlorophylle et de photosynthèse s'est déroulé dans cette voie.

La transition des êtres vivants vers la photosynthèse et le type de nutrition autotrophe a été un tournant dans l'évolution des êtres vivants. L'atmosphère terrestre a commencé à se "remplir" d'oxygène, qui était un poison pour les anaérobies. Par conséquent, de nombreux anaérobies unicellulaires sont morts, d'autres se sont réfugiés dans des environnements anoxiques - des marécages et, en mangeant, n'ont pas émis d'oxygène, mais du méthane. D'autres encore se sont adaptés à l'oxygène. Leur mécanisme d'échange central était la respiration d'oxygène, qui permettait d'augmenter la production d'énergie utile de 10 à 15 fois par rapport au type de métabolisme anaérobie - la fermentation. La transition vers la photosynthèse a été un long processus et s'est terminée il y a environ 1,8 milliard d'années. Avec l'avènement de la photosynthèse, de plus en plus d'énergie solaire s'est accumulée dans la matière organique de la Terre, ce qui a accéléré le cycle biologique des substances et l'évolution des êtres vivants en général.

Eucaryotes, c'est-à-dire des organismes unicellulaires avec un noyau, formés dans un environnement d'oxygène. C'étaient déjà des organismes plus parfaits avec une capacité photosynthétique. Leur ADN était déjà concentré dans les chromosomes, alors que dans les cellules procaryotes, la substance héréditaire était distribuée dans toute la cellule. Les chromosomes eucaryotes étaient concentrés dans le noyau cellulaire et la cellule elle-même se reproduisait déjà sans changements significatifs. Ainsi, la cellule fille eucaryote était presque une copie exacte de la cellule mère et avait les mêmes chances de survie que la cellule mère.

L'éducation des plantes et des animaux

L'évolution ultérieure des eucaryotes a été associée à la division en cellules végétales et animales. Une telle division s'est produite au Protérozoïque, lorsque la Terre était habitée par des organismes unicellulaires.

Depuis le début de l'évolution, les eucaryotes se sont développés de manière duale, c'est-à-dire qu'ils avaient des groupes parallèles à nutrition autotrophe et hétérotrophe, ce qui assurait l'intégrité et une autonomie importante du monde vivant.

Les cellules végétales ont évolué dans le sens d'une réduction de la capacité de mouvement due au développement d'une enveloppe rigide de cellulose, mais dans le sens de l'utilisation de la photosynthèse.

Les cellules animales ont évolué pour augmenter leur capacité de mouvement, ainsi que pour améliorer la façon dont elles absorbent et excrètent les aliments transformés.

L'étape suivante dans le développement des êtres vivants était la reproduction sexuée. Il est né il y a environ 900 millions d'années.

La prochaine étape de l'évolution des êtres vivants a eu lieu il y a environ 700 à 800 millions d'années, lorsque des organismes multicellulaires sont apparus avec un corps, des tissus et des organes différenciés remplissant certaines fonctions. Il s'agissait d'éponges, de coelentérés, d'arthropodes, etc., appartenant à des animaux multicellulaires.

Tout au long du Protérozoïque et au début du Paléozoïque, les plantes habitaient principalement les mers et les océans. Ce sont des algues vertes et brunes, dorées et rouges. Par la suite, de nombreux types d'animaux existaient déjà dans les mers du Cambrien. À l'avenir, ils se sont spécialisés et améliorés. Parmi les animaux marins de cette époque se trouvaient des crustacés, des éponges, des coraux, des mollusques, des trilobites.

À la fin de la période ordovicienne, de grands carnivores, ainsi que des vertébrés, ont commencé à apparaître.

L'évolution ultérieure des vertébrés est allée dans le sens des poissons à mâchoires. Au Dévonien, des poissons à respiration pulmonaire ont commencé à apparaître - des amphibiens, puis des insectes. Le système nerveux s'est progressivement développé à la suite de l'amélioration des formes de réflexion.

Une étape particulièrement importante dans l'évolution des formes vivantes a été l'émergence d'organismes végétaux et animaux de l'eau vers la terre et une nouvelle augmentation du nombre d'espèces de plantes et d'animaux terrestres. A l'avenir, c'est d'eux que naissent des formes de vie hautement organisées. L'émergence des plantes sur terre a commencé à la fin du Silurien, et la conquête active de la terre par les vertébrés a commencé au Carbonifère.

La transition vers la vie dans l'air a nécessité de nombreux changements de la part des organismes vivants et a impliqué le développement d'adaptations appropriées. Il a considérablement augmenté le taux d'évolution de la vie sur Terre. L'homme est devenu le summum de l'évolution du vivant. La vie dans l'air a "augmenté" le poids corporel des organismes, l'air ne contient pas de nutriments, l'air transmet la lumière, le son, la chaleur différemment de l'eau, la quantité d'oxygène qu'il contient est plus élevée. Tout cela a dû être ajusté. Les premiers vertébrés à s'adapter aux conditions de la vie terrestre sont les reptiles. Leurs œufs étaient alimentés en nourriture et en oxygène pour l'embryon, recouverts d'une coquille dure et n'avaient pas peur de se dessécher.

Il a fourni une température corporelle élevée constante et la stabilité du fonctionnement des organes internes des mammifères. La naissance vivante des mammifères et l'alimentation des jeunes avec du lait ont été un facteur puissant dans leur évolution, leur permettant de se reproduire dans une variété de conditions environnementales. Un système nerveux développé a contribué à diverses formes d'adaptation et de protection des organismes. Il y avait une division des carnivores et des ongulés en ongulés et prédateurs, et les premiers mammifères insectivores ont jeté les bases de l'évolution des organismes placentaires et marsupiaux.

Au début, il y avait un mode de vie de troupeau. Il a permis de former les bases de la future communication sociale. De plus, si chez les insectes (abeilles, fourmis, termites) la biosocialité a conduit à la perte d'individualité, alors chez les anciens ancêtres de l'homme, au contraire, elle a développé les traits individuels de l'individu. Ce fut une force motrice puissante derrière le développement de l'équipe.

Époques et périodes

Selon les estimations modernes, l'âge de la Terre est d'environ 4,5 à 5 milliards d'années. L'apparition sur la planète des premiers réservoirs, auxquels l'origine de la vie est associée, est de 3,8 à 4 milliards d'années à partir de l'heure actuelle. L'histoire de la Terre est généralement divisée en grandes périodes de temps - époques et périodes. Les frontières entre eux sont des événements géologiques majeurs associés à l'histoire du développement de la planète en tant que corps cosmique. Ces événements comprennent les processus de formation des montagnes, l'augmentation de l'activité volcanique, la montée et la chute des terres, les changements dans les contours des continents et des océans.

L'histoire géochronologique de la Terre comprend 5 ères.

^ Tableau 1. Chronologie des événements majeurs de l'évolution des organismes multicellulaires

Ère	Période	Début, il y a des millions d'années	Bref contexte géologique	Événements évolutifs majeurs
Cénozoïque	Quaternaire	2,4	Conception de contours modernes de continents et de relief. Changement climatique à répétition. Quatre grandes glaciations de l'hémisphère Nord	L'extinction de nombreuses espèces végétales, le déclin des formes ligneuses, l'épanouissement des herbacées. Evolution humaine. Extinction de grandes espèces de mammifères.
Néogène		Soulèvement généralisé des montagnes. En termes de caractéristiques, le climat est proche du moderne.	La prédominance des angiospermes et des conifères, l'augmentation de la superficie des steppes. L'essor des mammifères placentaires. Apparition des grands singes.
Paléogène		Le climat est chaud	La floraison des angiospermes, des mammifères, des oiseaux.
Mésozoïque	Craie		Refroidissement du climat dans de nombreuses régions.	Développement des mammifères, des oiseaux, des plantes à fleurs. Extinction de nombreux reptiles.
Yura		Le climat est humide, chaud, sec en fin de période.	Dominance des reptiles sur terre, dans l'eau et dans l'air. L'émergence des angiospermes et des oiseaux.
Trias			L'émergence des mammifères. L'essor des reptiles, la propagation des gymnospermes.
Paléozoïque	permien		Le retrait des mers, l'intensification de l'activité volcanique, le climat devient nettement continental, plus sec et plus froid.	Grande extinction des organismes marins. L'apparition des gymnospermes, la propagation des reptiles.
Carbone		Abaissement du niveau des continents. Le climat est d'abord chaud et humide, puis frais.	L'émergence des reptiles.
dévonien			L'apparition d'anciens amphibiens, insectes. domination du poisson. L'émergence de forêts de fougères et de lycopodes.
silure		Formation d'un seul continent euro-américain. L'essor des continents, l'établissement des basses terres. Le climat est chaud, humide, passant à sec.	Sortie des plantes et des invertébrés vers la terre.
Ordovicien		Le climat est chaud et humide.	Abondance d'algues. L'apparition des premiers vertébrés (sans mâchoire).
Cambrien		Le naufrage des continents et leur envahissement généralisé par les mers. Le climat est tempéré, sec, passant à humide.	La vie est concentrée dans les mers. Développement des invertébrés. L'émergence des plantes supérieures.
Protérozoïque	Protérozoïque tardif	1650		Développement d'eucaryotes, de plantes et d'animaux multicellulaires
Protérozoïque précoce	2600		Développement des plantes inférieures
Archéozoïque		4000		L'origine de la vie, l'émergence des procaryotes. La dominance des bactéries et des bleus-verts, l'apparition d'algues vertes.

L'histoire du développement de la Terre pour la commodité de l'étude est divisée en quatre ères et onze périodes. Les deux périodes les plus récentes sont à leur tour divisées en sept systèmes ou ères.

La croûte terrestre est stratifiée, c'est-à-dire les différentes roches qui le composent se superposent en couches. En règle générale, l'âge des roches diminue vers les couches supérieures. L'exception concerne les zones perturbées en raison des mouvements de la croûte terrestre, de l'apparition de couches. William Smith au 18ème siècle ont remarqué qu'au cours des périodes géologiques, certains organismes ont considérablement avancé dans leur structure.

Selon les estimations modernes, l'âge de la planète Terre est d'environ 4,6 à 4,9 10 ans. Ces estimations reposent principalement sur l'étude des roches par des méthodes de datation radiométrique.

Archée

On ne sait pas grand-chose de la vie dans l'Archéen. Les seuls organismes animaux étaient des procaryotes cellulaires - bactéries et algues bleu-vert. Les produits de l'activité vitale de ces micro-organismes primitifs sont également les roches sédimentaires les plus anciennes (stromatolites) - formations calcaires en forme de piliers, trouvées au Canada, en Australie, en Afrique, dans l'Oural et en Sibérie.

Les roches sédimentaires de fer, nickel, manganèse ont une base bactérienne. De nombreux micro-organismes participent activement à la formation de ressources minérales colossales et encore peu explorées au fond de l'océan mondial. Le rôle des micro-organismes est également important dans la formation du schiste bitumineux, du pétrole et du gaz. Bleu-vert, les bactéries se sont rapidement propagées dans l'Archéen et sont devenues les maîtresses de la planète. Ces organismes n'avaient pas de noyau séparé, mais un système métabolique développé, la capacité de se reproduire. Le bleu-vert possédait en outre l'appareil de photosynthèse. L'apparition de ce dernier fut la plus grande aromorphose de l'évolution de la nature vivante et ouvrit une des voies (probablement spécifiquement terrestre) à la formation d'oxygène libre. À la fin de l'Archéen (il y a 2,8-3 milliards d'années), les premières algues coloniales sont apparues, dont les restes fossilisés ont été retrouvés en Australie, en Afrique, etc. L'étape la plus importante du développement de la vie sur Terre est étroitement liée à la variation de la concentration en oxygène dans l'atmosphère, la formation de l'écran d'ozone. Grâce à l'activité vitale des bleus-verts, la teneur en oxygène libre dans l'atmosphère a nettement augmenté. L'accumulation d'oxygène a conduit à l'émergence d'un écran primaire d'ozone dans les couches supérieures de la biosphère, qui a ouvert des horizons propices à l'épanouissement.

PROTEROZOI

Le Protérozoïque est une étape énorme dans le développement historique de la Terre. Au cours de son parcours, les bactéries et les algues atteignent une floraison exceptionnelle, avec leur participation, les processus de sédimentation se sont intensifiés. En raison de l'activité vitale des bactéries du fer au Protérozoïque, les plus grands gisements de minerai de fer se sont formés. Au tournant du Riphean précoce et moyen, la dominance des procaryotes est remplacée par l'épanouissement des eucaryotes - algues vertes et dorées. A partir d'eucaryotes unicellulaires, des multicellulaires dotés d'une organisation et d'une spécialisation complexes se développent en peu de temps. Les plus anciens représentants d'animaux multicellulaires sont connus depuis la fin de Riphean (il y a 700 à 600 millions d'années). Nous pouvons maintenant affirmer qu'il y a 650 millions d'années, les mers de la Terre étaient habitées par une variété d'organismes multicellulaires : polypes solitaires et coloniaux, méduses, vers plats et même les ancêtres des annélides, arthropodes, mollusques et échinodermes modernes. Parmi les organismes végétaux à cette époque, les organismes unicellulaires prédominent, mais les algues multicellulaires (vertes, brunes, rouges), les champignons apparaissent également.

PALÉOZOÏQUE

Au début de l'ère paléozoïque, la vie avait peut-être passé la partie la plus importante et la plus difficile de son voyage. Quatre règnes de la nature vivante se sont formés : les procaryotes, ou pellets, les champignons, les plantes vertes, les animaux. Les ancêtres du royaume des plantes vertes étaient des algues vertes unicellulaires, communes dans les mers du Protérozoïque. En plus des formes flottantes parmi les fonds, sont apparues celles attachées au fond. Un mode de vie fixe exigeait le démembrement du corps en parties. Mais l'acquisition de la multicellularité, la division d'un corps multicellulaire en parties remplissant diverses fonctions, s'est avérée plus prometteuse. L'émergence d'une aromorphose aussi importante que le processus sexuel a été d'une importance décisive pour l'évolution ultérieure.

Comment et quand la division du monde vivant en plantes et animaux s'est-elle produite ? Ont-ils la même racine ? Les disputes des scientifiques autour de cette question ne s'apaisent pas même aujourd'hui. Peut-être que les premiers animaux ont évolué à partir d'un tronc commun à tous les eucaryotes ou d'une eau verte unicellulaire. grandir.

CAMBRIEN

L'essor des invertébrés squelettiques. Au cours de cette période, il y a eu une autre période de construction de la montagne, de redistribution de la surface terrestre et maritime. Le climat du Cambrien était tempéré, les continents étaient inchangés. Seules les bactéries et les bleu-verts vivaient encore sur terre. Les mers étaient dominées par des algues vertes et brunes attachées au fond; des diatomées, des algues dorées et des algues euglena nageaient dans la colonne d'eau. En raison de l'augmentation du lessivage des sels de la terre, les animaux marins ont pu absorber des sels minéraux en grande quantité. Et cela, à son tour, leur a ouvert de larges voies pour construire un squelette rigide. Les plus répandus étaient les arthropodes les plus anciens - les trilobites, extérieurement similaires aux crustacés modernes - les poux de bois. Très caractéristique du Cambrien est un type particulier d'animaux multicellulaires - l'archéocyath, qui s'est éteint à la fin de la période. Une variété d'éponges, de coraux, de brachiopodes et de mollusques vivaient également à cette époque. Les oursins sont apparus plus tard .

ORDOVICAIN

Dans les mers de l'Ordovicien, des algues vertes, brunes et rouges, de nombreux trilobites étaient diversement représentés. À l'Ordovicien, les premiers céphalopodes, parents des poulpes et des calmars modernes, sont apparus, les brachiopodes, les gastéropodes se sont répandus. Il y a eu un processus intensif de formation de récifs par des coraux à quatre faisceaux et des tabulats. Les graptolites sont largement utilisés - semi-chordés, combinant les caractéristiques des invertébrés et des vertébrés ressemblant à des lancelettes modernes. À l'Ordovicien, des plantes à spores sont apparues - des psilophytes, poussant le long des rives des plans d'eau douce.

SILURE

Les mers chaudes et peu profondes de l'Ordovicien ont été remplacées par de vastes étendues de terre, ce qui a entraîné l'assèchement du climat.

Dans les mers siluriennes, les graptolites ont vécu leur vie, les trilobites sont tombés en déclin, mais les céphalopodes ont atteint une prospérité exceptionnelle. Les coraux ont progressivement remplacé l'archéocyathe. Au Silurien, des arthropodes particuliers se sont développés - des crustacés géants, atteignant jusqu'à 2 m de long. À la fin du Paléozoïque, tout le groupe de crustacés a presque disparu. Ils ressemblaient à un crabe en fer à cheval moderne. Un événement particulièrement remarquable de cette période a été l'apparition et la distribution des premiers représentants des vertébrés - les "poissons" blindés. Ces «poissons» ne ressemblaient qu'à de vrais poissons par leur forme, mais appartenaient à une autre classe de vertébrés - sans mâchoires ou cyclostomes. Ils ne savaient pas nager pendant longtemps et gisaient principalement au fond des baies et des lagons. En raison d'un mode de vie sédentaire, ils étaient incapables de se développer davantage. Parmi les représentants modernes des cyclostomes, on connaît les lamproies et les myxines. Un trait caractéristique de la période silurienne est le développement intensif des plantes terrestres. L'une des premières plantes terrestres, ou plutôt amphibies, était les psilophytes, menant leur lignée d'algues vertes. Dans les réservoirs, les algues adsorbent l'eau et les substances qui y sont dissoutes sur toute la surface du corps, c'est pourquoi elles n'ont pas de racines, et les excroissances du corps, ressemblant à des racines, ne servent que d'organes de fixation. En relation avec la nécessité de conduire l'eau des racines aux feuilles, un système vasculaire apparaît. L'émergence des plantes sur la terre ferme est l'un des plus grands moments de l'évolution. Elle a été préparée par l'évolution antérieure du monde organique et inorganique.

DÉVONIEN

Devon - la période du poisson. Le climat du Dévonien était plus fortement continental, le givrage s'est produit dans les régions montagneuses d'Afrique du Sud. Dans les régions plus chaudes, le climat a évolué vers une plus grande dessiccation, des zones désertiques et semi-désertiques sont apparues.

Dans les mers du Dévonien, les poissons ont atteint une grande prospérité. Parmi eux se trouvaient des poissons cartilagineux, des poissons avec un squelette osseux sont apparus. Selon la structure des nageoires, les poissons osseux sont divisés en nageoires rayonnées et nageoires à lobes. Jusqu'à récemment, on croyait que les crossoptères avaient disparu à la fin du Paléozoïque. Mais en 1938, un chalutier de pêche a livré un tel poisson au East London Museum et il a été nommé coelacanthe. À la fin du Paléozoïque, l'étape la plus significative du développement de la vie est la conquête des terres par les plantes et les animaux. Cela a été facilité par la réduction des bassins maritimes, la montée des terres.

Des plantes à spores typiques ont émergé des psilophytes : lycopodes, prêles, fougères. Les premières forêts sont apparues à la surface de la terre.

Au début du Carbonifère, il y a eu un réchauffement et une humidification notables. Dans les vastes vallées et les forêts tropicales, dans les conditions d'un été continu, tout poussait rapidement vers le haut. L'évolution a ouvert une nouvelle voie - la reproduction par graines. Par conséquent, les gymnospermes ont pris le relais de l'évolution et les plantes à spores sont restées une branche latérale de l'évolution et se sont retirées à l'arrière-plan. L'émergence des vertébrés sur terre s'est produite dès la fin du Dévonien, après les conquérants terrestres - les psilophytes. A cette époque, l'air était déjà maîtrisé par les insectes et les descendants de poissons à nageoires lobes ont commencé à se répandre sur la terre. Le nouveau moyen de transport leur a permis de s'éloigner de l'eau pendant un certain temps. Cela a conduit à l'émergence de créatures avec un nouveau mode de vie - les amphibiens. Leurs représentants les plus anciens - ichthyoskhegi - ont été trouvés au Groenland dans des roches sédimentaires dévoniennes. L'âge d'or des anciens amphibiens remonte au Carbonifère. C'est durant cette période que les stégocéphales se sont largement développés. Ils vivaient uniquement dans la partie côtière du pays et ne pouvaient pas conquérir les massifs intérieurs situés loin des plans d'eau.

Grâce à ces caractéristiques structurelles, les amphibiens ont fait le premier pas décisif sur terre, mais leurs descendants, les reptiles, sont devenus les maîtres à part entière de la terre. Le développement d'un climat aride au Permien a conduit à l'extinction des stégocyphales et au développement des reptiles, dans le cycle de vie desquels il n'y a pas d'étapes associées à l'eau. En lien avec le mode de vie terrestre, les reptiles ont développé plusieurs grandes aromorphoses.

MÉSOSOIEN

Le Mésozoïque est appelé à juste titre l'ère des reptiles et des gymnospermes. Vers la fin du Mésozoïque, progressivement, sur plusieurs millions d'années, on assiste à une extinction massive des dinosaures. La domination des dinosaures pendant toute une ère géologique et leur quasi-extinction à la fin de l'ère sont un grand mystère pour les paléontologues. Au Trias, les premiers représentants des animaux à sang chaud sont apparus - de petits mammifères primitifs. Au Jurassique, les reptiles sont le deuxième groupe d'animaux qui tentent de maîtriser le milieu aérien. Les lézards volants étaient de deux types : rhamphorhynchus et à larges ailes. De l'étonnante diversité de l'ancienne classe de reptiles, 6 000 espèces ont survécu aujourd'hui. Ce sont des représentants de cinq branches évolutives : tuatara, lézards, serpents, tortues, crocodiles. Les oiseaux sont apparus au Jurassique. Ils sont une branche latérale des reptiles adaptés au vol. Le premier oiseau du Jurassique, Archaeopteryx, avait une ressemblance particulièrement grande avec les reptiles. La période du Crétacé est nommée ainsi en rapport avec l'abondance de craie dans les sédiments marins de cette époque. Il a été formé à partir des restes de coquilles des animaux les plus simples - les foraminifères. Au début de la période du Crétacé, le prochain changement majeur dans l'évolution des plantes a eu lieu - la floraison (angiospermes) est apparue. Ces changements aromorphiques ont assuré le progrès biologique des plantes à fleurs dans la prochaine ère cénozoïque. Ils ont largement peuplé la Terre et se caractérisent par une grande diversité. Certaines de leurs formes ont survécu jusqu'à nos jours : peupliers, saules, chênes, eucalyptus, palmiers.

Cénozoïque

Cénozoïque - l'ère de la nouvelle vie - l'apogée des plantes à fleurs, des insectes, des oiseaux, des mammifères.

Pendant l'existence des dinosaures, un groupe de mammifères était connu - de petite taille, avec une couverture laineuse d'animaux issus de thérapides ou d'animaux ressemblant à des animaux. La naissance vivante, le sang chaud, un cerveau plus développé et la plus grande activité qui lui est associée, ont ainsi assuré le progrès des mammifères, leur entrée à la pointe de l'évolution. Au Tertiaire, les mammifères ont occupé une position dominante, s'adaptant aux diverses conditions sur terre, dans l'air et dans l'eau, et ont en quelque sorte remplacé les reptiles mésozoïques. Au Paléocène et à l'Éocène, les premiers prédateurs sont issus d'insectivores, et les groupes modernes de prédateurs en ont dérivé à l'Oligocène. Ils ont commencé à conquérir les mers. Et aussi les premiers ongulés sont issus des anciens carnivores du Paléocène.

En raison de l'aridité de certaines régions, des plantes céréalières sont apparues.

Déjà dans la première moitié de la période tertiaire, tous les ordres modernes de mammifères ont eu le temps d'apparaître et, au milieu de la période, les formes ancestrales communes des singes anthropoïdes et des humains étaient répandues. Au Quaternaire, les mastodontes, les mammouths, les tigres à dents de sabre, les paresseux géants et les cerfs à grandes cornes ont disparu.

L'homme s'est installé dans l'Ancien Monde il y a au moins 500 000 ans. Avant la glaciation, les chasseurs se sont installés jusqu'en Terre de Feu. Au fur et à mesure de la fonte des glaciers, les hommes ont repeuplé les zones libérées sous les glaciers.

Il y a environ 10 000 ans, dans les régions tempérées chaudes de la Terre, la domestication des animaux et l'introduction des plantes dans la culture ont commencé. La "révolution néolithique" a commencé, associée au passage de l'homme de la cueillette et de la chasse à l'agriculture et à l'élevage.

Conférence 6 : Formation de la diversité biologique à différentes périodes de développement de la biosphère

But de la leçon : description des principaux changements intervenus avec les continents de la Terre, avec sa flore et sa faune au cours de l'histoire de notre planète depuis son apparition jusqu'aux temps modernes.

Problèmes à l'étude :

1. Ère archéenne et Protérozoïque

2. Connaissance du Paléozoïque sur l'exemple du Carbonifère

3. L'ampleur et l'essence des différences entre le Carbonifère et le Carbonifère.

4. L'ampleur et l'essence des différences entre le Carbonifère et l'ère moderne.

5. La théorie de la dérive des continents par A. Wagener et la théorie de la tectonique des plaques.

6. Le rôle des organismes vivants dans la création des conditions d'émergence de la vie sur terre.

7. L'idée du Mésozoïque sur l'exemple du Crétacé.

8. Révolution dans la composition de la flore due à l'expansion des angiospermes.

9. Faune marine de céphalopodes épris de chaleur et faune de dinosaures.

10. L'émergence de mammifères placentaires et d'oiseaux du type d'organisation moderne.

11. Époque cénozoïque et anthropogène. L'apparition de l'homme. Le développement des glaciations et leur impact sur l'humanité. Les grandes tendances de l'évolution de la biosphère.

1. Cette conférence décrit les principaux changements qui ont eu lieu avec les continents de la Terre, avec sa flore et sa faune au cours de l'histoire de notre planète depuis son apparition jusqu'aux temps modernes. Les principales voies de développement par lesquelles la vie est passée sont indiquées et ses principaux représentants, qui ont vécu dans diverses conditions naturelles et à différentes époques géologiques, sont identifiés. Le schéma général de l'évolution du règne animal sur plus d'un milliard d'années est présenté dans la Fig. 1. L'ensemble du monde animal s'est développé à partir d'ancêtres communs - ancien unicellulaire primitif (1). Divers animaux unicellulaires (2, 3, 4) et multicellulaires en sont issus. Au fur et à mesure que le monde animal se développait, de plus en plus d'animaux hautement organisés sont apparus. Le bicouche primitif (13) a donné lieu au développement de deux branches évolutives différentes. Dans le même temps, une branche a conduit au développement d'invertébrés supérieurs: mollusques, crustacés, insectes et l'autre - au développement de vertébrés. Ainsi, ces deux groupes d'animaux se sont développés indépendamment l'un de l'autre. Les chiffres indiquent divers groupes d'animaux, à la fois existants et certains éteints, qui sont indiqués par des cercles avec un contour noir.

Riz. 1. Schéma de développement animal. 1 - unicellulaire primaire; 2 - amibe; 3 - ciliés; 4 - flagelles; 5 - les premiers flagellés coloniaux ; 6 - éponges; 7 - multicellulaire inférieur à deux couches; 8,9, 10 - intestinal : polypes coralliens, hydres, méduses ; 11 - vers plats; 12 - vers ronds; 13 - cténophores anciens; 14 - cténophores ; 15 - anneaux primitifs; 16,17,18 - mollusques : gastéropodes (escargot, carapace de bivalve), céphalopodes (calamar) ; 19 - crustacés; 20 - arachnides; 21 - mille-pattes; 22 - non-insectes ; 23 - annélides (ver de terre); 24 - anneaux de mer; 25 - lys de mer; 26 - échinodermes; 27 - étoile de mer; 28 - accords inférieurs; 29 - lancette (sans crâne); 30 - poisson ancien; 31 - poisson moderne; 32 - poissons à nageoires lobées; 33 - amphibiens; 34 - anciens reptiles (dinosaures); 35 - reptiles; 36 - oiseaux; 37 - mammifères.

↑ Époques archéenne et protérozoïque (de l'origine de la planète à 540 millions d'années). Ces époques ont duré de la formation de la Terre jusqu'à l'apparition des premiers organismes multicellulaires il y a environ 540 millions d'années. L'âge des roches les plus anciennes que nous connaissons n'est que de 3,9 milliards d'années, on sait donc très peu de choses sur la jeunesse de notre planète. De plus, même ces roches ont subi de si grandes transformations au cours de milliards d'années qu'elles ne peuvent rien nous dire sur quoi que ce soit. Il y a environ 2 à 3 milliards d'années, les noyaux des continents séparés par des espaces aquatiques ont commencé à se former. À la fin du Protérozoïque, ils se sont unis dans le premier supercontinent Pangée, qui comprenait l'Afrique au centre, l'Amérique, les plaques européenne et sibérienne (russe) au nord, et l'Antarctique, l'Australie, l'Inde et l'Arabie au sud.

^ Époque archéenne. Les premiers vestiges et signes de l'activité des organismes vivants remontent à 3,5 milliards d'années (gisements en Afrique du Sud). La vie ne pouvait apparaître que lorsqu'il y avait des conditions favorables à cette température, tout d'abord favorable. La matière vivante, entre autres substances, est constituée de protéines. Par conséquent, au moment de l'origine de la vie, la température à la surface de la terre devrait avoir suffisamment baissé pour que les protéines ne soient pas détruites. De nombreux chercheurs étudiant le problème de l'origine de la vie sur Terre pensent que la vie est née dans les eaux peu profondes de la mer à la suite de processus physico-chimiques complexes inhérents à la matière inorganique. Certains composés chimiques se forment dans certaines conditions et la probabilité de formation de composés organiques complexes est particulièrement élevée pour les atomes de carbone en raison de leurs caractéristiques spécifiques. C'est pourquoi le carbone est devenu le matériau de construction à partir duquel, selon les lois de la physique et de la chimie, les composés organiques les plus complexes sont relativement issus. Les molécules n'ont pas atteint immédiatement le degré de complexité requis, on peut donc parler d'évolution chimique, dont le processus a été plutôt lent.

Les premiers organismes vivants pouvaient se nourrir exclusivement de matière organique, c'est-à-dire qu'ils étaient hétérotrophes. Mais après avoir épuisé les réserves de matière organique de leur environnement immédiat, au cours de l'évolution, certains organismes (plantes) ont acquis la capacité d'absorber l'énergie solaire et, avec son aide, de scinder l'eau en ses éléments constitutifs. En utilisant de l'hydrogène, ils ont pu transformer le dioxyde de carbone en glucides et en fabriquer d'autres substances organiques dans leur corps (le processus de la photosynthèse). Avec l'avènement des organismes autotrophes, l'accumulation d'oxygène libre dans l'atmosphère a commencé et la quantité totale de matière organique sur Terre a commencé à augmenter fortement. Immédiatement après la formation de notre planète, l'atmosphère contenait beaucoup d'hydrogène et d'hélium, mais ils se sont progressivement évaporés dans l'espace et ont été progressivement remplacés par du méthane, de l'azote et du dioxyde de carbone, qui ont été libérés des roches. Et ce n'est qu'à la suite de l'apparition et de l'activité d'organismes vivants dans l'atmosphère que l'accumulation d'oxygène a commencé, ce qui est devenu nécessaire au développement ultérieur de la vie.

Les organismes vivants de cette époque pouvaient exister exclusivement dans un environnement d'introduction, car la colonne d'eau réduisait les effets nocifs du rayonnement ultraviolet de l'espace, ainsi qu'un certain nombre de substances nocives, dont l'effet toxique diminuait lorsqu'il était dissous. De plus, les fluctuations de température importantes dans l'eau ont été davantage atténuées. A la fin de l'ère archéenne, il y avait une division des êtres vivants en procaryotes et eucaryotes. On suppose que le graphite trouvé dans les gisements de cette époque est d'origine organique et que sa quantité correspond à la quantité de matière vivante de cette époque. La première preuve matérielle de l'origine de la vie était les stromaloliths - des structures en couches formées par des cyanobactéries.

2. Époque protérozoïque. A cette époque, la poursuite du développement des êtres vivants se poursuit: il existe une division claire des trois règnes des eucaryotes en plantes, champignons et animaux. Les algues unicellulaires sont particulièrement répandues, les premières algues vertes multicellulaires et les champignons inférieurs apparaissent (il y a 1,4 milliard d'années). Les animaux sont représentés par des protozoaires, et plus tard les premiers organismes multicellulaires sont trouvés - des représentants des types d'éponges et de coelentérés. Ces créatures primitives n'avaient pas encore de squelette calcaire, mais trouvent parfois des empreintes de leur corps. L'existence de créatures vivantes plus grandes (vers) est illustrée par des empreintes en zigzag claires - des traces rampantes, ainsi que des restes de "visons" trouvés dans les sédiments du fond marin. En 1947, le scientifique australien R.K. Spriggs a découvert une faune extrêmement intéressante dans les collines d'Ediacaran (Australie du Sud). Il s'est avéré que la plupart des espèces animales de la faune édiacarienne qui existaient il y a 600 millions d'années appartiennent à des groupes jusque-là inconnus d'organismes non squelettiques. Certains d'entre eux appartiennent aux ancêtres des éponges de méduses, des arthropodes, d'autres ressemblent à des vers - des annélides. La plupart des animaux de cette époque menaient un mode de vie benthique (mollusques), ce qui s'explique par la concentration de végétaux et de matières organiques au fond, qui leur servaient de nourriture.
Sur la fig. 2 montre quelques organismes de la faune édiacarienne.

Riz. 2. Protérozoïque tardif : 1-algues, 2-éponges, 3,6-intestins (3-méduses, 6-coraux octogonaux), 4,8-annélides, 5-échinodermes, 7-arthropodes, 9-stromatolites (formés par des cyanobactéries).

3. Époque paléozoïque : Période cambrienne (de 540 à 488 millions d'années)

Cette période a commencé par une explosion évolutive étonnante, au cours de laquelle des représentants de la plupart des principaux groupes d'animaux connus de la science moderne sont apparus pour la première fois sur Terre. La frontière entre le Précambrien et le Cambrien passe par les roches, qui révèlent soudain une étonnante variété de fossiles d'animaux aux squelettes minéraux - résultat de "l'explosion cambrienne" des formes de vie.

À l'époque cambrienne, de vastes étendues de terres étaient occupées par l'eau et le premier supercontinent Pangée était divisé en deux continents - le nord (Laurasie) et le sud (Gondwana). Une importante érosion des terres est observée, l'activité volcanique est très intense, les continents chutent ou remontent, entraînant la formation de hauts-fonds et de mers peu profondes, qui s'assèchent parfois pendant plusieurs millions d'années, puis se remplissent à nouveau d'eau. A cette époque, les montagnes les plus anciennes apparaissent en Europe occidentale (Scandinavie) et en Asie centrale (Monts Sayan).

Tous les animaux et les plantes vivaient dans la mer, cependant, la zone intertidale était déjà habitée par des algues microscopiques, qui formaient des croûtes d'algues terrestres. On pense que les premiers lichens et champignons terrestres ont commencé à apparaître à cette époque. La faune de cette époque, découverte pour la première fois en 1909 dans les montagnes du Canada par C. Walcott, était représentée principalement par des organismes benthiques, tels que des archéocytes (analogues de coraux), des éponges, divers échinodermes (étoiles de mer, oursins, concombres de mer, etc. .). ), vers, arthropodes (divers trilobites, limules). Ces derniers étaient la forme la plus courante de créatures vivantes de cette époque (environ 60% de toutes les espèces animales étaient des trilobites, qui se composaient de trois parties - tête, corps et queue). Tous se sont éteints à la fin de la période permienne, des crabes en fer à cheval, seuls les représentants d'une famille ont survécu à ce jour. Environ 30% des espèces cambriennes étaient des brachiopodes - des animaux marins à coquille bivalve, semblables aux mollusques. Des trilobites passés à la prédation, des crustacés jusqu'à 2 m de long sont apparus.A la fin du Cambrien, des céphalopodes sont apparus, dont le genre nautilus qui a survécu jusqu'à nos jours, et des échinodermes, des cordés primitifs (tuniciers et non crâniens) . L'apparition de la corde, qui a donné de la rigidité au corps, a été un événement important dans l'histoire du développement de la vie.

↑ Époque paléozoïque : périodes ordovicienne et silurienne (de 488 à 416 millions d'années)

Au début de la période ordovicienne, la majeure partie de l'hémisphère sud était encore occupée par le grand continent du Gondwana, tandis que d'autres grandes masses terrestres étaient concentrées plus près de l'équateur. L'Europe et l'Amérique du Nord (Laurentia) ont été éloignées par l'expansion de l'océan Iapetus. Tout d'abord, cet océan a atteint une largeur d'environ 2000 km, puis a recommencé à se rétrécir à mesure que les masses terrestres qui composent l'Europe, l'Amérique du Nord et le Groenland ont commencé à converger progressivement jusqu'à finalement fusionner en un seul ensemble. Au cours de la période silurienne, la Sibérie a "navigué" vers l'Europe (la butte kazakhe s'est formée), l'Afrique est entrée en collision avec la partie sud de l'Amérique du Nord et, par conséquent, un nouveau supercontinent géant, Laurasia, est né.

Après le Cambrien, l'évolution n'a pas été caractérisée par l'émergence de types d'animaux complètement nouveaux, mais par le développement de ceux qui existaient déjà. Dans l'Ordovicien, les inondations terrestres les plus graves de l'histoire de la terre ont eu lieu ; en conséquence, la majeure partie était couverte d'immenses marécages ; les arthropodes et les céphalopodes étaient communs dans les mers. Les premiers vertébrés sans mâchoires apparaissent (par exemple, les cyclostomes actuels - lamproies). Il s'agissait de formes benthiques se nourrissant de restes organiques. Leur corps était recouvert de boucliers qui les protégeaient des crustacés, mais ils n'avaient pas encore de squelette interne.

Il y a environ 440 millions d'années, deux événements importants se sont produits simultanément : l'émergence de plantes et d'invertébrés sur terre. Au Silurien, il y a eu un soulèvement important des terres et un retrait des eaux océaniques. A cette époque, le long des rives marécageuses des réservoirs, dans les zones de marée, des lichens et les premières plantes terrestres sont apparus, ressemblant à des algues - psilophytes. En tant qu'adaptation à la vie terrestre, l'épiderme avec les stomates, le système conducteur central et le tissu mécanique apparaissent. Les spores sont formées avec une coquille épaisse, protégeant du dessèchement. Par la suite, l'évolution des plantes s'est faite dans deux directions : les bryophytes et les spores supérieures, ainsi que les plantes à graines.

L'émergence des invertébrés sur terre était due à la recherche de nouveaux habitats, à l'absence de concurrents et de prédateurs. Les premiers invertébrés terrestres ont été les tardigrades (qui tolèrent bien la dessiccation), les annélides, puis les mille-pattes, les scorpions et les arachnides. Ces groupes provenaient de trilobites souvent échoués sur les bas-fonds à marée basse. Sur la fig. 3 montre les principaux représentants des animaux du Paléozoïque ancien.

Riz. 3. Paléozoïque précoce : 1-archéocytes, 2,3-intestinaux (2-coraux à quatre faisceaux, 3-méduses), 4-trilobites, 5,6-mollusques (5-céphalopodes, 6-gastéropodes), 7-brachiopodes, 8, 9-échinodermes (9-nénuphars), 10-graptolites (semi-chordés), 11-poisson sans mâchoire.

Époque paléozoïque : Époque dévonienne (de 416 à 360 millions d'années)

La période dévonienne fut l'époque des plus grands cataclysmes sur notre planète. L'Europe, l'Amérique du Nord et le Groenland sont entrés en collision, formant un immense supercontinent nord, la Laurasie. Dans le même temps, d'immenses massifs de roches sédimentaires ont été poussés du fond de l'océan, formant d'immenses systèmes montagneux à l'est de l'Amérique du Nord (Appalaches) et à l'ouest de l'Europe. L'érosion des chaînes de montagnes montantes a entraîné la formation de grandes quantités de cailloux et de sable. Ils ont formé de vastes gisements de grès rouge. Les fleuves transportaient des montagnes de sédiments dans les mers. De larges deltas marécageux se sont formés, créant des conditions idéales pour les animaux qui ont osé faire les premiers pas si importants de l'eau à la terre.

Parmi les animaux marins invertébrés de cette époque de la seconde moitié de l'ère paléozoïque, il convient de noter l'apparition de nouveaux prédateurs marins d'ammonites - des céphalopodes à coquille torsadée en spirale, souvent à surface richement sculptée, ainsi que des calmars et des poulpes . Les vertébrés recouverts d'une carapace dure il y a environ 400 millions d'années ont donné naissance à des poissons cartilagineux primitifs à mâchoires blindées (placodermes). L'émergence de créatures dotées de puissantes mâchoires osseuses (comme le Dunkleosteus de 6 m de long) s'explique par la nécessité d'une capture active de la nourriture et la transition vers un mode de vie actif de nage. Plus tard, des poissons cartilagineux (requins, raies et chimères) sont apparus des stomes à mâchoires blindées, les poissons osseux à nageoires rayonnées les plus courants dans les mers et les eaux douces, dont les nageoires sont des rayons à os longs, rares maintenant les poissons-poumons (c'est-à-dire, ayant à la fois des branchies et des poumons), ainsi que des poissons à nageoires lobées, qui sont actuellement représentés par un genre relique - le coelacanthe. Les poissons à nageoires à lobes et à poumons sont les formes préservées des poissons à nageoires à lobes - leurs nageoires charnues ont des processus osseux à la base, à partir desquels s'étendent des rayons osseux.

A la fin du Dévonien, les vertébrés débarquent. Cela est dû au changement climatique et à l'assèchement des plans d'eau peu profonds. Les poissons à nageoires lobes, ancêtres des vertébrés terrestres, capables de respirer l'air atmosphérique et de ramper de réservoir en réservoir à l'aide de leurs nageoires, n'ont d'abord quitté l'eau que pendant de courtes périodes. Ils se déplaçaient mal sur terre, utilisant les courbes sinueuses du corps à cette fin (comme s'ils flottaient sur terre). Ce n'est que progressivement dans le mouvement sur terre que les membres appariés ont commencé à jouer un rôle de plus en plus important, se transformant comme ils l'ont fait des nageoires en membres en raison de la nécessité de s'accrocher au sol et de pousser par le bas. Les premiers amphibiens apparus il y a 370 millions d'années - acanthostegs, ichthyostegs et stegocephals (1-2 m de long) - avaient beaucoup plus de caractéristiques de poisson dans leur structure. En raison de processus intensifs de formation du sol et de conditions climatiques particulières, à la fin de cette période, des forêts de plaine apparaissent, formées d'une variété de prêles arborescentes, de lycopodes, de fougères, apparues à cette période (il y a 380 millions d'années). La propagation des invertébrés terrestres, principalement des arthropodes, a commencé.

↑ Époque paléozoïque : période carbonifère (il y a 360 à 299 millions d'années)

Au début de la période carbonifère (Carbonifère), la majeure partie des terres terrestres était rassemblée en deux immenses supercontinents : Laurasia au nord et Gondwana au sud. Au cours du Carbonifère supérieur, les deux supercontinents se sont régulièrement rapprochés. Ce mouvement a poussé de nouvelles chaînes de montagnes qui se sont formées le long des bords des plaques de la croûte terrestre, et les bords des continents ont été littéralement inondés de coulées de lave jaillissant des entrailles de la Terre. Le climat s'est sensiblement refroidi, et tandis que le Gondwana « flottait » au-dessus du pôle Sud, la planète a connu au moins deux époques de glaciation.

En raison du climat chaud et humide de la période carbonifère, des plantes arborescentes porteuses de spores ont prospéré, dont les représentants caractéristiques étaient des lycopodes (sigillaria et lépidodendrons de 30 à 50 m de haut), des prêles géantes (calamites) et diverses fougères. À cette époque, les premières plantes à graines sont apparues qui se reproduisent non pas par des spores constituées d'une seule cellule germinale, mais par des graines multicellulaires - fougères à graines (ptéridospermes) et gymnospermes (cordaites). Les plantes à graines émergentes pourraient s'installer dans des endroits plus secs, car les caractéristiques de leur reproduction ne sont pas liées à la présence d'eau. D'immenses forêts d'arbres variés, qui après la mort ont formé d'épaisses couches de tourbe, sont devenues la base de la formation de gisements de charbon modernes.

Parmi les animaux de cette époque, les animaux terrestres deviennent les plus visibles. Au Carbonifère, apparaissent les premiers insectes primitifs, qui sont les organismes vivants les plus divers (plus d'un million d'espèces) - cafards, coléoptères (coléoptères), orthoptères (sauterelles, grillons), diptères (mouches, moustiques), libellules éteintes , qui atteint des tailles gigantesques (jusqu'à 50 cm), d'autres arthropodes (araignées et scorpions) se développent également. Il existe également une grande variété d'amphibiens aux membres prononcés, sur lesquels il y avait 5 à 8 doigts. En fin de période, le climat devient de plus en plus aride et continental. Cela a stimulé l'émergence d'un nouveau groupe d'animaux - les reptiles (reptiles) il y a environ 310 millions d'années, qui habitaient des espaces plus secs, évitant la concurrence et les prédateurs. Ils ont développé une nouvelle caractéristique évolutive - la fécondation interne et le développement de l'embryon dans l'œuf. Vers la même époque, quatre sous-classes de reptiles sont apparues, différant par la structure du crâne : des anapsides complètement éteints (ancêtres des tortues), des lézards ressemblant à des animaux (synapsides), qui sont devenus les ancêtres des mammifères, des diapsides très diverses (lézards, serpents , crocodiles, dinosaures et leurs descendants - oiseaux), reptiles marins (ichtyosaures) - parapsides.
^ Époque paléozoïque : période permienne (de 299 à 251 millions d'années)

Tout au long de la période permienne, les supercontinents Gondwana et Laurasia se sont progressivement rapprochés. L'Asie est entrée en collision avec l'Europe, projetant la chaîne de montagnes de l'Oural. Et en Amérique du Nord, les Appalaches se sont développées. À la fin de la période permienne, la formation du supercontinent géant Pangée était complètement achevée. La plus grande retraite marine de l'histoire de la Terre a eu lieu à Perm et l'activité volcanique s'est à nouveau intensifiée. De vastes étendues de terres se sont formées, à l'intérieur des continents, le climat est devenu fortement continental. Il y a eu une glaciation importante de presque toute l'Afrique moderne, l'Australie, l'Antarctique.

A cette époque, un climat froid et sec régnait. Les vastes forêts de charbon marécageuses ont disparu, car presque toutes les lycopodes géantes, les prêles et les fougères, ainsi que les cordaites, se sont éteintes. À leur place, diverses formes de gymnospermes sont apparues et ont commencé à se développer activement - ginkgos, cycas et conifères.

Riz. 4. Paléozoïque supérieur : 1-coelentérés (coraux solitaires et coloniaux), 2,3-mollusques (2-gastéropodes, 3-céphalopodes (goniatite), 4-brachiopodes, 5,6-échinodermes (5-étoiles de mer, 6-lys marins ), 7-9-poissons (7-cartilagineux, 8-carapace, 9-cartilagineux), 10-amphibiens ; 11-13-reptiles (11-pelycosaurus, 12-pareiasaurus, 13-étrangers), 14-18-plantes ( 14-psilophyte, 15-segmenté (calamites), 16-ressemblant à de la mousse (lépidodendrons et sigillaria), 17-fougère, 18-cordaite).

Dans le monde animal, la classe des reptiles se développe intensément: les tout premiers - les cotilosaures, sont devenus les précurseurs de toutes les autres formes de reptiles. Tout d'abord, les lézards animaux (pelycosaures, qui avaient un grand peigne cutané pour réguler la température corporelle). Un peu plus tard, les thérapsides (ancêtres probables des mammifères) sont venus à leur place, combinant dans leur structure les caractéristiques des amphibiens, des reptiles et des mammifères, ainsi que des archosaures (anciens pangolins). À la fin de la période permienne, l'extinction la plus importante de l'histoire de la Terre s'est produite - environ 90 à 95% des espèces animales et végétales ont disparu: grands mollusques marins, trilobites, poissons géants (atteignant une longueur de 15 m), blindés les animaux, les gros insectes et les arachnides ont disparu. De nombreux amphibiens sont également morts, après quoi ils n'ont jamais constitué un grand groupe. 4 mondes animal et végétal de la seconde moitié de l'ère paléozoïque.

^ ère mésozoïque: périodes triasique et jurassique (de 251 à 145 millions d'années)

La période du Trias dans l'histoire de la Terre a marqué le début de l'ère mésozoïque, ou "l'ère de la vie moyenne". Avant lui, tous les continents étaient fusionnés en un seul supercontinent géant, la Pangée. Avec le début du Trias, la Pangée a commencé à se diviser progressivement et les processus de formation des montagnes qui ont commencé au Permien se poursuivent. Le climat à cette époque était uniforme dans le monde entier. Aux pôles et à l'équateur, les conditions météorologiques étaient beaucoup plus similaires qu'aujourd'hui. Vers la fin du Trias, le climat est devenu plus sec. Les lacs, les rivières et les vastes mers intérieures ont commencé à s'assécher rapidement, et des gisements de sel et de gypse se trouvent maintenant à leur place. De vastes déserts se sont formés dans les régions intérieures des continents.

L'ère de la domination des gymnospermes a commencé, qui comprenait des cycas, semblables aux fougères et aux palmiers, des conifères (sapins, cyprès, ifs), des ginkgos et des benettides - les prédécesseurs des angiospermes. Toutes ces plantes formaient des forêts sèches. Dans les mers, les ammonites, les bélemnites (ancêtres des pieuvres, seiches et calmars modernes), des coraux à six rayons plus parfaits, des échinodermes, des requins et des poissons à nageoires rayonnées provenant de plans d'eau douce se sont répandus, des mollusques bivalves sont apparus et se sont multipliés. Sur terre, divers insectes se développent, y compris des insectes volants, les premiers représentants des amphibiens modernes "viennent" à la place des anciens amphibiens éteints - sans queue (grenouilles, crapauds), à queue (tritons et salamandres), sans pattes (vers - créatures similaires à vers de terre 1,5 m) et albanepretons déjà éteints. Les représentants modernes de ces organismes sont apparus il y a 50 à 70 millions d'années.

La période mésozoïque a également été l'ère de la prospérité pour les reptiles. Ils ont progressivement conquis les trois éléments : l'eau, la terre et l'air. À cette époque (à partir d'il y a 220 millions d'années), une grande variété de reptiles est apparue. Les archosaures ont donné plusieurs lignées évolutives : les thécodontes précocement éteints, les crocodiles encore existants (seulement trois familles), les ptérosaures (reptiles volants) et les dinosaures, ces derniers étant divisés en deux sous-groupes - les lézards (ils sont divisés en herbivores - sauropodes - et carnivores - théropodes - formes) et les ornithischiens, qui étaient végétariens. Parallèlement à eux, les descendants de cotilosaures se sont développés - des tortues apparues sur Terre il y a 210 millions d'années et qui ont survécu à ce jour, des reptiles marins (ichtyosaures et plésiosaures ressemblant à des dauphins, ressemblant à un croisement entre un crocodile, un phoque et une girafe) , à tête de bec (une seule espèce qui vit en Nouvelle-Zélande, - tuatara), écailleuse (divers lézards et serpents) et ressemblant à des animaux (thérapsides). Il y a environ 225 millions d'années, les mammifères primitifs ont évolué à partir de petits thérapsides, qui ressemblent à de petits rongeurs (musaraignes et hérissons) et pendant tout le Mésozoïque, en se développant, n'ont pas dépassé la taille d'un chat. Plus tard, ils ont été remplacés par des monotrèmes (premiers animaux), qui combinent les qualités des reptiles et des animaux, à ce jour, seules 3 espèces de ces animaux ont survécu en Australie - l'ornithorynque et 2 espèces d'échidnés.

Au Jurassique, le climat est devenu chaud et humide, assez uniforme, de vastes marécages et lacs se sont formés. Les fougères prédominaient dans les endroits humides et ombragés. Environ 80% de la flore de la planète à cette époque étaient des gymnospermes. Et dans la faune de cette époque, les reptiles, qui atteignaient des tailles gigantesques vraiment record, étaient les plus répandus. Parmi eux se trouvaient des brontosaures et des diplodocus, vivant sur les rives des réservoirs et atteignant 25 à 30 mètres de long et 20 tonnes de poids, des tyrannosaures bipèdes prédateurs atteignant 15 mètres de long. Les pangolins volants (ptérosaures) d'une envergure allant jusqu'à 12 m et les ichtyosaures jusqu'à 20 m de long dominaient leurs habitats. Il y a environ 150 millions d'années, les oiseaux anciens sont issus de l'une des formes de dinosaures prédateurs, qui se sont développés dans plusieurs directions tout au long du Crétacé. période. Le représentant le plus célèbre et le mieux décrit (10 squelettes) des oiseaux anciens est Archaeopteryx (qui signifie "plume ancienne"), dont le premier squelette a été découvert en 1861, quelques années après l'apparition de la théorie de l'évolution de Darwin.

↑ Ère mésozoïque : période du Crétacé (de 145 à 65 millions d'années)

Durant cette période, la surface de notre planète commence à prendre un aspect moderne : l'Amérique du Nord se sépare, le Gondwana continue de se désintégrer, et l'Amérique du Sud indépendante, l'Afrique, l'Australie et l'Antarctique apparaissent. Au centre de l'océan Indien se trouvait la plaque de l'Hindoustan. L'ancien océan Téthys est resté entre les continents du sud et l'Eurasie. Le nom de la période est associé à la découverte sur tous les continents de dépôts sédimentaires de craie blanche, qui est la roche la plus caractéristique de cette époque. Des processus de construction de montagnes étaient en cours dans l'ouest de l'Amérique et l'est de l'Asie.

Au milieu de la période, de nombreuses zones du territoire ont été inondées.

Au Crétacé inférieur et moyen, une grande variété de formes spécialisées de reptiles est apparue : stégosaures, ptérodactyles, mosasaures, etc. La propagation des oiseaux qui avaient encore des dents, comme celles des reptiles, a commencé. Au milieu du Crétacé, les premières plantes à fleurs (angiospermes) sont apparues, probablement issues d'une sorte d'ancêtres de type Benettid il n'y a pas plus de 150 millions d'années. Ils se sont rapidement développés et adaptés à diverses conditions environnementales. Il y a environ 90 millions d'années, les plantes à fleurs étaient divisées en deux classes - les dicotylédones (qui sont aujourd'hui majoritaires) et les monocotylédones (un total de 50 000 espèces, y compris les céréales). À la fin de la période, de nouvelles formes plus avancées de mammifères sont apparues - marsupiaux et placentaires. À la frontière du Mésozoïque et du Cénozoïque, une catastrophe mondiale s'est produite (très probablement la chute d'une grosse météorite, dont le cratère a été découvert en Amérique du Nord dans la péninsule du Yucatan.). À cette époque, 75% de toutes les espèces habitant la planète ont disparu - tous les dinosaures, les ptérosaures, tous les oiseaux anciens (à l'exception des ancêtres des oiseaux modernes à queue en éventail), les reptiles marins, les grands mollusques (ammonites et bélemnites), les coraux , organismes planctoniques, la grande majorité des gymnospermes (donc, en Actuellement, ce groupe de plantes n'est représenté que par les conifères, les cycadales et la seule espèce relique survivante de ginkgo).

Les principaux représentants des organismes vivants de l'ère mésozoïque sont illustrés à la fig. 5.

Riz. 5. La vie au Mésozoïque : coraux à 1 six rayons, 2 échinodermes, 3 à 6 mollusques (3 bivalves, 4 gastéropodes, 5 ammonites, 6 bélemnites), 7 archéoptéryx, 8 à 11 terrestres dinosaures (8 -stegosaurus, 9-diplodocus, 10-triceratops, 11-tyrannosaurus), 12-13-dinosaures aquatiques (12-plesiosaur, 13-ichthyosaur), 14,15-dinosaures volants - ptérosaures (14-ramphorhynchus, 15- pteronodon), 16 - fougères, 17 - benenettites, 18 - cycas, 19 - ginkgo, 20 - gymnospermes.

^ ère cénozoïque : période paléogène (de 65 à 24,6 millions d'années)

Le Paléogène marque le début de l'ère cénozoïque. A cette époque, les continents étaient encore en mouvement, alors que le "grand continent sud" Gondwana continuait de se désagréger. L'Amérique du Sud était désormais complètement coupée du reste du monde et transformée en une sorte d'"arche" flottante avec une faune unique de mammifères primitifs. L'Afrique, l'Inde et l'Australie se sont éloignées. Tout au long du Paléogène, l'Australie était située près de l'Antarctique. Le niveau de la mer a chuté et de nouvelles masses terrestres sont apparues dans de nombreuses régions du monde.

Le début de l'ère cénozoïque est associé à la grande construction des montagnes alpines (presque tous les systèmes de montagnes les plus hauts du monde sont apparus à cette époque). Au cours de l'ère cénozoïque, plusieurs glaciations continentales ont eu lieu, couvrant de vastes zones (en particulier dans l'hémisphère nord).

Au début du Paléogène, la majeure partie de la planète a développé un climat tropical et subtropical. Dans la première moitié de cette période, une flore tropicale dite de Poltava s'est formée en Europe, qui a remplacé les gymnospermes et était représentée par divers palmiers (sabal, nipa), fougères, ficus, magnolias, lauriers, canneliers, myrtes, etc. Les conifères (ifs et séquoias) ont continué à se développer. ). Les forêts et les forêts claires étaient répandues. Ce n'est pas un hasard si la plupart des animaux étaient des habitants de la forêt. Les marsupiaux et les mammifères placentaires ont évolué en parallèle. Cependant, le premier n'a survécu qu'en Australie, dans des îles individuelles de l'océan Pacifique et un peu en Amérique du Sud. Cela est dû au fait que ces continents se sont séparés tôt du reste, alors que les placentaires ne s'y étaient pas encore développés. Parmi ces derniers, les carnivores sont issus d'insectivores et pour manger divers aliments végétaux - les ongulés, qui sont devenus les mammifères les plus divers; ils comprennent les équidés (qui sont apparus il y a 55 millions d'années, se sont largement répandus, mais la plupart d'entre eux se sont éteints et ne sont plus représentés que par trois familles - chevaux, tapirs et rhinocéros), les artiodactyles (actuellement florissants et très diversifiés - hippopotames, chameaux, girafes, cerfs, cochons, etc.), trompe (apparu un peu plus tard et formé plusieurs formes différentes (dinotheriums, mammouths), mais seuls deux genres ont survécu - éléphants d'Afrique et indiens), cétacés (baleines, dauphins), sirènes (qui sont maintenant sur au bord de l'extinction), etc. Parmi les animaux marins, il convient de noter la propagation de nouvelles formes de mollusques (dont les poulpes géants et les calmars), les oursins, les crustacés (crabes, homards), les poissons osseux.

Dans la seconde moitié du Paléogène, le climat devient plus continental (les premières calottes glaciaires apparaissent en Arctique et en Antarctique). La flore de Poltava en Europe est remplacée au nord par la flore de Turgai, représentée par des espèces à feuilles caduques : chênes, hêtres, bouleaux, aulnes, peupliers, érables et conifères. Les forêts ont cédé la place aux savanes et aux arbustes. La plupart des grands mammifères vivaient le long des rives des rivières et des lacs. Il s'agissait de rhinocéros, de tapirs, de brontotheres, d'énormes indicatheria (plus de 8 m de long), de cochons prédateurs géants (entélodons - plus de 3 m de long), de cerfs à grandes cornes (envergure des cornes 3 m). L'histoire du développement des chevaux est intéressante, leur ancêtre était l'hyracotheria de la taille d'un chien, à l'époque tertiaire, ils vivaient principalement en Amérique du Nord, mais y sont morts plus tard et n'ont été ramenés que lors de la colonisation de l'Amérique par les Européens. Au cénozoïque (plus tard il y a 60 millions d'années), suite à la propagation des animaux herbivores, des prédateurs sont apparus et se sont multipliés parmi lesquels figurent les insectivores (taupes, chauves-souris), les mustélidés (loutres de mer, blaireaux), les ours et les pinnipèdes (phoques, les lions), les mangoustes (chasseurs de serpents) et les hyènes (charognards). Mais les plus caractéristiques d'entre eux sont les félins et les loups. Ils pouvaient chasser les plus gros animaux en raison de l'apparition de crocs puissants atteignant 20 cm de long (chats à dents de sabre, par exemple, smilodon). Le monde des oiseaux modernes apparus il y a 65 à 60 millions d'années était très diversifié - ressemblant à des nandu (autruches), à des grues (grues, outardes), à des ansériformes (oies, canards, cygnes, etc.), à des hiboux (hiboux , hiboux) Cela a été facilité par l'existence de nombreux insectes, fruits et graines de plantes à fleurs. En raison de l'absence d'ennemis sérieux, il existait des diatrymes - de grands rapaces courant jusqu'à 2,5 m de haut, des hiboux de 1 m de haut, des pélicans d'une envergure de 6 m il y a 60 à 55 millions d'années, une nouvelle étape dans le développement des amphibiens a commencé, les serpents et les lézards se sont développés, les rongeurs reçus répandus (2000 espèces), qui représentent maintenant environ la moitié de tous les mammifères. Ceux-ci comprennent les écureuils (écureuils et castors), les loirs, les murins (hamsters, campagnols, souris et rats, les deux dernières formes ne se démarquant qu'au milieu du Néogène), les porcs-épics, les cobayes et un ordre distinct et plus ancien de lagomorphes.

Ere cénozoïque : période Néogène (de 24,6 à 2,6 millions d'années)

Pendant le Néogène, les continents étaient encore "en marche", et lors de leurs collisions se produisirent nombre de cataclysmes grandioses. L'Afrique "s'est écrasée" sur l'Europe et l'Asie, entraînant l'émergence des Alpes. Lorsque l'Inde et l'Asie se sont heurtées, les montagnes himalayennes ont explosé. Au même moment, les montagnes Rocheuses et les Andes se sont formées alors que d'autres plaques géantes continuaient de se déplacer et de s'empiler les unes sur les autres. Cependant, l'Australie et l'Amérique du Sud restaient encore isolées du reste du monde, et chacun de ces continents continuait à développer sa propre faune et flore.

Au Néogène, la forêt, la végétation arbustive des prairies est remplacée par la steppe et la savane, les premiers semi-déserts et déserts se forment. Des communautés d'herbes et de carex apparaissent; les arbres et les arbustes se présentent sous la forme d'îlots de noisetiers, de bouleaux, de noyers, de genévriers, de frênes, d'érables, de pins, etc., les saules, les peupliers et les aulnes poussent le long des rives des rivières et des lacs. A cette époque, les animaux - habitants des espaces ouverts (la faune dite hipparion) sont devenus particulièrement répandus: chevaux primitifs (hipparions), antilopes, girafes, taureaux, éléphants (grande variété), rhinocéros, qui ont été victimes de chats à dents de sabre (machairodus, et plus tard - smilodon ), des hyènes, des ours et des loups primitifs. Les oiseaux coureurs géants sont répandus, ainsi que les vautours, les condors, les corvidés, les ansériformes et autres. Au Néogène, on trouve une grande diversité de primates, apparus il y a environ 60 millions d'années et le début du développement des anthropoïdes. Aujourd'hui, environ 200 espèces de singes sont connues : des semi-singes (lémuriens, tarsiers), des singes inférieurs (nez large en Amérique du Sud et singes de l'Ancien Monde), des anthropoïdes (chimpanzés, gorilles, orangs-outans) et des hominidés adjacents à ces derniers ( humains). Tous ont des caractéristiques communes - une paire de glandes mammaires mammaires, des ongles au lieu de griffes, un pouce opposé, des yeux orientés vers l'avant, un cerveau et un comportement très développés. Les anthropoïdes sont apparus il y a 20 à 25 millions d'années. Leurs anciens représentants disparus étaient dryopithecus (ancêtres des gorilles), sivapithecus (ancêtres des orangs-outans et des gibbons), oreopithecus et uranopithecus - ancêtres des chimpanzés et des hominidés. Sur la fig. 6 montre les principaux animaux et plantes caractéristiques de l'ère cénozoïque.

Riz. 6. Organismes vivants du Paléogène et du Néogène : 1 coraux à six rayons, 2,3 mollusques (2 bivalves, 3 gastéropodes), 4 crustacés (crabe), 5,6 poissons (5 osseux, 6 cartilagineux - requin) , 7 oiseaux (oies), 8-13 mammifères (8 artiodactyles (eohippus), 9 tigres à dents de sabre (smilodon), 10 ongulés à doigts impairs (hipparion), 11 indicatherium, 12 dinotérium, 13 lémurien), 14 - palmier arbres, 15 conifères, plantes à 16 fleurs (chênes).

Ere cénozoïque : Période anthropique (d'il y a 2,6 millions d'années à nos jours)

Au début de la période, la plupart des continents occupaient le même emplacement qu'aujourd'hui, et certains d'entre eux devaient traverser la moitié du globe pour ce faire. Un "pont" terrestre étroit reliait l'Amérique du Nord et l'Amérique du Sud. L'Australie était située de l'autre côté de la Terre que la Grande-Bretagne. Des calottes glaciaires géantes envahissaient l'hémisphère nord. Le monde était sous l'emprise d'une grande glaciation qui s'est terminée il y a 10 000 ans. Le climat s'est réchauffé, les glaciers ont reculé (leurs restes sont maintenant représentés par des calottes glaciaires dans l'Arctique et l'Antarctique), et le temps est venu pour l'apogée de la race humaine.

Riz. 7. Vie dans l'anthropogène: 1,2-mollusques (1-gastéropodes, 2-céphalopodes - calmars), 3-poissons, 4,5-cétacés (4-baleine, 5-dauphin), 6-cerf à grandes cornes, 7- mammouth , 8 rhinocéros, 9 ours des cavernes, 10 hommes raisonnables, 11 oiseaux, 12 plantes à fleurs - bouleau, 13 conifères - épinette et pin.

En Eurasie, en lien avec la glaciation, la végétation de toundra et de taïga était répandue (jusqu'en France, Nord de l'Espagne, Italie, etc.) Trois périodes de glaciation se distinguent pour l'Europe : Likhvine, Dniepr et Valdaï. Le monde animal était représenté par les bisons, les ours des cavernes, les mammouths, les rhinocéros laineux, etc. (faune dite mammouth). Il y a environ 2 millions d'années, un homme habile est apparu pour la première fois (Afrique de l'Est) et le développement des hominidés a commencé, qui sont représentés par trois formes fossiles successives d'homme - habile, droit et intelligent. Le monde animal et végétal a acquis une allure moderne. Riz. 7 représente des animaux et des plantes modernes à l'homme ancien, et dans la fig. 8 étapes principales de l'anthropogenèse et caractéristiques de chacune d'elles dans le développement biologique et social de l'homme.

Riz. 8. Les principales étapes de l'évolution humaine.

Avenir de la Terre

Les scientifiques envisagent des scénarios pour le développement futur de notre planète et de la vie sur celle-ci. Ils dépendent de phénomènes spécifiques qui peuvent avoir un impact sur le développement de la Terre.
1) Premièrement, la durée de vie de notre Soleil n'est pas infinie, dans environ 4 à 5 milliards d'années, il manquera d'hydrogène. Il s'étendra jusqu'à la taille d'une géante rouge et "avalera" toutes les planètes les plus proches du système solaire. C'est le processus le plus probable, mais il ne se produira pas de sitôt.

2) L'activité humaine active peut entraîner de graves changements. Déjà maintenant, une personne peut modifier certains systèmes écologiques et influencer les processus géologiques. Et l'utilisation d'armes nucléaires peut entraîner des conséquences irréparables, lorsque la relation entre les différents obus géographiques est gravement violée.

3) Il est tout à fait possible que la Terre entre en collision avec un corps cosmique - un astéroïde ou une comète. Dans ce cas, selon la taille de l'objet tombant sur la Terre, une catastrophe de nature régionale ou globale peut se produire. Un exemple typique d'un tel événement est

On sait aujourd'hui que tous les êtres vivants, tout d'abord, ont un ensemble de propriétés identiques et sont constitués des mêmes groupes de polymères biologiques qui remplissent certaines fonctions; Deuxièmement , la séquence des transformations biochimiques qui fournissent les processus métaboliques leur est similaire jusque dans les détails. Par exemple, la dégradation du glucose, la biosynthèse des protéines et d'autres réactions dans divers organismes se déroulent presque de la même manière. Par conséquent, la question de l'origine de la vie se résume à savoir comment et dans quelles conditions un tel système universel de transformations biochimiques est apparu.

Malgré l'origine commune des planètes du système solaire, la vie n'est apparue que sur Terre et a atteint une diversité exceptionnelle. Cela est dû au fait que certaines conditions cosmiques et planétaires sont nécessaires à l'émergence de la vie. Premièrement , la masse de la planète ne doit pas être trop importante, car l'énergie de désintégration atomique des substances radioactives naturelles peut entraîner une surchauffe de la planète ou une contamination radioactive de l'environnement, incompatible avec la vie; et les planètes trop petites ne peuvent pas contenir d'atmosphère autour d'elles, car leur force d'attraction est faible. Deuxièmement , la planète doit tourner autour de l'étoile sur une orbite circulaire ou quasi circulaire, ce qui lui permet d'en recevoir constamment et uniformément une quantité d'énergie extrêmement importante. Troisièmement , l'intensité de rayonnement du luminaire doit être constante ; le flux inégal d'énergie empêchera l'émergence et le développement de la vie, car l'existence d'organismes vivants est possible dans des limites de température étroites. Toutes ces conditions sont remplies par la Terre, sur laquelle, il y a environ 4,6 milliards d'années, les conditions d'émergence de la vie ont commencé à se créer.

Au début de son histoire, la Terre était une planète chaude. À la suite de la rotation, avec une diminution progressive de la température, les atomes d'éléments lourds se sont déplacés vers le centre et, dans les couches superficielles, les atomes d'éléments légers (hydrogène, carbone, oxygène, azote) se sont concentrés, qui constituent les corps d'organismes vivants. Les métaux et autres éléments oxydables se sont combinés à l'oxygène, et il n'y avait pas d'oxygène libre dans l'atmosphère terrestre. Atmosphère composé d'hydrogène libre et de ses composés, c'est-à-dire était réparateur. Selon A.I. Oparin, cela a servi de condition préalable importante à l'émergence de molécules organiques d'une manière non biologique. À 1953ᴦ. L.S. Meunier a prouvé expérimentalement la possibilité d'une synthèse abiogénique de composés organiques à partir de composés inorganiques. En passant une charge électrique à travers un mélange de H2, H2O, CH4 et NH3, il a reçu un ensemble de plusieurs acides aminés et acides organiques. On a découvert plus tard que d'une manière similaire en l'absence d'oxygène de nombreux composés organiques qui composent les polymères biologiques (protéines, acides nucléiques et polysaccharides) sont synthétisés.

La possibilité d'une synthèse abiogénique de composés organiques est confirmée par le fait que du cyanure d'hydrogène, du formaldéhyde, de l'acide formique, des alcools méthylique et éthylique, etc. ont été trouvés dans l'espace.
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Certaines météorites contiennent des acides gras, des sucres, des acides aminés. Tout cela indique que des composés organiques assez complexes auraient pu apparaître dans des conditions qui existaient sur Terre il y a 4,0 à 4,5 milliards d'années.

Il y a plus de 4 milliards d'années, de nombreux volcans sont entrés en éruption avec la libération d'une énorme quantité de lave incandescente, de grands volumes de vapeur ont été libérés, des éclairs ont éclaté. Au fur et à mesure que la planète se refroidissait, la vapeur d'eau dans l'atmosphère s'est condensée et est tombée sur la Terre en pluies, formant d'immenses étendues d'eau. Comme la surface de la Terre à cette époque était chaude, l'eau s'est évaporée, puis, se refroidissant dans la haute atmosphère, est retombée à la surface de la planète, ce qui a duré plusieurs millions d'années. Des composants atmosphériques et divers sels ont été dissous dans les eaux de l'océan primaire. Dans le même temps, des composés organiques - sucres, acides aminés, bases azotées, acides organiques, etc., se sont continuellement formés dans l'atmosphère sous l'influence du rayonnement ultraviolet dur du Soleil, des températures élevées dans les zones de décharges de foudre et d'activité volcanique activité, y est également arrivé.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, les conditions d'occurrence abiogéniques des composés organiques étaient : la nature réductrice de l'atmosphère terrestre (les composés aux propriétés réductrices interagissent facilement entre eux et les substances oxydantes), la température élevée, les décharges de foudre et le puissant rayonnement ultraviolet du Soleil, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ n'a pas encore été retardé par l'écran d'ozone.

L'océan primaire, apparemment, contenait sous forme dissoute diverses molécules organiques et inorganiques qui y pénétraient depuis l'atmosphère et lessivaient les couches superficielles de la Terre. La concentration des composés organiques augmentait constamment et finissait par les eaux océaniques sont devenues ʼʼ bouillonʼʼ à partir de substances ressemblant à des protéines- des peptides, ainsi que des acides nucléiques et d'autres composés organiques.

Les molécules organiques ont un poids moléculaire élevé et une configuration spatiale complexe. Οʜᴎ sont entourés d'une coquille d'eau et se combinent pour former complexes macromoléculaires - coacerve, ou gouttes de coacervation (comme les appelait A.I. Oparin). Les coacervats avaient la capacité d'absorber diverses substances dissoutes dans les eaux de l'océan primaire. En conséquence, la structure interne du coacervat a changé, ce qui a conduit soit à sa désintégration, soit à l'accumulation de substances, c'est-à-dire à la croissance et à la modification de la composition chimique, ce qui augmente la stabilité de la goutte de coacervat dans des conditions en constante évolution.

Dans la masse des gouttes de coacervat passé sélection plus durable dans ces conditions particulières. Ayant atteint une certaine taille, la goutte de coacervat parent pouvait se diviser en gouttes enfants, mais seules ces gouttes enfants continuaient d'exister. gouttes de coacervation qui, entrant en primaire formes d'échange avec l'environnement , a maintenu une composition relativement constante. Plus loin ils ont acquis la capacité d'absorber de l'environnement, pas tous substances , mais seulement celles qui assuraient leur stabilité, ainsi que d'excréter des produits métaboliques . Parallèlement, les différences entre la composition chimique de la goutte et l'environnement se sont accrues. En cours de longue sélection(évolution chimique) seuls ces coacervats ont survécu, qui, lorsqu'ils sont décomposés en enfants n'a pas perdu les caractéristiques de la structure, c'est-à-dire acquis propriétés d'auto-reproduction .

Au cours de l'évolution, les composants les plus importants des gouttes de coacervat - polypeptides – développé la capacitéà l'activité catalytique, c'est-à-dire à une accélération significative des réactions biochimiques, conduisant à la transformation de composés organiques, et polynucléotides se sont avérés capables de communiquer entre eux selon le principe de complémentarité et, par conséquent, réaliser une synthèse non enzymatique filiales chaînes polynucléotidiques.

La prochaine étape importanteévolution prébiologique - combinant la capacité des polynucléotides à se reproduire avec la capacité des polypeptides à accélérer le cours des réactions chimiques, car la duplication des molécules d'ADN est réalisée plus efficacement avec la participation de protéines à activité catalytique. Liaison des acides nucléiques et molécules de protéines a finalement conduit à origine du code génétique, c'est-à-dire une telle organisation de molécules d'ADN, dans laquelle la séquence de nucléotides a commencé à servir d'information pour la construction d'une séquence spécifique d'acides aminés dans les protéines.

Plus d'évolution progressive structures prébiologiques dirigées à la formation de couches lipidiques (bords lipidiques), entre coacervats riche en composés organiques, et milieu aquatique environnant. Au cours de l'évolution ultérieure lipides transformé dans la membrane externe , ce qui a considérablement augmenté la viabilité et la stabilité des organismes. L'apparition de la membrane a prédéterminé la direction de l'évolution chimique ultérieure sur la voie du développement de systèmes d'autorégulation toujours plus parfaits jusqu'à l'apparition premières cellules .

De cette façon, occurrence dans système physique et chimique ( coacerver) métabolisme (métabolisme) et auto-reproduction précise - ϶ᴛᴏ la principale condition préalable à l'émergence d'un système biologique - une pracell anaérobie hétérotrophe primitive.

Fonctions biogéochimiques de la vie en raison de leur diversité et de leur complexité, ils ne pouvaient être associés à une seule forme de vie. biosphère primaire a été présenté à l'origine riche variété fonctionnelle. Les biocénoses primaires étaient constituées des organismes unicellulaires les plus simples, puisque sans exception les fonctions de la matière vivante dans la biosphère sont remplies par eux.

Organismes primaires apparu sur Terre il y a environ 3,8 milliards d'années, ont les propriétés suivantes:

‣‣‣ étaient organismes hétérotrophes , c'est-à-dire qu'ils se nourrissaient de composés organiques prêts à l'emploi accumulés au stade de l'évolution cosmique de la Terre ;

‣‣‣ étaient procaryotes - organismes dépourvus de noyau formalisé ;

‣‣‣ étaient organismes anaérobies utiliser la fermentation de la levure comme source d'énergie;

‣‣‣ est apparu sous la forme biosphère primaire , constitué de biocénoses, comprenant divers types d'organismes unicellulaires;

‣‣‣ est apparu et n'a existé que longtemps dans les eaux océan primaire .

L'émergence de la cellule primitive signifiait la fin de l'évolution prébiologique du vivant et le début de l'évolution biologique de la vie . On pense que la sélection des coacervats et le stade limite de l'évolution chimique et biologique ont duré environ 750 Ma. A la fin de cette période (au niveau d'il y a environ 3,8 milliards d'années), première cellules non nucléaires primitives – procaryotes (surtout bactérien niveau) . Les premiers organismes vivants hétérotrophes - utilisé comme source d'énergie (nourriture) composés organiques dissous dans les eaux de l'océan primaire. Puisqu'il n'y avait pas d'oxygène libre dans l'atmosphère terrestre, les hétérotrophes avaient un type de métabolisme anaérobie (sans oxygène), dont l'efficacité est faible. L'augmentation du nombre d'hétérotrophes a entraîné l'épuisement des eaux de l'océan primaire, où il y avait de moins en moins de substances organiques prêtes à l'emploi pouvant être utilisées pour la nourriture.

Dans une position plus avantageuse se trouvaient les organismes qui ont développé la capacité d'utiliser l'énergie du rayonnement solaire. pour synthèse de matière organique à partir de matières inorganiques photosynthèse . En direct sur photosynthèse et nutrition autotrophe marque un tournant dans l'évolution des êtres vivants. L'atmosphère terrestre a commencé à se "remplir" d'oxygène, qui était un poison pour les anaérobies. Pour cette raison, de nombreux anaérobies unicellulaires sont morts, mais certains se sont adaptés à l'oxygène. Les premiers organismes photosynthétiques qui libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère cyanobactéries (cyanée). Passage à la photosynthèse a été un long processus et s'est terminé vers1,8 il y a des milliards d'années. Avec l'avènement de la photosynthèse, de plus en plus d'énergie solaire s'est accumulée dans la matière organique de la Terre, ce qui a accéléré le cycle biologique des substances et l'évolution des êtres vivants en général.

formé dans un environnement d'oxygène eucaryotes , c'est-à-dire unicellulaire, avoir un noyau organismes. C'étaient déjà des organismes plus parfaits avec une capacité photosynthétique. Leur ADN ont déjà été concentrés dans chromosomes , tandis que dans les cellules procaryotes, la substance héréditaire était distribuée dans toute la cellule. chromosomes eucaryotes étaient concentrés dans noyau cellulaire , et la cellule elle-même a déjà été reproduite sans modifications significatives. De nombreux savants modernes ont adopté hypothèse sur l'émergence eucaryote cellules à travers une série de symbioses successives, car c'est bien fondé. Tout d'abord, les algues unicellulaires et maintenant facilement entrer dans une alliance avec des animaux - eucaryotes (par exemple, l'algue chlorella vit dans le corps d'une chaussure ciliée). Deuxièmement, certains organites cellulaires - les mitochondries et les plastes - ont une structure d'ADN très similaire à celle des bactéries procaryotes et des cyanobactéries.

Évolution ultérieure eucaryotesétait associé à la division en légume et animaux cellules. Cette division s'est produite au Protérozoïque, lorsque la Terre était habitée par des organismes unicellulaires.

Les cellules animales ont évolué pour augmenter leur capacité de mouvement, ainsi que pour améliorer la façon dont elles absorbent et excrètent les aliments transformés.

La prochaine étape dans le développement des êtres vivants était sexuelle la reproduction. Il est né il y a environ 900 millions d'années.

L'étape suivante dans l'évolution des êtres vivants a eu lieu il y a environ 700 à 800 millions d'années, lorsque Organismes multicellulaires avec un corps, des tissus et des organes différenciés qui remplissent certaines fonctions. Il s'agissait d'éponges, de coelentérés, d'arthropodes, etc., appartenant à des animaux multicellulaires.

Tout au long du Protérozoïque et au début du Paléozoïque, les plantes habitaient principalement les mers et les océans. Il s'agissait principalement d'algues vertes et rouges.

Cambrien période a été marquée par l'apparition animaux avec squelettes minéraux (chaux, phosphate, siliceux). Parmi les animaux marins de cette époque, on connaît les crustacés, les éponges, les coraux, les mollusques, les trilobites, etc.. Le biote terrestre du Cambrien était représenté par les mousses, les lichens et les premiers animaux multicellulaires, comme les vers et les arthropodes (scolopendres) . Les cyanobiontes se sont développés abondamment dans les mers.

À Ordovicien tardif de grands vertébrés carnivores, ainsi que des poissons sans mâchoires, ont commencé à apparaître.

L'événement le plus marquant le Silurien est lié à la terre ferme. Pour la première fois, de véritables plantes supérieures sont apparues (cooksonia, etc.), qui avaient un aspect herbeux. Οʜᴎ étaient étroitement associés aux zones côtières à forte consommation d'eau. Parmi les organismes animaux - les arthropodes, des représentants terrestres fiables - les chélicères - sont également apparus.

À dévonien les espaces au sol sont caractérisés par le premier massif développement plantes supérieures (rhinophytes, psilophytes, lycopsides et fougères). Évolution ultérieure vertébrés marchait dans la direction du poisson à mâchoires. Au Dévonien, les vertébrés sont représentés par trois groupes vrai poisson: dipneustes, poissons à nageoires rayonnées et à nageoires lobes. Seuls les poissons à nageoires lobes pouvaient s'adapter à la vie terrestre grâce à leurs membres musclés et à leurs poumons. A la fin du Dévonien, les poissons à nageoires lobes ont donné naissance aux premiers amphibiens terrestres (vertébrés). A la fin du Dévonien, les insectes apparaissent (base de nourriture pour les futurs vertébrés terrestres).

Alors, carbone , ou la période carbonifère, a été période de mise en forme intensive et de diversification pour les plantes supérieures, les invertébrés terrestres et les vertébrés. Pour les plantes supérieures carbone - ϶ᴛᴏ temps apogée lycopsform, arthropode (ou prêle), fougères et les premiers gymnospermes, dont les formes arborescentes atteignaient 20 à 40 m de hauteur (par exemple, Lépidodendron). Le développement des conditions terrestres par les mollusques, les arachnides et les insectes est étroitement lié à l'épanouissement de la végétation et à l'émergence de diverses niches écologiques. Au Carbonifère, les invertébrés ont d'abord maîtrisé l'espace aérien. A cette époque, les libellules géantes avec une envergure allant jusqu'à 2 m et les cafards jusqu'à 3 cm de long étaient particulièrement frappantes.Et la diversité morphophysiologique et écologique des amphibiens a conduit à l'apparition dans le Carbonifère moyen-supérieur reptiles. Les Οʜᴎ ont été les premiers reptiles vertébrés à s'adapter aux conditions de vie sur terre. Leurs œufs étaient recouverts d'une coquille dure, n'avaient pas peur de se dessécher, étaient alimentés en nourriture et en oxygène pour l'embryon.

Période permienne Le développement du monde organique se caractérise principalement par l'extinction catastrophique du biote marin (de 400 familles au début à 200 à la fin). Cela était dû à l'aridisation globale du climat, à la construction intense des montagnes et à la glaciation qui y est associée.

caractéristique Période triasique est la nature transitoire de la composition systématique du biote. Par exemple, de nouveaux groupes de reptiles aquatiques sont apparus - des ichtyosaures ressemblant à des poissons, des plésiosaures avec un long cou serpentin, une petite tête, un corps avec des nageoires et une queue raccourcie. La variété des reptiles terrestres a augmenté. Il y avait des dinosaures, des ptérosaures. De nombreux reptiles ressemblant à des animaux ont continué d'exister, cédant Trias supérieur premiers mammifères de petite taille (ovipare), ressemblant extérieurement à des rats. À Trias supérieur a émergé et des oiseaux . Avec l'avènement des oiseaux et des mammifères, les animaux ont gagné sang chaud, bien que certains reptiles en aient probablement aussi possédé.

Dans la végétation terrestre les gymnases prédominaient (bennettites, cycas, conifères, etc.), et les fougères sont représentées par de nouveaux groupes qui ont atteint leur apogée au Jurassique.

À jurassique la biodiversité augmente rapidement dans l'environnement marin et terrestre. observé au Jurassique reptiles florissants . Οʜᴎ étaient représentés par tous les groupes environnementaux. Les représentants aquatiques ont continué d'exister (ichtyosaures, plésiosaures). Les dinosaures lézards et ornithischiens vivaient sur terre. Au Jurassique, la composition des lézards volants a été mise à jour. Les oiseaux étaient représentés par la queue de lézard - Archaeopteryx. Une nouvelle sous-classe de mammifères est apparue – marsupiaux . Parmi les invertébrés observés apogée terrain insectes .

végétation au sol caractérisé floraison de fougères (formes arborescentes et lianes) et gymnastique (cycadales et bennettites), qui formaient les forêts des tropiques et subtropicales.

Événement biotique majeur Crétacé – apparence et développement intensif angiospermes (floraison) végétaux.

Au Crétacé, la spécialisation des reptiles (reptiles) se poursuit, ils atteignent des tailles énormes ; ainsi la masse de certains dinosaures dépasse les tonnes 50. Une évolution parallèle des plantes à fleurs et des insectes pollinisateurs commence. Apparu à la craie première placentaire mammifères(insectivores, anciens ongulés, premiers primates, et peut-être aussi carnivores félins).

À la fin du Crétacé (il y a 67 millions d'années), il y a eu une extinction massive de nombreux groupes d'animaux et de plantes. Cette crise écologique globale a eu une ampleur moindre que celle du Permo-Trias. Dans le même temps, à la suite de ce refroidissement, la zone de végétation proche de l'eau a diminué; les herbivores ont disparu, suivis des dinosaures carnivores (les grands reptiles n'ont survécu que dans la zone tropicale) ; de nombreuses formes d'invertébrés et de lézards de mer se sont éteintes dans les mers ; La prédominance dans la sélection naturelle a été donnée aux animaux à sang chaud - oiseaux et mammifères.

ère cénozoïque- ϶ᴛᴏ temps domination plantes à fleurs, insectes, oiseaux et mammifères. La naissance vivante des mammifères et l'alimentation des jeunes avec du lait ont été un facteur puissant dans leur évolution, leur permettant de se reproduire dans une variété de conditions environnementales. Un système nerveux développé a contribué à diverses formes d'adaptation et de protection des organismes.

Paléogène(surtout Éocène) - l'époque de la large distribution mondiale des mammifères suivants: ovipares, marsupiaux, mais le facteur déterminant était la diversité du placenta (anciens prédateurs, anciens ongulés, primates primitifs, etc.). Sur terre, des reptiles écailleux, des tortues vivaient aussi, et en eau douce - des crocodiles. Les nouveaux oiseaux édentés sont assez divers. Parmi les vertébrés aquatiques, les poissons osseux prédominaient. Divers invertébrés marins.

Au Néogène, les amphibiens et les reptiles acquièrent progressivement leur forme moderne. Les grands oiseaux ressemblant à des autruches attirent l'attention. L'épanouissement des mammifères placentaires se poursuit : orteils impairs (hipparions) et artiodactyles (cerfs, chameaux, cochons), nouveaux prédateurs (tigres à dents de sabre), proboscis (mastodons). A la fin du Néogène, toutes les familles modernes de mammifères sont déjà présentes.

L'étape décisive de l'évolution de la vie sur Terre fut développement de l'ordre des primates. Au Cénozoïque, il y a environ 67 à 27 millions d'années, les primates étaient divisés en singes inférieurs et grands singes, qui sont les ancêtres les plus anciens de l'homme moderne.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, dans les archives fossiles à impressionnant apparitions de masse la vie peut être attribuée à de nombreux événements. Parmi ceux-ci, nous indiquons ce qui suit, en notant le début de l'apparition (voir MGSH):

● 3,8–3,5 Ga (AR1 – Éoarchéen). L'émergence de la vie. L'apparition de bactéries et de cyanobiontes. La lithosphère commence à s'enrichir de roches d'origine biogénique (graphites, shungites).

● 3,2 Ga (AR2/AR3 – Paléoarchéen/Mésoarchéen). Développement en masse des cyanobiontes. La lithosphère acquiert des strates carbonatées biogéniques, appelées stromatolite. L'atmosphère commence à s'enrichir en oxygène moléculaire libéré par les cyanobiontes lors de la photosynthèse.

● 1,6 Ga (PR1/PR2 – Paléoprotérozoïque/Mésoprotérozoïque). L'apparition de bactéries aérobies, d'algues inférieures, d'animaux et de champignons.

● 1,0–0,7 Ga (PR3 – Néoprotérozoïque). Apparition d'algues multicellulaires fiables et d'invertébrés non squelettiques représentés par des cnidaires, des vers, des arthropodes, (?) des échinodermes et d'autres groupes.

● 542,0 ±1,0–521 (530) Ma (Cambrien précoce). L'apparition massive de squelettes minéraux dans le règne animal dans presque tous les types connus.

● 416,0±2,8 Ma (S2/D1 – Silurien supérieur/Dévonien inférieur). Apparition massive de végétation terrestre.

● 359,2±2,5 Ma (D/C - Dévonien supérieur/Carbonifère inférieur). Apparition massive des premiers invertébrés terrestres (insectes, arachnides) et vertébrés (amphibiens, reptiles).

● 65,5±0,3 Ma (MZ/KZ – Limite Mésozoïque-Cénozoïque). Apparition massive d'angiospermes et de mammifères.

● 2,8 Ma (N2 – Pliocène, Plaisance). L'apparition de l'homme.

Aujourd'hui décrit plus 1 million d'espèces animales, à proximité 0,5 million d'espèces végétales, des centaines de milliers d'espèces de champignons, plus de 3 000 espèces de bactéries. On estime qu'au moins 1 million d'espèces restent encore non décrites. Faits saillants de la biologie moderne cinq royaumes : Bactéries, Cyanobiontes, Plantes, Champignons, Animaux.

Le problème du début et de l'évolution de la vie sur Terre. - concepts et types. Classification et caractéristiques de la catégorie "Le problème du début et de l'évolution de la vie sur Terre". 2017, 2018.

Selon des données paléontologiques basées sur l'étude des roches les plus anciennes de la Terre, les premiers organismes vivants sont apparus sur Terre il y a environ 3,5 milliards d'années.

Essentiellement, la première cellule vivante, tout comme son prototype inanimé, la goutte coacervat, était une goutte de l'océan primordial entourée d'une coquille hydrofuge, mais les protéines et les acides nucléiques qu'elle contenait n'étaient pas une collection aléatoire de substances organiques. Ils ont déjà appris à se « comprendre », à interagir.

Les premières cellules vivantes possédaient déjà la propriété la plus importante de tout organisme vivant - la capacité d'auto-reproduction précise, d'auto-copie.

Ils se sont nourris de substances organiques prêtes à l'emploi, qui se sont formées aux premiers stades de la formation de la Terre de manière abiogénique. Selon la plupart des scientifiques, pendant la période où les premiers organismes vivants sont apparus, il n'y avait pas d'oxygène libre dans l'atmosphère de la Terre antique, ils avaient donc un type de respiration anaérobie (sans oxygène). Ainsi, les premiers organismes vivants sur Terre étaient, apparemment, hétérotrophe(se nourrissant de matière organique préparée) bactéries - anaérobies(Fig. 1).

Malgré le fait que les bactéries anaérobies soient apparues dans l'Antiquité, elles sont répandues sur Terre à l'heure actuelle. Ils peuvent être trouvés dans un pot de lait caillé et dans un tonneau avec des cornichons ou du chou. Les bactéries lactiques sont des anaérobies facultatifs (elles peuvent croître et se développer en présence d'oxygène, mais elles n'utilisent pas d'oxygène lors de la respiration).

Riz. 1. Hypothèse symbiotique de l'origine des eucaryotes

De nombreuses bactéries du sol sont également anaérobies, par exemple, les agents responsables du tétanos, de la gangrène gazeuse et du botulisme. Ce sont tous des anaérobies obligatoires. Contrairement aux anaérobies facultatifs, les anaérobies obligatoires ne tolèrent pas la présence d'oxygène dans l'environnement, l'oxygène est un poison pour eux. C'est pourquoi le risque de contracter le tétanos est beaucoup plus élevé si la plaie est percée et que l'infection s'y développe sans oxygène. Les plaies ouvertes et les écorchures sont beaucoup moins dangereuses. En règle générale, la gangrène gazeuse commence également à se développer après l'application d'un plâtre sur le membre blessé, ce qui empêche l'accès à l'oxygène. Le danger d'intoxication alimentaire grave - le botulisme - survient lors de la mise en conserve à domicile, lorsque l'air est éliminé par pré-ébullition et que le couvercle hermétique empêche l'apport d'oxygène de l'extérieur. Dans le cas du marinage de concombres ou de champignons dans un récipient ouvert, l'agent causal du botulisme ne se développera pas, car il s'agit d'un anaérobie obligatoire. Avec la mise en conserve maison, l'agent causal du botulisme est extrêmement difficile à détruire, car ses spores peuvent supporter 5 à 6 heures d'ébullition continue. Par conséquent, la mise en conserve industrielle est réalisée avec de la vapeur surchauffée sous pression à une température non pas de 100, mais de 130 ° C pendant 1 à 2 heures.

Les bactéries anaérobies de l'ancienne Terre se nourrissaient de substances organiques prêtes à l'emploi qui se sont formées en grande quantité au début de la formation de la Terre. La synthèse abiogénique de substances organiques a été favorisée par une température atmosphérique élevée et une activité volcanique violente. Au moment où les premiers organismes vivants sont apparus, la Terre s'était refroidie et l'intensité de la synthèse abiogénique des substances organiques avait considérablement diminué. Le développement des anaérobies devait épuiser les réserves de matière organique, ce qui, à son tour, conduirait à la mort de tous les organismes vivants. Peut-être que l'histoire du développement de la vie sur Terre se serait terminée là-dessus, si seulement 100 millions d'années plus tard (il y a 3,4 milliards d'années), sous l'influence d'une concurrence féroce pour les substances organiques, une nouvelle génération d'organismes vivants n'était pas apparue sur Terre - bactérie photo-synthétisant(voir figure 1).

La caractéristique unique de ces êtres vivants était la capacité d'effectuer photosynthèse, c'est à dire. synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques en utilisant l'énergie de la lumière solaire. Les premières bactéries photosynthétiques avaient un type inhabituel de photosynthèse anoxygénique (elle se déroule sans libération d'oxygène).

Comme on le sait, les éléments constitutifs à partir desquels les organismes photosynthétiques créent des substances organiques sont le dioxyde de carbone et l'hydrogène. Les premières bactéries photosynthétiques prenaient l'hydrogène non pas de l'eau, comme c'est le cas dans la plupart des organismes photosynthétiques modernes, mais du sulfure d'hydrogène (H 2 S), car les coûts énergétiques pour détacher les atomes d'hydrogène d'une molécule de sulfure d'hydrogène sont 7 fois moins élevés que pour détacher à partir d'une molécule d'eau.

La photosynthèse avec dégagement d'oxygène est apparue plus tardivement chez les cyanobactéries (algues bleues). Ce sont les cyanobactéries qui ont réalisé pour la première fois la photolyse de l'eau, dans laquelle, en utilisant l'énergie de la lumière solaire, l'hydrogène nécessaire à la biosynthèse des substances organiques est séparé de la molécule d'eau et de l'oxygène libre se forme comme sous-produit.

L'accumulation d'oxygène libre dans l'atmosphère a entraîné une transformation radicale des conditions de vie sur Terre. Au moment où les premiers organismes vivants apparaissent, la Terre se refroidit considérablement, le nombre de décharges de foudre dans l'atmosphère diminue et l'activité volcanique s'estompe. Presque la seule source d'énergie pour la synthèse abiogénique des substances organiques est le rayonnement ultraviolet du Soleil.

Avec l'avènement de l'oxygène dans les couches supérieures de l'atmosphère, à une altitude de 15 à 30 km, un écran d'ozone s'est formé qui protégeait les organismes vivants des effets nocifs du rayonnement ultraviolet, qui servait de condition préalable à l'émergence de la vie non seulement dans l'eau, mais aussi sur terre. Dans le même temps, l'écran d'ozone, en réduisant l'intensité du rayonnement ultraviolet incident sur la Terre, a pratiquement arrêté la synthèse abiogénique de substances organiques, à la suite de quoi l'existence future de la vie sur Terre est devenue complètement dépendante de l'activité photosynthétique organismes.

Les bactéries photosynthétiques, principalement les cyanobactéries, constituent désormais un groupe répandu et prospère d'organismes vivants. La « floraison » de l'eau à la fin de l'été est principalement due au développement rapide des cyanobactéries. Ils sont capables non seulement de nutrition autotrophe par photosynthèse, mais aussi de nutrition hétérotrophe avec des substances organiques prêtes à l'emploi. Par conséquent, la pollution des masses d'eau par des substances organiques sous l'influence des activités humaines crée des conditions favorables au développement des cyanobactéries (algues bleues) qui, en se multipliant rapidement, déplacent les algues eucaryotes, ce qui réduit la productivité des masses d'eau, entraînant la mort des organismes planctoniques et des poissons.

Comme indiqué précédemment, le produit principal (cible) de la photosynthèse est constitué de substances organiques riches en énergie qui sont utilisées par les organismes vivants à la fois pour construire leur propre chela et pour obtenir l'énergie nécessaire à leur vie, tandis que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse. Par conséquent, pour les plus anciens mais à l'origine des organismes vivants - les bactéries anaérobies et les premières bactéries photosynthétiques, l'oxygène est un poison. Cependant, après les bactéries photosynthétiques, des organismes vivants sont apparus sur Terre qui ont appris non seulement à se protéger de l'oxygène, mais aussi à l'utiliser - ils ont appris à respirer de l'oxygène. C'étaient bactéries aérobies(ou bactéries oxydantes).

Les avantages biologiques de la respiration à l'oxygène sont évidents: avec l'oxydation à l'oxygène des substances organiques, 19 fois plus d'énergie peut être extraite d'une unité (par exemple, à partir de 1 g) de substances organiques qu'avec une respiration sans oxygène. En conséquence, les bactéries aérobies se sont avérées capables de consommer des substances organiques de manière beaucoup plus économique que les anaérobies, ce qui, à leur tour, leur a permis d'exister dans des conditions de concentrations relativement faibles de substances organiques.

Hypothèse symbiotique pour l'origine des eucaryotes

Aux premiers stades de l'évolution biologique sur Terre, apparaissent successivement puis coexistent 3 générations de procaryotes : bactéries anaérobies, bactéries photosynthétiques et bactéries aérobies(voir figure 1).

Les bactéries photosynthétiques pouvaient créer des substances organiques à partir de substances inorganiques, et les bactéries aérobies pouvaient les utiliser de manière très économique. Privées de ces avantages, les bactéries anaérobies ont été contraintes d'exploiter les propriétés bénéfiques d'autres organismes vivants. L'une des méthodes d'utilisation unilatérale d'un organisme par un autre est la prédation. À un certain stade de développement, les organismes amiboïdes prédateurs ont évolué à partir de bactéries anaérobies, capables de capturer et d'absorber à la fois des bactéries photosynthétiques et des bactéries aérobies à l'aide de pseudopodes.

Cependant, tous les prédateurs amiboïdes ne digèrent pas les bactéries capturées ; dans certains cas, les bactéries peuvent vivre et se multiplier à l'intérieur du cytoplasme du prédateur. La communauté d'organismes vivants ainsi née possédait de nombreuses propriétés précieuses: la capacité de photosynthèse en raison de l'activité des bactéries photosynthétiques, la capacité d'utiliser économiquement et efficacement des substances organiques en raison du type de respiration oxygène caractéristique des bactéries aérobies et, enfin, la capacité de se déplacer activement et de capturer des proies caractéristiques d'une cellule porteuse prédatrice. Au fil du temps, la relation symbiotique mutuellement bénéfique de ces trois groupes d'organismes s'est fixée, est devenue stable : bactéries photosynthétiques transformé en chloroplaste s, un bactéries oxydantes aérobies - dans Les centrales électriques de la cellule sont les mitochondries. Les mitochondries et les chloroplastes conservent toujours leur propre appareil héréditaire, se multiplient indépendamment de la division cellulaire et sont hérités par le cytoplasme mais dans la lignée maternelle.

Pour gérer une communauté complexe d'organismes vivants et protéger leur propre matériel génétique (après tout, les autres organismes inclus dans la communauté avaient leur propre programme génétique), un organite cellulaire spécial apparaît dans la cellule porteuse - noyau.

Les organismes vivants dont les cellules ont un noyau formé sont appelés eucaryotes.(du grec. UE - bien, complètement Karyon- noyau). Toutes les plantes, tous les animaux et tous les champignons sont des eucaryotes. Les informations héréditaires dans les noyaux des cellules eucaryotes sont stockées sous la forme de structures spéciales - les chromosomes, clairement visibles au microscope optique au moment de la division cellulaire. Les premières cellules eucaryotes sont apparues sur Terre il y a environ 2 milliards d'années.

Les bactéries d'origine plus ancienne n'ont pas de noyau bien formé.

Les organismes vivants dont les cellules n'ont pas de noyau formé sont appelés procaryotes (du latin pro - avant, avant et du grec karyon - noyau). Toutes les bactéries, y compris celles photosynthétiques, sont des procaryotes. L'information héréditaire y est représentée par une seule molécule d'ADN circulaire, qui se trouve directement dans le cytoplasme et ne se distingue pas dans un microscope optique ordinaire.

Puisque, selon les idées scientifiques modernes, les cellules eucaryotes sont des communautés symbiotiques de deux ou trois organismes vivants, l'hypothèse ci-dessus de l'origine des eucaryotes est appelée symbiotique.

Les premières cellules eucaryotes semblent avoir été des créatures amiboïdes, dont beaucoup contenaient à la fois des mitochondries et des chloroplastes.

Il y a environ 1,5 milliard d'années ils donnent naissance à des organismes eucaryotes plus parfaits capables d'un mouvement actif rapide - les anciens flagellés (voir Fig. 1). Il est généralement admis que les flagelles, tout comme les mitochondries et les chloroplastes en leur temps, proviennent d'anciens procaryotes libres.

Les anciens flagellés combinaient apparemment les propriétés des plantes et des animaux. Au fil du temps, ceux qui se sont retrouvés dans un environnement à forte teneur en substances organiques ont perdu leurs chloroplastes et se sont transformés en animaux unicellulaires - des protozoaires, et ceux qui ont conservé des chloroplastes ont donné naissance à des plantes. Naturellement, les plantes les plus anciennes par origine sont unicellulaires, mobiles et ont des flagelles.

La poursuite des progrès évolutifs des animaux est associée à une augmentation du rôle du mouvement actif, qui est causée par la nécessité de rechercher de la nourriture et de capturer des proies. Le système de contrôle du trafic est également amélioré, ce qui conduit finalement à l'émergence d'un système nerveux hautement organisé et, enfin, de l'intelligence.

Dans le même temps, les plantes qui se nourrissent grâce à la photosynthèse perdent leur capacité à se déplacer au cours du processus d'évolution et acquièrent de nombreuses adaptations qui augmentent l'efficacité de la photosynthèse.

Ainsi, il y a environ 1,5 milliard d'années, le soi-disant. à partir d'un ancêtre unique - l'ancien flagellé, deux règnes d'organismes vivants les plus importants surgissent - le règne des plantes et le règne des animaux.

Premiers stades de l'évolution biologique

L'apparition de la cellule primitive signifiait la fin de l'évolution prébiologique du vivant et le début de l'évolution biologique de la vie.

La transition des êtres vivants vers la photosynthèse et le type de nutrition autotrophe a été un tournant dans l'évolution des êtres vivants. L'atmosphère terrestre a commencé à se "remplir" d'oxygène, qui était un poison pour les anaérobies. Par conséquent, de nombreux anaérobies unicellulaires sont morts, d'autres se sont réfugiés dans des environnements anoxiques - des marécages et, en mangeant, n'ont pas émis d'oxygène, mais du méthane. D'autres encore se sont adaptés à l'oxygène. Leur mécanisme d'échange central était la respiration d'oxygène, qui permettait d'augmenter le rendement en énergie utile de 10 à 15 fois par rapport au type de métabolisme anaérobie - la fermentation. La transition vers la photosynthèse a été un long processus et s'est terminée il y a environ 1,8 milliard d'années. Avec l'avènement de la photosynthèse, de plus en plus d'énergie solaire s'est accumulée dans la matière organique de la Terre, ce qui a accéléré le cycle biologique des substances et l'évolution des êtres vivants en général.

L'éducation des plantes et des animaux

Tableau 8.2

L'émergence et la distribution des organismes dans l'histoire de la Terre (d'après Z. Brehm et I. Meinke, 1999)

Les cellules animales ont évolué pour augmenter leur capacité de mouvement, ainsi que pour améliorer la façon dont elles absorbent et excrètent les aliments transformés.

L'étape suivante dans le développement des êtres vivants était la reproduction sexuée. Il est né il y a environ 900 millions d'années.

Tout au long du Protérozoïque et au début du Paléozoïque, les plantes habitaient principalement les mers et les océans. Ce sont des algues vertes et brunes, dorées et rouges.

Par la suite, de nombreux types d'animaux existaient déjà dans les mers du Cambrien. À l'avenir, ils se sont spécialisés et améliorés. Parmi les animaux marins de cette époque se trouvaient des crustacés, des éponges, des coraux, des mollusques, des trilobites, etc.

À la fin de la période ordovicienne, de grands carnivores, ainsi que des vertébrés, ont commencé à apparaître.

La vie dans l'air a "augmenté" le poids corporel des organismes, l'air ne contient pas de nutriments, l'air transmet la lumière, le son, la chaleur différemment de l'eau, la quantité d'oxygène qu'il contient est plus élevée. Tout cela a dû être ajusté. Les premiers vertébrés à s'adapter aux conditions de la vie terrestre sont les reptiles. Leurs œufs étaient alimentés en nourriture et en oxygène pour l'embryon, recouverts d'une coquille dure et n'avaient pas peur de se dessécher.

Il y a environ 67 millions d'années, les oiseaux et les mammifères ont pris l'avantage dans la sélection naturelle. Grâce au sang chaud des mammifères, ils ont rapidement acquis une position dominante sur Terre, associée aux conditions de refroidissement de notre planète. A cette époque, c'est le sang chaud qui devient le facteur décisif de survie. Il a fourni une température corporelle élevée constante et la stabilité du fonctionnement des organes internes des mammifères. La naissance vivante des mammifères et l'alimentation des jeunes avec du lait ont été un facteur puissant dans leur évolution, leur permettant de se reproduire dans une variété de conditions environnementales. Un système nerveux développé a contribué à diverses formes d'adaptation et de protection des organismes.

Il y a eu une division des carnivores en ongulés et prédateurs, et les premiers mammifères insectivores ont marqué le début de l'évolution des organismes placentaires et marsupiaux.

L'étape décisive de l'évolution de la vie sur notre planète fut l'apparition d'un détachement de primates. Au Cénozoïque, il y a environ 67 à 27 millions d'années, les primates se sont divisés en singes inférieurs et grands singes, qui sont les plus anciens ancêtres de l'homme moderne. Les conditions préalables à l'émergence de l'homme moderne dans le processus d'évolution se sont formées progressivement. Au début, il y avait un mode de vie de troupeau. Il a permis de former les bases de la future communication sociale. De plus, si chez les insectes (abeilles, fourmis, termites) la biosocialité a conduit à la perte d'individualité, alors chez les anciens ancêtres de l'homme, au contraire, elle a développé les traits individuels de l'individu. Ce fut une force motrice puissante derrière le développement de l'équipe.

L'évolution de la vie a franchi une nouvelle étape sous la forme de l'émergence d'Homo sapiens (Homo sapiens). C'est une personne raisonnable qui a la capacité de changer délibérément le monde qui l'entoure, de créer des conditions artificielles pour son habitat et de transformer l'apparence de notre planète.

La théorie de l'évolution de Ch. Darwin

En cours d'évolution (de lat. évolution- développement, déploiement) doit être compris comme un processus de changements longs, graduels et lents conduisant à des changements fondamentaux qualitativement nouveaux (la formation d'autres structures, formes, organismes et leurs types).

L'idée d'un changement long et progressif de toutes sortes d'animaux et de plantes a été exprimée par des scientifiques bien avant Charles Darwin. Aristote, le naturaliste suédois C. Linnaeus, le biologiste français J. Lamarck, le contemporain de Charles Darwin, le naturaliste anglais A. Wallace et d'autres scientifiques ont parlé dans cet esprit à différentes époques.

Le mérite incontestable de Charles Darwin n'est pas l'idée d'évolution elle-même, mais le fait que c'est lui qui a découvert le principe de la sélection naturelle dans la nature et généralisé les idées évolutionnaires individuelles en une théorie cohérente de l'évolution. Dans la formation de sa théorie, Charles Darwin s'est appuyé sur une grande quantité de données factuelles, sur des expériences et la pratique du travail de sélection pour développer de nouvelles variétés de plantes et diverses races d'animaux.

Dans le même temps, Charles Darwin est arrivé à la conclusion que parmi les nombreux phénomènes divers de la nature vivante, trois facteurs fondamentaux de l'évolution des êtres vivants se distinguent clairement, unis par une brève formule : variabilité, hérédité, sélection naturelle.

Ces principes fondamentaux sont basés sur les conclusions et observations suivantes sur le monde vivant - ce sont :

1. Variabilité. Il est caractéristique de tout groupe d'animaux et de plantes, les organismes diffèrent les uns des autres de différentes manières. Dans la nature, il est impossible de trouver deux organismes identiques. La variabilité est une propriété inhérente aux organismes vivants, elle se manifeste constamment et partout.

Selon Charles Darwin, il existe deux types de variabilité dans la nature - définie et indéfinie.

1) Une certaine variabilité(modification adaptative) est la capacité de tous les individus d'une même espèce dans certaines conditions environnementales spécifiques à répondre de la même manière à ces conditions (alimentation, climat, etc.). Selon les concepts modernes, les modifications adaptatives ne sont pas héritées et, par conséquent, pour la plupart, elles ne peuvent pas fournir de matériel pour l'évolution organique.

2) Variabilité incertaine(mutation) provoque des changements importants dans le corps de diverses manières. Cette variabilité, contrairement à une certaine, est de nature héréditaire, tandis que les déviations mineures de la première génération augmentent dans les suivantes. La variabilité incertaine est également associée aux changements de l'environnement, mais pas directement, comme dans les modifications adaptatives, mais indirectement. Ainsi, selon Ch. Darwin, ce sont les changements incertains qui jouent un rôle décisif dans l'évolution.

2. La population constante de l'espèce. Le nombre d'organismes de chaque espèce qui naissent est supérieur au nombre qui peut trouver de la nourriture et survivre ; néanmoins, l'abondance de chaque espèce dans les conditions naturelles reste relativement constante.

3. Relations compétitives des individus.Étant donné qu'il naît plus d'individus qu'il n'en peut survivre, il y a dans la nature une lutte constante pour l'existence, une compétition pour la nourriture et l'habitat.

4. Adaptabilité, adaptabilité des organismes. Les changements qui facilitent la survie d'un organisme dans un environnement particulier donnent à leurs propriétaires un avantage sur d'autres organismes moins adaptés aux conditions extérieures et, par conséquent, meurent. L'idée de "survie du plus apte" est au cœur de la théorie de la sélection naturelle. 5. Reproduction de caractéristiques acquises "réussies" chez la progéniture. Les individus survivants produisent une progéniture, et donc "réussis", les changements positifs qui ont permis de survivre sont transmis aux générations suivantes.

L'essence du processus évolutif est l'adaptation continue des organismes vivants à diverses conditions environnementales et l'émergence d'organismes de plus en plus complexes. Par conséquent, l'évolution biologique est dirigée de formes biologiques simples vers des formes plus complexes.

Ainsi, la sélection naturelle, qui est le résultat de la lutte pour l'existence, est le principal facteur d'évolution qui oriente et détermine les changements évolutifs. Ces changements deviennent perceptibles, passant par le changement de plusieurs générations. C'est dans la sélection naturelle que se reflète l'une des caractéristiques fondamentales du vivant - la dialectique de l'interaction entre le système organique et l'environnement.

Les avantages incontestables de la théorie de l'évolution de Charles Darwin présentaient également certains inconvénients. Ainsi, elle n'a pas pu expliquer les raisons de l'apparition dans certains organismes de certaines structures qui semblent inutiles ; de nombreuses espèces manquaient de formes de transition entre les animaux modernes et les fossiles; point faible étaient aussi les idées sur l'hérédité. Par la suite, des lacunes ont été découvertes concernant les principales causes et facteurs de l'évolution organique. Déjà au XXe siècle. il est devenu clair que la théorie de Ch. Darwin avait besoin d'être affinée et améliorée, en tenant compte des dernières réalisations de la science biologique. Cela est devenu une condition préalable à la création d'une théorie synthétique de l'évolution (STE).

Théorie synthétique de l'évolution

Les réalisations en génétique dans la divulgation du code génétique, les progrès de la biologie moléculaire, de l'embryologie, de la morphologie évolutive, de la génétique populaire, de l'écologie et de certaines autres sciences soulignent la nécessité de combiner la génétique moderne avec la théorie de l'évolution de Charles Darwin. Une telle association a vu le jour dans la seconde moitié du XXe siècle. nouveau paradigme biologique - la théorie synthétique de l'évolution. Puisqu'il est basé sur la théorie de Charles Darwin, on l'appelle néo-darwiniste. Cette théorie est considérée comme de la biologie non classique. La théorie synthétique de l'évolution a permis de surmonter les contradictions entre la théorie de l'évolution et la génétique. STE n'a pas encore de modèle physique d'évolution, mais est une doctrine complexe à multiples facettes qui sous-tend la biologie évolutive moderne. Cette synthèse de la génétique et de la doctrine évolutionniste a été un saut qualitatif à la fois dans le développement de la génétique elle-même et dans la théorie évolutionniste moderne. Ce saut a marqué la création d'un nouveau centre du système de connaissances biologiques et la transition de la biologie au niveau moderne non classique de son développement. STE est souvent appelée la théorie générale de l'évolution, qui est une combinaison des idées évolutionnistes de Charles Darwin, principalement la sélection naturelle, avec les résultats de la recherche moderne dans le domaine de l'hérédité et de la variabilité.

Les idées principales de STE ont été énoncées par le généticien russe S. Chetverikov dès 1926 dans ses travaux sur la génétique populaire. Ces idées ont été soutenues et développées par les généticiens américains R. Fisher et S. Wright, le biologiste et généticien anglais D. Haldane et le généticien russe contemporain N. Dubinin (1906–1998).

La principale condition préalable à la synthèse de la génétique avec la théorie de l'évolution était les approches biométriques, physiques et mathématiques de l'analyse de l'évolution, la théorie chromosomique de l'hérédité, les études empiriques de la variabilité des populations naturelles, etc.

Le point de référence de STE est l'idée que la composante élémentaire de l'évolution n'est pas une espèce (selon Darwin) ni un individu (selon Lamarck), mais une population. C'est elle qui est un système intégral d'interconnexion d'organismes, qui possède toutes les données pour l'auto-développement. Ce ne sont pas des caractères individuels ou des individus qui sont soumis à la sélection, mais l'ensemble de la population, son génotype. Cependant, cette sélection s'effectue en modifiant les traits phénotypiques des individus, ce qui conduit à l'émergence de nouveaux traits lors du changement de générations biologiques.

L'unité de base de l'hérédité est le gène. C'est une section d'une molécule d'ADN (ou chromosome) qui détermine le développement de certains signes d'un organisme. Le généticien soviétique NV Timofeev-Resovskii (1900-1981) a formulé une position sur les phénomènes et les facteurs d'évolution. C'est comme suit :

♦ population - une unité structurelle élémentaire;

♦ le processus de mutation est le fournisseur de matériel évolutif élémentaire ;

♦ vagues de population - fluctuations de la taille d'une population dans un sens ou dans l'autre par rapport au nombre moyen de ses individus ;

♦ l'isolement renforce les différences dans l'ensemble des génotypes et provoque la division de la population d'origine en plusieurs populations indépendantes ;

♦ sélection naturelle - survie sélective avec possibilité de laisser une progéniture par des individus ayant atteint l'âge de procréer.

Le principal facteur déterminant dans la théorie synthétique de l'évolution est la sélection naturelle, qui dirige le processus évolutif. La signification purement biologique d'un individu en tant qu'organisme qui a donné une progéniture est estimée par sa contribution au pool génétique de la population. Les objets de sélection dans une population sont les phénotypes des individus. Le phénotype d'un organisme individuel est déterminé et formé sur la base des informations réalisées sur le génotype dans des conditions environnementales changeantes. Ainsi, de génération en génération, la sélection des phénotypes conduit à la sélection des génotypes.

L'évolution est un processus unique. En STE, on distingue deux niveaux d'évolution : microévolution passer au niveau population-espèce en un temps relativement court dans des zones limitées, et macroévolution, passant au niveau de la sous-espèce, où se manifestent les schémas et les tendances générales du développement historique du vivant.

microévolution est un ensemble de processus évolutifs se produisant dans les populations d'une espèce, conduisant à des changements dans les pools génétiques de ces populations et à la formation de nouvelles espèces. Il se produit sur la base de la variabilité mutationnelle sous le contrôle strict de la sélection naturelle. Les mutations sont la seule source de traits qualitativement nouveaux. La sélection est un facteur sélectif créatif qui oriente les changements évolutifs élémentaires sur la voie de l'adaptation des organismes aux conditions environnementales changeantes. La nature des processus de microévolution est influencée par les changements dans le nombre de populations (vagues de vie), l'échange d'informations génétiques entre elles, ainsi que l'isolement. La microévolution conduit soit à une modification de l'ensemble du pool génétique de l'espèce dans son ensemble (évolution phylogénétique), soit à leur isolement de l'espèce d'origine parente en tant que formes déjà nouvelles (spéciation).

macroévolution- ce sont des transformations évolutives qui conduisent à un changement de taxons d'un niveau supérieur à l'espèce (familles, ordres, classes). Il n'a pas ses mécanismes caractéristiques et s'effectue à travers les processus de microévolution. Graduellement accumulés, les processus microévolutifs reçoivent leur expression externe dans les phénomènes de macroévolution. La macroévolution est une image généralisée du changement évolutif observé dans une large perspective historique. Par conséquent, ce n'est qu'au niveau de la macroévolution que se manifestent les tendances générales, les schémas et les directions de l'évolution de la nature vivante, ce qui ne peut être observé au niveau microévolutionnaire.

Les concepts modernes de STE indiquent que les changements évolutifs sont aléatoires et non dirigés, puisque les mutations aléatoires en sont la source. L'évolution se déroule progressivement et de manière divergente grâce à la sélection de petites mutations aléatoires. Dans le même temps, de nouvelles formes de vie se forment par des changements héréditaires majeurs, dont le droit à la vie est déterminé par la sélection naturelle. Un processus évolutif lent et graduel peut également avoir un caractère spasmodique associé aux changements des conditions environnementales à la suite des processus de bifurcation du développement de notre planète.

La théorie synthétique de l'évolution n'est pas une sorte de canon, un système figé de propositions théoriques. Dans son éventail de possibilités, de nouveaux domaines de recherche se forment, des découvertes fondamentales apparaissent et continueront d'apparaître, contribuant à approfondir la connaissance des processus évolutifs du vivant.

Selon les concepts modernes, une tâche pratique importante de STE est de développer des moyens optimaux pour contrôler le processus évolutif face à une pression anthropique en constante augmentation sur l'environnement naturel. Cette théorie est utilisée pour résoudre les problèmes de la relation entre l'homme et la nature, la nature et la société humaine.

Cependant, la théorie synthétique de l'évolution présente des points controversés et des difficultés qui donnent lieu à des concepts d'évolution non darwiniens. Ceux-ci incluent, par exemple, la théorie de la nomogenèse, le concept de ponctualité et quelques autres.

La théorie de la nomogenèse a été proposée en 1922 par le biologiste russe L. Berg. Il est basé sur la notion que l'évolution est déjà un processus programmé de réalisation de schémas internes inhérents aux êtres vivants. Une certaine force interne de la nature est inhérente à un organisme vivant, qui agit toujours, quelles que soient les conditions extérieures, à dessein vers la complication des structures vivantes. En confirmation de cela, L. Berg a pointé quelques données sur l'évolution convergente et parallèle de certains groupes de plantes et d'animaux.

Un concept récent non darwinien est la ponctualité. Les partisans de cette direction pensent que le processus d'évolution se déroule par sauts - au moyen de sauts rares et rapides, qui ne représentent que 1% du temps d'évolution. Les 99% restants du temps de son existence, l'espèce est dans un état de stabilité. Dans les cas extrêmes, le saut vers une nouvelle espèce peut se produire dans de petites populations de seulement dix individus en une ou plusieurs générations. Ce concept est basé sur la base génétique établie par la génétique moléculaire et la biochimie moderne. Le ponctualisme rejette le modèle génétique-population de la spéciation, l'idée de Charles Darwin selon laquelle les variétés et les sous-espèces sont des espèces émergentes. Le ponctualisme a focalisé son attention sur la génétique moléculaire de l'individu en tant que porteur des propriétés de l'espèce. L'idée de désunion entre macro- et microévolution et l'indépendance des facteurs contrôlés par eux confèrent à ce concept une certaine valeur.

Il est probable qu'à l'avenir une théorie unifiée de la vie puisse émerger, combinant la théorie synthétique de l'évolution avec des concepts non darwiniens du développement de la nature vivante.

Image évolutive du monde. L'évolutionnisme mondial

L'idée de développement mondial est l'idée la plus importante de la civilisation mondiale. Sous ses formes loin d'être parfaites, elle a commencé à pénétrer dans les sciences naturelles dès le XVIIIe siècle. Mais déjà au XIXe siècle peut être appelé en toute sécurité l'âge des idées d'évolution. A cette époque, les concepts de développement commencent à pénétrer dans la géologie, la biologie, la sociologie et les sciences humaines. Dans la première moitié du XXe siècle. la science reconnaissait l'évolution de la nature, de la société, de l'homme, mais le principe philosophique général du développement était encore absent.

Et ce n'est qu'à la fin du XXe siècle que les sciences naturelles ont acquis une base théorique et méthodologique pour créer un modèle unifié d'évolution universelle, identifiant les lois universelles de direction et les forces motrices de l'évolution de la nature. Une telle base est la théorie de l'auto-organisation de la matière, qui représente la synergie. (Comme mentionné ci-dessus, la synergétique est la science de l'organisation de la matière.) Le concept d'évolutionnisme universel, qui a atteint le niveau global, a lié en un seul tout l'origine de l'Univers (cosmogénèse), l'émergence du système solaire et la planète Terre (géogenèse), l'émergence de la vie (biogenèse), l'homme et la société humaine (anthroposociogenèse). Un tel modèle de développement de la nature est également appelé évolutionnisme global, car c'est précisément ce modèle qui couvre toutes les manifestations existantes et représentées mentalement de la matière dans un processus unique d'auto-organisation de la nature.

L'évolutionnisme global doit être compris comme le concept du développement de l'Univers comme un tout naturel se développant dans le temps. Dans le même temps, toute l'histoire de l'Univers, depuis le Big Bang et se terminant avec l'émergence de l'humanité, est considérée comme un processus unique, où les types d'évolution cosmique, chimique, biologique et sociale sont successivement et génétiquement étroitement interconnectés. . La chimie spatiale, géologique et biologique dans un processus unique d'évolution des systèmes moléculaires reflète leurs transitions fondamentales et l'inévitabilité de la transformation en matière vivante. Par conséquent, la régularité la plus importante de l'évolutionnisme global est la direction du développement du monde entier (univers) pour augmenter son organisation structurelle.

Dans le concept d'évolutionnisme universel, l'idée de sélection naturelle joue un rôle important. Ici, le nouveau surgit toujours à la suite de la sélection de la mise en forme la plus efficace. Les néoplasmes inefficaces sont rejetés par le processus historique. Un niveau qualitativement nouveau de l'organisation de la matière n'est « affirmé » par l'histoire que lorsqu'il s'avère capable d'absorber l'expérience antérieure du développement historique de la matière. Ce modèle est particulièrement prononcé pour la forme biologique du mouvement, mais il est caractéristique de toute l'évolution de la matière en général.

Le principe de l'évolutionnisme global est basé sur la compréhension de la logique interne du développement de l'ordre cosmique des choses, la logique du développement de l'Univers dans son ensemble. Pour cette compréhension, un rôle important est joué par principe anthropique. Son essence est que la considération et la connaissance des lois de l'univers et de sa structure sont effectuées par une personne raisonnable. La nature n'est ce qu'elle est que parce qu'il y a une personne en elle. En d'autres termes, les lois de construction de l'Univers doivent être telles qu'il donnera certainement lieu un jour à un observateur ; s'ils étaient différents, il n'y aurait tout simplement personne pour connaître l'Univers. Le principe anthropique indique l'unité interne des schémas de l'évolution historique de l'Univers et les conditions préalables à l'émergence et à l'évolution de la matière vivante jusqu'à l'anthroposociogenèse.

Le paradigme de l'évolutionnisme universel est un développement et une continuation de diverses images idéologiques du monde. De ce fait, l'idée même d'évolutionnisme global a un caractère idéologique. Son objectif premier est d'établir le sens des processus d'auto-organisation et de développement des processus à l'échelle de l'Univers. A notre époque, l'idée d'évolutionnisme global joue un double rôle. D'une part, il représente le monde comme une intégrité, permet d'appréhender les lois générales de l'être dans leur unité ; d'autre part, les sciences naturelles modernes se concentrent sur l'identification de certains schémas d'évolution de la matière à tous les niveaux structurels de son organisation et à tous les stades de son auto-développement.

Taper

Les premières étapes de l'évolution biologique. Évolution biologique Le début de l'évolution est associé à l'apparition sur terre

Exercices sur les leçons apprises

Hypothèse symbiotique pour l'origine des eucaryotes

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