рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Образование Земли и ее строение

Образование Земли и ее строение - Лекция, раздел Науковедение, Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. По курсу «Естественнонаучная картина мира» Историю Земли Мы Рассмотрим Используя Фундаментальную Работу Академик...

Историю Земли мы рассмотрим используя фундаментальную работу академика Монина А.С. ( Книга «История Земли, А.С. Монин, Ленинград, изд. «Наука» 1971), внесшего большой вклад в изучение нашей планеты. За последние 40 лет не появилось более фундаментальных работ, противоречащих данным, приведенным в этой книге. Здесь использованы геологические и палеонтологические научные данные.

По современным представлениям Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад. При этом процессы перехода ее в нынешнее состояние длятся до настоящего времени, постепенно замедляя темп. Будущие изменения нашей планеты не опасны для Человечества благодаря их медленному темпу и предсказуемости, но способны породить глобальные проблемы. Сначала это было шарообразное образование, состоящее из твердых тел, пыли и газов. Оно постепенно сжималось под действием сил тяготения, а из ее верхних слоев солнечным излучением выметались наиболее легкие газы, такие как водород, гелий и их соединения. Гравитационная энергия сжатия материала Земли приводила к повышению температуры в ее центре до нескольких тысяч градусов. Это вызывало рас плавление материалов и оседание более тяжелых элементов к центру. Этому способствовали и бомбардировки Земли планетоземалиями и астероидами, которых в период образования Солнечной системы было множество. На примере Тунгусского метеорита 1908 года, тело массой в 100 тыс. тонн способно произвести энергию подобную взрыву 15 мегатонной ядерной бомбы!

Кроме гравитационной и кинетической энергии падающих тел, значительным источником внутренней энергии Земли был радиоактивный распад кротко живущих элементов. Именно определение периодов распадов многих тяжелых радиоактивных элементов позволил разработать изотопный метод определения возраста древнейших парод Земли. Эти источники энергии привели к постепенному расплавлению основной массы Земли, кроме верхних ее слоев. Тяжелые элементы, оседая к центру, образовали ядро Земли, состоящее преимущественно из железа. А из верхних более легких слоев образовалась земная кора или литосфера. Причем земная кора никогда не была в расплавленном состоянии и допускала существование воды в виде пара, а затем и в жидком состоянии. Это очень существенно для возникновения жизни на Земле.

Формирование Земли проходило в условиях сильно отличающихся от современных, по составу атмосферы, температуре внутри и на поверхности, и солнечному излучению. Если экстраполировать наблюдаемое замедление вращения Земли на 0,023 сек за 1000 лет, то это дает 23 сек за миллион лет, 23000сек за миллиард лет и более 24 часа за 4,6 млрд. лет. Это означает, что сутки были очень короткие, вплоть до одного часа! Учитывая, что мы не имеем данных о скорости замедления вращения Земли даже на миллион лет назад, можно предположить, что сутки были от 1 до 10 часов, а вероятно около 5 часов. Это вполне реально, если учесть, что такая гигантская планета как Юпитер делает оборот за 10 часов. Естественно, что такая быстрая смена дня и ночи приводила к выравниванию дневных и ночных температур и быстрым сменам светового режима, что очень существенно для возникновения жизни.

Проблематично выяснить наличие времен года и положение полюсов 4 млрд. лет назад. Даже в настоящее время Земля не является однородным шаром, и ее разные части неодинаково притягиваются Луной и Солнцем, что приводит к колебаниям оси вращения Земли с амплитудой до 46 градусов, это называется нутацией, изученной астрономами. За 26000 лет полюс Земли описывает круг диаметром 46 градусов, попадая на разные звезды. Сейчас это Полярная звезда в Малой Медведице, через 7500 лет полярной станет альфа Цефея, через 13500 лет альфа Лиры (звезда Вега) и через 26000 лет снова полярная. Соответственно на 46 градусов будут меняться положение экватора, тропиков и полярных кругов. Прогнозировать изменение положения оси вращения Земли на 4 млрд. лет назад, очень сложно, ибо не известно распределение масс в земном шаре. Однако, учитывая закон сохранения момента инерции вращения Земли, мало вероятно чтобы положение ее оси в пространстве менялось более чем на 50 градусов. Сейчас фигура Земли напоминает эллипсоид вращения, с радиусом 6378,16 км на экваторе и 6356,78 км на полюсах ( 21 км короче). Отклонение истинной фигуры Земли от такого эллипсоида, называемого геоидом не более +100 м или - 100 м по уровню океана. ).

Строение Земли напоминает шарообразный, слоистый пирог. По вертикали это атмосфера, простирающаяся на сотни км над ее поверхностью, гидросфера в виде морей и океанов, земная кора средней толщиной 33 км, мантия с нижней границей 2920 км, распадающаяся на три слоя, верхний слой – В до 410 км, средний –С 410-1000 км, нижний 1000-2920 км. В центре находится ядро Земли, так же состоящее из трех слоев, внешний жидкий слой –Е 2920-4980 км, переходной слой – F, 4980-5120 км , и внутренний твердый слой ядра –G 5120-6371 км. Заметим, что многие вопросы внутреннего строения Земли еще слабо изучены ввиду сложности этой проблемы. Рассмотрим подробнее верхние слои Земли лучше изученные и имеющие большое значение для существования человека.

Атмосфера Земли составляет около одной миллионной массы Земли, причем 75% массы находится в слое толщиной 10 км. Атмосфера состоит из 78% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа и малых количеств других газов. Количество водяного пара в атмосфере достигает 4,2% при жаре 30 градусов и падает до 0,024% при морозе 30 градусов, что составляет слой осажденной воды от 420 до 2 мм, соответственно. Водяной пар как и углекислый газ обладают сильным парниковым эффектом, препятствуя уходу теплового излучения в космос и повышая температуру на поверхности Земли . Именно поэтому на Антарктиде за миллионы лет выпало в осадок более чем 2-х километровый слой льда, а температура падает до минус 80 градусов. Давление атмосферы составляет 1 кг на квадратный сантиметр и падает по барометрической формуле с высотой. Температура также падает на 6,5% на км высоты до минус 50 градусов. В верхних слоях температура снова повышается за счет нагрева разряженного газа солнечным излучением.

Гидросфера имеет массу 1460 000 триллионов тонн жидкой воды и льда, что в 275 раз больше массы атмосферы и около одной 4-х тысячной массы Земли. Земная поверхность на 70.8% покрыта океанами и морями со средней глубиной 3795 м, из которых только 7, 6% составляет прибрежные зоны с глубиной до 200 м. Затем 15% с глубиной 200 –3000 м и быстрым углублением. Самые глубоководные желоба на дне океанов достигают глубины 10-11 км ( Марианский жолоб 11034 м). Горы на суше (есть конечно горы и на дне океанов) достигают высоты 8 км (Эверест или Джомолунгма 8882 м). В водах океана растворено 3,47% солей, более всего поваренной соли NaCl.

Масса Земли 5,98 *1021 тонн, средняя плотность 5,52 г /куб. см. Плотность коры Земли в 2-3 раза меньше. Земная кора это верхний твердый слой Земли отделенный от мантии так называемой поверхностью Мохоровичича, где резко меняются химсостав и физические свойства вещества. Континентальная и океаническая земная кора резко различаются по толщине 25-75 км и всего 6-8 под океаном и по химсоставу и плотности пород. В целом кора содержит более 49% кислорода в виде различных окислов, 26% кремния, 7,5% алюминия, 4.2% железа, 3,2% кальция, 2,4% натрия, по 2,3% калия и магния, 1% водорода и менее 1% 30-ти других элементов. Вода и соли океанов были извержены вулканами и выпарены из земной коры.

Земная поверхность многократно перестраивалась, континенты объединялись и разделялись морями. Формирование современных континентальных плит началось 3,5 млрд. лет назад и продолжается с замедлением до настоящего времени. Площадь мирового океана в среднем возрастала, но многократно наблюдались подтопления континентов и отступления морей, менявшие географию Земли. Планета жила своей неспешной. а иногда бурной жизнью, формируя нынешнее ее лицо. Заметим, что уровень мирового океана может подняться еще до 80 метров и затопить некоторые европейские и другие страны, лежащие на уровне моря, если будут растоплены льды Антарктиды и Гренландии. Менялось положение земной оси в пространстве и менялись на земле тропические и полярные зоны. Периоды потепления сменялись ледниковыми периодами, менявшими растительный и животный мир Земли. Науки о Земле, геофизика, геология, география, палеонтология, планетология, содержат много интереснейших сведений о нашей планете и много еще не исследованных мест.

Рис.46 Карта гор (красный цвет) и низменностей Земли.

 

В последний миллиард лет продолжается изменения земной коры и акватории морей и океанов. Океанические плиты, как более тяжелые и плотные, заглубляются под континентальные плиты под углом 45 градусов. Они погружаются в расплавленную мантию, затягивая туда осадочные породы океанического дна. В мантии тяжелые элементы тонут, а легкие переплавляются и выбрасываются на поверхность через жерла вулканов. Многочисленные вулканы с очагами глубиной до 500 км возникают на побережье, вдоль линий заглублений океанических плит. В срединных зонах океанов возникают растяжения и разломы океанических плит, в виде крутых рифтовых долин. Здесь магматические слои мантии Земли выходят наружу, вызывая вулканическую деятельность на дне океанов. Столкновение континентальных плит вызывает подъем земной коры и горообразование. Их результатом могут быть такие горные образования как Тибет и Гималаи.

Масса воды в океанах продолжает расти за счет выбросов ее из жерл вулканов. Но многократно наблюдались регрессии моря на сушу и отступления моря с понижением уровня океанов до 200 м. География поверхности многократно менялась за счет подъема суши и опускания дна океанов. Кроме того, в периоды оледенения в полярных зонах вырастали ледяные горы высотой до 3 км, как сейчас на Антарктиде и в Гренландии. Они могли понижать уровень океана до 100 м. Периоды похолодания, когда температура воды в тропических зонах опускалась до 6 градусов, сменялись периодами потепления и таяния ледников. В последний миллион лет это происходило много раз, вызывая миграции и изменения растительного и животного мира. Следующие потепления и похолодания будут вызваны деятельностью человека, приводящей к глобальным изменениям климата и географии Земли. Это может вызвать глобальную катастрофу с вымиранием значительной части Человечества. Поэтому необходимо в ближайшие десятилетия перейти в ноосферу, то есть к разумному управлению ресурсами Земли, о чем писал 100 лет назад советский академик В Вернадский

 

12.2 Происхождение и развитие жизни на Земле

Существуют три основные гипотезы происхождения жизни на Земле. Это божественное творение, инопланетное космическое происхождение (панспермия) и естественно-научное происхождение. Самая простая для усвоения – божественное творение, креоцинизм. Но она противоречит очевидным и давно изученным фактам палеонтологии и эволюционной биологии. В каждом слое Земли только определенные останки живых существ, со следами эволюции и приспособления к окружающей среде. Нет фактов божественного сотворения жизни и нет смысла обсуждать эту гипотезу далее.

Панспермия не противоречит науке, и ее поддерживали известные ученые. Но она также не имеет в основе множество фактов и теории эволюции и вообще основополагающей теории с предсказанием и объяснением множества фактов, как принято для современной отрасли науки. Гипотеза о вечном существовании жизни противоречит современной теории образования Вселенной. Даже спустя миллиард лет после взрыва Вселенной не могло существовать множество сложных органических молекул, тем более живой клетки. Тогда только появлялись атомы водорода, а из них первые звезды выпекающие все тяжелые элементы, углерод, азот, кислород и другие, необходимые для жизни. Возможно, на каком то этапе развития жизни внеземная жизнь контактировала с земной, но достоверных свидетельств этого мы пока не обнаружили. Поэтому не следует переключатся на экзотические гипотезы и теории и порождать новые сущности, пока не завершено исследование естественнонаучной теории происхождения жизни. Она имеет множество объяснимых и трудно объяснимых фактов, записанных в Историю Земли в виде палеонтологических останков живых существ за три миллиарда лет. Эта гипотеза высказывалась еще древнегреческими мыслителями и получила мощное развитие трудами многих поколений биологов, генетиков, палеонтологов, физиков, химиков и других наук. Большой вклад в исследование этой проблемы внесли К. Линней, Ж. Ламарк, Л.Пастер, Ч. Дарвин, В.И. Вернадский, А.И Опарин, Н.И. Вавилов и многие другие известные ученые.

Сложные органические молекулы и аминокислоты появились еще в катархее, в теплых водах зарождающегося океана, богатых множеством химических элементов. Около 3,1-3,4 млрд. лет назад появились первые одноклеточные водоросли, синтезирующие под действием солнечного излучения кислород из воды и углекислого газа. По теории А.И. Опарина сначала из сложных молекул появились пробиоты, способные воспроизводить себе подобных. Затем образовались мембраны и первые безъядерные клетки – прокариоты, в виде каменистых мхов в воде. Затем в результате эволюции появились первые клетки с ядром эвакариоты, и началась эпоха одноклеточных существ. Опыты Миллера и Юри в 1953 году, с имитацией архейских условий на Земле показали возможность образования биологических мономеров: мочевины, молочной кислоты, нескольких аминокислот. Это подтверждает гипотезы А.И. Опарина о начальных этапах развития жизни.

Только определенное взаиморасположение в пространстве позволяет таким важнейшим биополимерам, как белки и нуклеиновые кислоты, взаимодействовать и образовывать системы, приводящие к появлению первых живых организмов. Для этого необходимо формирование биологических мембран, которые не только сохраняют случайно возникшие комплексы белков и нуклеиновых кислот, но и обеспечивают образовавшиеся системы с обратной связью, веществами и энергией из окружающей среды. Поверхности водоемов, рассматриваемые как колыбели жизни, были покрыты липидными пленками. При порывах ветра, поверхностная пленка изгибалась, от неё могли отрываться пузырьки. Среди многочисленных пузырьков были те, которые содержали белково-нуклеиновые системы с обратной связью. Такие пузырьки поднимались ветром в воздух, а когда падали на поверхность водоема, то покрывались вторым липидно-белковым слоем. Такая четырехслойная оболочка (два слоя белков по краям и два слоя липидов внутри) напоминает сегодняшнюю биологическую мембрану.

Различные полимеры, плававшие в «первичном бульоне» и находившиеся вне пузырька, могли оказаться внутри его складок, где создавались условия для новых, ранее не существовавших взаимодействий. Эволюционно закреплялись лишь такие системы, которые были способны к само регуляции и самовоспроизведению. Это и были первые живые организмы – пробиоты. У пробиотов уже существовали главные атрибуты любого живого организма: ДНК и система ее репликации, транскрипция, трансляция, мембранные структуры, ферментативные системы расщепления и синтеза органических веществ, запасания и переноса энергии. Деление пробионтов могло осуществляться примерно так же, как это происходит у современных бактерий, путем деления надвое. Пробиоты сформировали два типа клеток, без ядерные –прокариоты и клетки с ядрами – эукариоты. Далее эволюция пошла по линии эукариот.

Они в течение длительного периода были представлены только одноклеточными формами. За это время возникли и развивались многие фундаментальные свойства организмов. Это формирование митоза – одного из важных ароморфозов, усложнение ядра, появление хромосом, регулярного равного деления ядерных структур и цитоплазмы. Благодаря симбиозу клетки эукариот обогатились митохондриями и хлоропластами. Выделилась группа простейших эукариот, из которых позднее сформировались растения, появились предковые формы животных, грибов. Симбиотический процесс следует рассматривать как крупный ароморфоз в развитии жизни на Земле. Усложнение эукариотических клеток привело к возникновению полового процесса. В популяциях одноклеточных эукариот стали появляться клетки с полярными свойствами, способными к взаимному объединению – копуляции. В результате был проделан решающий шаг к возникновению диплоидности. По мере того как половой процесс становился регулярным, росла необходимость в делении клеток, входе которого гомологичные хромосомы расходятся и их число уменьшается вдвое. Именно эта важная функция первоначально легла на зарождающийся мейоз. Длительная эволюция в конечном счете привела к созданию двухступенчатого мейоза современного типа.

Весь комплекс событий, начиная с формирования пола и кончая появлением мейоза, имел исключительное значение для последующего хода эволюции. В результате возникла диплоидность, появилась доминантность и рецессивность, сформировалась комбинативная изменчивость, слагающаяся из рекомбинации в профазе, случайного расхождения хромосом в метафазе, мейоза и случайного соединения гамет при оплодотворении. В популяциях одноклеточных эукариот благодаря становлению упомянутых процессов темп эволюции резко возрос. Таким образом, возникновение пола, мейоза и сопряженных явлений явилось крупнейшим достижением в эволюции жизни.

С момента возникновения жизни на Земле прошло около двух млрд. лет. С тех пор активно действуют два фактора эволюционного процесса – естественный отбор и наследственная изменчивость. Скорость эволюционного процесса постепенно возрастала и сами факторы эволюции преобразовывались и пополнялись новыми. Непрерывно шел процесс дивергенции, росло разнообразие форм жизни. За два млрд. лет от Архея до Венда одноклеточные водоросли выделили в атмосферу около 1% кислорода от современного уровня, что соответствует переходной точке Л. Пастера. В Венде уже существовало более 20 типов кишечнополостных существ. Дальнейшее накопление кислорода от точки Л. Пастера, дает возможность появлению дышащих кислородом одноклеточных и многоклеточных существ. Кислородное дыхание в 20-30 раз эффективнее, чем синтез кислорода из воды и углекислого газа. Таким образом, около млрд. лет назад появились дышащие кислородом существа, которые в 20-30 раз ускорили эволюцию жизни. Накопление более 2% количества кислорода от современного, обеспечило появление защитного озонового слоя в атмосфере Земли. Благодаря этому жизнь вышла на сушу около 400 млн. лет назад. Живые клетки уже не убивало коротковолновое солнечное излучение, поглощаемое озоновым слоем и началось бурное развитие земноводной жизни. Растительность быстро освоила сушу и буквально за несколько десятков миллионов лет довела содержание кислорода в атмосфере до современного, 21%. И начинается взрыв жизни!

 

12.3 Биологические эры в истории Земли

Самая древняя эра земли – архейская, «эра первобытной жизни». Продолжалась она полтора миллиарда лет. Высокая температура, высокое давление, смещение горных пород оставили мало следов от существовавших в те времена организмов. Следы жизни возрастом 3,1-3,4 млрд. лет обнаружены в Трансваале в виде микроскопических палочек длинной 0,5-0,7 микрон, диаметром 0,18-0,32 микрон. В течение протерозойской эры организмы очень изменились. Появились более сложноустроенные животные – беспозвоночные (иглокожие, членистоногие), первичные хордовые. Многоклеточные животные с двусторонне- симметричным строением тела (плоские черви), что сопровождалось повышением уровня организации, и было крупным событием ароморфоза. Широко распространились одноклеточные организмы – бактерии, сине- зеленые водоросли, жгутиковые. Следы рифейской жизни обнаруженны в Удокане за Байкалом, в виде червей длинной до 2,5 см и толщиной до 4 мм.

Дальнейшего развития животные и многоклеточные водоросли с расчлененным телом достигли в палеозойскую эру. Ее подразделяют на шесть периодов: кембрийский, ордвик, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В кембрийский период растения и животные еще обитали в воде, суша была бесплодна и пустынна. Растения начали заселять сушу, появились животные, дышащие кислородом. В воде появились древние членистоногие – трилобиты, процветали медузы, плеченогие. В силурийском периоде органический мир стал богаче и разнообразнее. Большого развития достигли низшие позвоночные животные – щитковые, сходные с современными миногами. Наряду с этими представителями в отложениях силура найдены остатки губок, иглокожих, моллюсков, членистоногих, хордовых и др. Первыми наземными животными, использующими для дыхания атмосферный воздух, паукообразные. Выход растений на сушу – важное событие в истории Земли. Этот процесс был связан с изменившимися климатическими условиями, с продолжавшимися горообразовательными процессами. В условиях высыхания и обмеления водоемов некоторые растительные формы могли приспособиться к жизни на суше. Для защиты от испарения и обезвоживания у них появилась покровная ткань. Первыми выходцами из воды на сушу были псилофиты («голые», или «лысые», растения, жившие сравнительно недолго и вымершие к концу следующего, девонского, периода. Новые условия привели к дифференциации тела на ткани и органы, выполнявшие определенную функцию: стебель, простейшие корни, зачатки листьев. Эти приспособительные изменения носили характер ароморфоза и вели растения к морфофизиологическому прогрессу.

 

В таблице 2 представлены эры и эпохи в истории Земли и развитие жизни

 

Зо-на Эра млн. лет Период Возраст, длительн. млн.лет Формы жизни
Фа- не- ро- зой   Кай- но- зой Четвертичный 1,5, 1,7 Человекообразные обезьяны. Развитие мозга, труд. Человек
Неоген 25, 23 Современная растительность. Царство млекопитающих, приматы. Развитие нервной системы и мозга.
Палеоген 67, 42 Покрытосеменные леса. Первые млекопитающие, яйцекладущие и живородящие. Птицы, расцвет насекомых.
Меза-зой Меловой 137, 70 Конец века ящеров. Акулы и крокодилы. Зверозубые
Юра 195, 59 Завоевание ящерами морей, суши и воздуха. Мощные леса
Триас 230, 35 Начало века пресмыкающихся. Ящеры
Пале- озой   Пермь 285, 55 Папоротники, голосеменные. Челюстные, панцирные, кистеперые в воде. На суше земноводные.
Карбон 350, 65 Максимальная биомасса растений. Развитие позвоночных.
Девон 405, 55 Выход растений на сушу, накопление кислорода до20%
Силур 440, 35 Формирование озонового слоя. Членистоногие, хордовые
Ордвик 500, 60 Членистоногие .Трилобиты, медузы
Кембрий 570, 70 Переход точки Пастера, появление кислородного дыхания.
Проте- Розой -30   Рифей _____ Афебий Венд 675, 105 Более 20 кишечнополостных существ. Накоп.1% кислорода
Верхний 950, 275 Появление многоклеточных
    Эволюция одноклеточных
Средний 1350,400 Эволюция эукариот. Появление трубчатых червей.
Нижний 1700,350 Эволюция эукариот появление одноклеточных
Средний 1900,200 Эволюция эукариот, появление пола и саморегуляции.
Нижний 2600,700 Формирование клетки. Прокариоты и эукариоты.
Ар- Хей   Верхний 3000,400 Заполн.океана Сложные органические молекулы Компанены. белков, пробиоты, прокариоты, появление клеточных мембран. Синезеленые водоросли.
  Нижний 3500,500 Образование ядер континентальных плит. Заполнение океана. Образование зем.коры. Образование сложных органических молекул и аминокислот.
Катархей.       4500- Первичная магматическая, вулканическая эпоха. Образование земной коры и зачатков континентальных плит. Бурная вулканическая деятельность. Появление океана.

 

В девонский период появились более высокоорганизованные споровые растения – хвощи, папоротники, плауны. В морях господствовали рыбы: челюстные панцирные акулы, кистеперые, двоякодышащие. Этот период можно назвать «временем рыб».

В каменноугольный период произошло опускание материков. Огромные пространства оказались заболоченными. Они покрылись величественными лесами из папоротников, хвощей и плаунов. Остатки этих древовидных папоротников при отмирании образовывали мощные залежи каменного угля. Растения каменноугольного периода, хотя и имели более совершенное строение (у них были настоящие органы – стебель, листья, корни), для размножения все ещё нуждались в воде. В дальнейшем при высыхании болот и водоемов многие приспособленные к воде растительные формы вымерли.

В пермском периоде исчезают древовидные папоротникообразные, семенные папоротники. Развитие растительного мира идет по пути создания наиболее приспособленных к изменяющимся условиям среды организмов, а именно семенных растений. Семенные растения (голосеменные и позже появившиеся покрытосеменные) обладали преимуществом перед споровыми: они лучше противостояли колебаниям температуры, влажности и другим неблагоприятным факторам. Мощная и богатая наземная растительность изменила состав атмосферы и почвы. Воздух обогатился кислородом, выделяемым растениями при фотосинтезе, что сделало возможным постепенный выход на сушу животных. Первыми наземными позвоночными были земноводные, которые могли жить на суше, но размножались в воде. Начало земноводным дали вымершие к концу палеозоя кистеперые рыбы, только отдельные их представители дожили до настоящего времени. Первыми земноводными были стегоцефалы (щитоголовые), от них произошли современные земноводные и пресмыкающиеся. Приспособление земноводных к жизни на суше было идиоадаптацией.

Пермский период характеризовался непостоянным климатом и недостатком воды. Это вызвало вымирание не приспособленных к сухому климату земноводных животных. Очень немногие мелкие животные сохранились до наших дней (лягушки, тритоны, жабы). Появившиеся позже пресмыкающиеся были более приспособлены к изменившимся условиям жизни (идиоадаптация). Они размножались яйцами, защищенными скорлупой и имевшими запас питательных веществ. Кожа пресмыкающихся была покрыта роговым слоем, что предохраняло их от высыхания. Усовершенствовались органы кровообращения и дыхания, животные стали вести более активный образ жизни. Все это способствовало устойчивому сохранению пресмыкающихся и дало возможность господствовать им в течение следующей мезозойской эры, которая стала «веком пресмыкающихся». В мезозое появилось много новых видов пресмыкающихся, завоевавших воду, воздух, сушу. Некоторые из них (ящеры-динозавры) достигали гигантских размеров. Например, ихтиозавр (рыбоящер) имел длину 10-12 метров. Игуандины на 3-х палых задних ногах достигали высоты 5-9 м. Четвероногие стегозавры длинной до 10 м с двумя рядами метровых треугольных пластин на спине. Бронтозавры длинной до 20 м и весом до 30 т. Самые большие сухопутные животные –брахиазавры длинной до 25 м и весом до 50 т. Крупнейший наземный хищник тиранозавр, длинной до 15 м. Многие ящеры были уже теплокровными животными и вели активный образ жизни при разных температурах.

Ровесниками ящеров юрского периода являются и крупнейшие хищники моря акулы и земноводные крокодилы. Белая акула кархардона имеет в длину до 11 м, а в палеоцене были до 30 м. Это крупнейшие хищники планеты. Крупнейшие животные на Земле голубые киты, длинной до 30 м и весом до 150 т. Однако в целом, гиганты хуже приспособлены и не живут долго. Вышеперечисленные обитатели моря являются исключением.

Гигантские ящеры вымерли, не дав начало новым формам животных. Однако некоторые виды пресмыкающихся, изменяясь, явились предками млекопитающих и птиц. Найдены отпечатки первоптицы, которая имела признаки пресмыкающегося (зубы, хвост из 20 позвонков, недоразвитые воздушные полости) и птицы (строение черепа, конечностей, оперение). Дальнейшая эволюция животного мира шла по линии все большего приспособления к изменяющимся условиям среды обитания. Так, от зверозубых ящеров произошли первые млекопитающие, отличавшиеся от других животных теплокровностью. Их зародыши развивались в утробе самки, детеныши в раннем возрасте вскармливались молоком. Все это обеспечило их лучшее выживание и победу в борьбе за существование. В этот период и далее с нарастающей силой стали действовать законы эволюции Ч. Дарвина – наследственность, изменчивость, приспособление к окружающей среде и борьба за существование.

Затем появились настоящие птицы, отличавшиеся от первоптиц тем, что у них вместо роговых чешуек были уже настоящие перья, увеличилась грудина, на ней образовался киль, развилась мускулатура, приводящая в движение крылья. Эти приспособительные изменения имели большое значение в происхождении млекопитающих и птиц. В мезозойскую эру широко распространились голосеменные растения. В конце этой эры произошло важное событие – в результате ароморфоза появились покрытосеменные растения. Они имели ряд преимуществ перед своими предками голосеменными: положение семяпочек в завязи, приспособление к опылению (идиоадаптация), хорошо развитые стебель, корень, листья. Наряду с покрытосеменными сохраняются голосеменные, хвощи, плауны, папоротники, мхи. Растительный мир стал разнообразнее и богаче, начал приобретать почти современные черты.

В кайнозойскую эру происходило дальнейшее расселение покрытосеменных растений, освоение ими различных мест обитания. Происходили изменения в видовом составе животных организмов. Большого разнообразия достигли насекомые, отличавшиеся от других беспозвоночных целесообразными приспособлениями типа ароморфоза: развитой нервной и трахейной системой, твердым покровом, появлением условных и безусловных рефлексов и др. Кайнозойская эра – время расцвета высших позвоночных животных – птиц и млекопитающих. В трудных условиях великих обледенения эти животные смогли выжить и завоевать господство на Земле благодаря поступательному эволюционному процессу. У птиц и особенно у млекопитающих все более и более совершенствуется нервная система, в том числе и головной мозг Это способствовало лучшей ориентации в пространстве, добыванию пищи, выживанию в различных условиях.

Наиболее просто устроенными млекопитающими были яйцекладущие (их потомки – утконос, ехидна) и сумчатые (кенгуру) животные, сохранившиеся в настоящее время в Австралии. Развившиеся несколько позже более высокоорганизованные, так называемые плацентарные, млекопитающие, рождавшие живых детенышей, дали начало всем современным видам млекопитающих. В палиогене появились первые приматы от насекомоядных, похожие на белку тупайи. За ними широконосые обезьяны Америки и узконосые Евроазии. В ноогенепоявилисьАфриканскиеорангутаны и дриапитеки, от которых произошли гориллы, шимпанзе, и человек.

Во всех эпохах появлялись новые классы, отряды и семейства и отмирали старые. Природа вела биологический эксперимент с живыми существами широким фронтом, с множеством разнообразных признаков, сталкивая их в борьбе за существование. Наибольшее число семейств до 550, наблюдалось в меловой период, затем в палеоцене оно стабилизировалось на уровне 400 семейств. Наибольшая биомасса растений, в 2-3 раза больше современной была в девоне и карбоне.Затем в перми стабилизировалось на современном уровне. Биомасса наземных животных достигла современных размеров в палеоцене.

Вышеописанная эволюция жизни не вызывает сомнений с научной точки зрения. Однако она еще плохо изучена и тут много темных мест, вызывающих сомнения в ее правильности и спекулятивные гипотезы. Главная трудность состоит в отсутствии в слоях Земли переходных форм от одного класса к другому. Их должно быть множество, но они не обнаруживаются. Не понятны причины быстрого вымирания одних видов рождения новых. Как будто это происходит не эволюционно, а внезапно, как в известной до настоящего времени теории катастроф Кювье. Катастрофические изменения видов живых существ произошли между силуром и девоном, между пермью и триасом, мелом и палеозоем. Много неувязок заметили в этой картине развития жизни и генетики. Эта фундаментальная проблема еще ждет множество будущих талантливых исследователей, но лучшей теории мы пока не имеем!

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. По курсу «Естественнонаучная картина мира»

Приложения к лекциям м ф шабанова лекция.. введение назначение курса государственный стандарт научные методы краткая.. введение назначение курса государственный стандарт..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Образование Земли и ее строение

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Определения и термины для научных методов
Концепция от латинского (conception) –система принципов, взглядов, понимания процессов и явлений окружающего мира. - единый определяющий замысел, ведущая мысль художествен

Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле
Около трех миллионов лет назад наш предок научился делать простейшие орудия быта из камня, кости и дерева и получил титул человек умелый. Начинается формирование культового, мифического мировоззрен

Древнегреческая натурфилософия
Несомненной заслугой древнегреческих ученых является их прорыв в абстрактное мышление, философию, формулировку общих законов природы. Они стремились вывести частные случаи из общих законов и филосо

Естествознание в период с 1-го до 15-го века. Эпоха возрождения, становление современных научных методов, открытия в естествознании в15-17 веках.
В период с 1-го по 15-й век не было сделано выдающихся научных открытий в естествознании. Это была эпоха многовекового застоя в развитии естествознания. Но развитие новых технологий в сельском хозя

Математика - наука исследующая количественные, логические, функциональные, геометрические (топологические) свойства окружающего мира.
Математика не придумывает законы, хитроумные формулы, функции и фигуры, их создает сама Природа! Математика только пытается их описать понятным для человека образом! Язык математики включае

Т А Б Л И Ц А 1
Название системы Знаки 1-го разряда Значение чисел 2-го разряда Значение чисел 3-го разряда Запись числа 21

Формулы для дифференцирования и интегрирования.
Производная суммы разности двух функций (f1(x) +-f2(x))’ = f1’(x) +-f2’(x) - произведения (f1(x) * f2(x))’ = f1’(x) * f2(x) + f1(x) * f2’(x)) -

Движение тела по окружности.
w- Угловая скорость вращающегося тела; радиан / сек b -Угловое положение вращающегося тела; радианы или градусы относительно оси. Радиан это угол под которым видна

Переход к новой системы координат, движущейся по оси Х со скоростью V
Преобразование Галилея Х1 = X – V*t Y1 = Y Z1 = Z t1=t Преобразование Лоренца X1 = X –V*t /

Дифференциальная форма формул Ньютона
Мгновенные значения. V =lim DS /Dt ( при Dt®0) = dS/dt; a = dV/dt = dS/dt

Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.
Течение жидкости. Идеальной называется жидкость, не имеющая вязкости. В результате частицы жидкости не связаны и ведут себя свободно. Устанавливается стационарное течение, когда через русло

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА.
Нестационарное или турбулентное движение жидкости, когда в одинаковый промежуток времени через сечения S1 и S2 по линии тока проходит неодинаковое количество (объем) о

Давление искривленной поверхности жидкости, капилляры.
Р Р     1 2 Поверхность жидкости похожа на натянутую пленку и старается распрямиться

Колебания. волны, звук
Колебательным движением (колебанием) называется процесс, при котором система, многократно отклоняется от своего положения равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Если возврат происходит ч

Сложение перпендикулярных колебаний с одной частотой.
Результирующее уравнение сложения.

Стоячие волны
Частный случай сложения двух когерентных волн движущих на встречу друг другу по оси у. X1=Asin(wt-2πy/λ) X2=Asin(wt+2πy/λ) X=X1+X2

Принцип Френеля.
Волну, приходящую в любую точку F от первичного источника S можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн, приходящих в эту точку от множества вторичных источников ∆Si некото

Закон Вебера-Фехнера.
Экспериментально установлено, что прирост ощущения пропорционален логарифму отношений энергий двух сравниваемых раздражителей. Это можно записать формулой L-L0=k lg(I/I0), где

Теплофизика и термодинамика
обозначения.Т –температура по шкале Кельвина в градусах; Т =0 = -273 град по Цельсию P-Даление, паскаль, атм.; V- Обьем, куб. метр (м

Тепловое расширение твердых тел
При нагревании твердого тела усиливается тепловое движение его частиц и среднее расстояние между ними возрастает, что и вызывает его тепловое расширение. Формула линейного расширения

Это и есть уравнение теплопроводности Фурье.
Количество теплоты, передаваемое через площадку ∆S, перпендикулярную тепловому потоку, пропорционально площади площадки, градиенту температуры и времени теплообмена. Коэффициент тепл

Уравнение переноса или диффузии газа
Если в газовой среде имеется неоднородность плотности - dр/dx, то через площадку - ds будет протекать поток молекул от более плотной области к менее плотной –dm/dt. Этот перенос молекул наз

Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа
Связь между скоростью движения и давлением газа. Следует из элементарных соображений. При упругом ударе о стенку импульс силы будет равен удвоенному произведению ∆f • Δt = mV - (

Циклы Карно, тепловые машины
  Работа газа при расширении Р  

Материя существует в виде вещества и физических, энергетических полей.
Химические свойства вещества – состав, строение, свойства, способы получения и применения. Химические реакции - образование новых веществ, закономерности

Органическая химия
Органические вещества это соединения углерода. К неорганическим относятся оксиды углерода, угольная кислота, карбонаты, гидрокарбонаты и карбиды. Все остальные органические вещества, которых насчит

Электромагнитное излучение и его измерение.
Вся основная информация об астрономических объектах, оптических системах, источников и приемников излучений получена путем регистрации и анализа электромагнитного излучения. Одна из важнейших харак

Спектральные свойства излучения.
Всякое нагретое тело излучает. При температуре ниже 1000˚К это радиоизлучение и инфракрасное излучение. Чем выше температура, тем короче длина волны излучения. Наиболее простой вид имеет излуч

Эффект Доплера
Сдвиг спектральной линии равен: где - радиальная скорость по лучу зрения,

Структурные составляющие мира - МИКРОМИР, МАКРОМИР, МЕГАМИР.
МИКРОМИР – Мир элементарных частиц, фотонов (квантов), атомов, атомных ядер и других микрообъектов, где властвуют законы квантовой механики, атомной и ядерной физики, теории электромагнитных излуче

Свойства и значение информации
ИНФОРМАЦИЯ является фундаментальной составляющей окружающего мира, как четыре основных составляющих - ПРОСТРАНСТВО, МАТЕРИЯ, ЭНЕРГИЯ и ВРЕМЯ. Из множества известны

При субсветовых скоростях и в квантовой механике, где возможно взаимопревращения материи и энергии, сохраняется материя и энергия в их взаимосвязи.
E = m *C-энергия аннигиляции массы m ( формула Эйнштейна) m = mo /

Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
Для определения положения светила на небосводе достаточно 2 условных координат. Это направление на светило по сторонам света - азимут и высота светила над горизонтом. Для визуальных наблюдений удоб

Измерения времени, календарь
Координаты всех светил меняются с течением времени. Высокая точность наведения на светила современных телескопов требует отсчета времени с точностью до 0.1 секунды в течении нескольких лет. Еще бол

Наша звезда Солнце.
Среднее расстояние от Земли 149599300 км. радиус по фотосфере 696 000 км. Угловой средний радиус R = 960”, на диски солнца 1» = 725,3 км, средний параллакс 8”79. Расстояние от центра Гал

Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.
В зоне от 0 до 0.2 R идут ядерные реакции. При температуре 15 млн. градусов средняя скорость протонов достигает сотни километров в секунду. Сталкиваясь с фотонами атомы водорода теряют электронную

Планеты солнечной системы
Солнечная система состоит из 9 планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Размеры радиусов орбит в астрономических единицах 0,387 – Меркурий, Венера – 0,723, Земл

Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.
После установления механической картины мира Ньютона, появились гипотезы Канта, Лапласа, Джинса образования Солнечной системы из газопылевого облака. До них элементы этих гипотез высказывал Декарт,

Образование Вселенной, элементы космологии.
Космология изучает физическую природу, строение и эволюцию Вселенной как целого, опираясь на данные астрономических наблюдений. Опирается она на самые общие законы физики и других наук. Важнейшим я

Горячая Вселенная.
В 1965 года при отладке радиотелескопа было обнаружено фоновое радиоизлучение во всех направлениях. Исследования показали, что распределение энергии по длинам волн соответствует температуре 2,73&or

Адронная эра
Время, сек. : 10-43с – 10-35с; Температура, ºΚ : 1032; Плотность, г/см3: 1094; 10-35с; 1028; 107

Генетика, генетический код, одноклеточные организмы
Генетика – наука о воспроизведении живых существ, наследственности и изменчивости, о генотипах живых существ. Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирован

Законы биологии и их возможные применения
Благодаря трудам пред идущих биологов и своим многолетним исследованиям Ч. Дарвин открыл законы эволюции живых существ. Эволюция определяется наследственностью, изменчивостью ( мутации гено

Происхождение и эволюция человека
Существуют три гипотезы происхождения человека: божественное сотворение – креационизм, космическое происхождение или панспермия и естественное эволюционное развитие. Первая не имеет научного обосно

Особенности системного анализа социально-экономических систем (СЭС) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений
Ниже мы рассматриваем в основном социально-экономические системы. Они обладают следующими характеристиками: 1.Сложная многоуровенная, структура системы большое разнообрази

Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений
Современные компьютеры пока не могут решать многие задачи с неопределенными условиями и творческие задачи. Как отмечено выше, многие задачи управления СЭС являются творческими, или задачами с неопр

Законы кибернетики и их следствия важные для выживания человека и человечества.
1. Закон единства верного(оптимального) ответа или решения. Каждая задача, проблема, вопрос имеют только одно верное или оптимальное решение, в данных конкретных условиях. Обычно в

Синергетика и традиционное научное мышление
Синергетика - наука о самоорганизации и самоорганизующихся системах.Такие системы обладают новыми свойствами не присущими объектам изучения традиционных наук. Синергетика рассматри

Информационное управление человеком и общественной системой
Мышление и поведение современного человека часто определяется законами синергетики. В последнее время методы информационного управления общественными системами и отдельным человеком стали активно п

Методы информационного управления и информационной войны
Теория информационного управления находится в зачаточном состоянии, и мы не можем дать четкую научную классификацию и обоснование используемых методов, ограничимся их описанием. Эти методы позволяю

Социальная эволюция Человечества от каменного века до социализма
Переход от использования найденных предметов к изготовлению орудий для обеспечения жизненных потребностей, это рубеж между обезьяной и человеком. Все условия материальной и духовной жизни прошедших

Научные прогнозы будущего, учение В.И. Вернадского о ноосфере.
Первым научным прогнозом развития общества следует считать марксизм, его учение о социализме и коммунизме. Вероятно, предсказательная сила этого учения к настоящему времени исчерпана, а продолжения

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги