Протерозой

Ученые подразделяют историю Земли на пять геологических эр. Самая древняя - архейская эра, следующая протерозойская. Только с палеозойской эры начинается каменная летопись первых организмов с твердым покровом. Мезозойская эра известна нам благодаря расцвету рептилий, в том числе динозавров. Последняя, кайнозойская эра продолжается по сей день.

Эры состоят из периодов и эпох, каждая из которых связана с определенными геологическими событиями, обуславливающими развитие фауны и флоры.

В архее биогеохимические циклы (круговорот веществ, связанный с организмами), совершавшиеся при помощи продуцентов - аноксигенных фотосинтетиков - и деструкторов, были относительно простыми и осуществлялись главным образом в форме круговорота восстановленных соединений типа сероводорода, аммиака и т.п. Положение существенно изменилось в протерозойском эоне, или протерозое, начавшемся примерно 2600 млн. и закончившемся 570 млн. лет тому назад ( табл. 1 ). Ископаемые остатки и разнообразные следы жизни в осадочных породах этого времени довольно обычны. Строматолиты образуют мощные многометровые толщи, и их существование в протерозое прямо связывают с жизнедеятельностью цианобактерий . Эта новая группа продуцентов появилась на арене жизни в самом начале протерозойского эона или даже в конце архея . Она обладала способностью к оксигенному фотосинтезу, т. е. могла использовать воду в качестве донора электронов, при этом свободный кислород выделялся в атмосферу. Появление цианобактерий привело поистине к революционным преобразованиям всей биосферы Земли. Анаэробный мир превратился в аэробный .

Протерозой - огромный по продолжительности этап исторического развития Земли (0,54-2,5 млрд лет назад). В течение его бактерии и водоросли достигают исключительного расцвета, с их участием интенсивно шли процессы отложения осадков. В результате жизнедеятельности железобактерий в протерозое образовались крупнейшие железорудные месторождения (курские и криворожские руды, месторождения железа близ Кируны в Швеции и др.).

На рубеже раннего и среднего рифея (около 1,35 млрд. лет назад) господство прокариот сменяется расцветом эукариот - зеленых и золотистых водорослей. Из одноклеточных эукариот за короткое (в геологическом смысле) время развиваются многоклеточные со сложной организацией и специализацией. Древнейшие представители многоклеточных животных известны с позднего рифея (700-600 млн. лет назад).

В 1947 г. в Южной Австралии, в области Эдиакара, австралийский геолог Р. Спригг сделал открытие, ставшее поворотным в развитии знаний о древней жизни. В пластах возрастом 650-700 млн. лет он обнаружил отпечатки ископаемых животных, относящихся в основном к трем типам: кишечнополостным, круглым и кольчатым червям. Примечательно, что эти древнейшие обитатели Земли оказались бесскелетными. Быть может, в то время еще не существовали опасные хищники, от которых нужно было спасаться под хитиновым или известковым панцирем. Поэтому вследствие эволюции еще не появились раковины, скелеты, но уже возникли половое размножение, многоклеточность и внутренний пищеварительный тракт. Именно отсутствием скелета объясняется загадка крайне редкого нахождения древних организмов в докембрийских породах. Сходная с эдиакарской фауна обнаружена в докембрийских отложениях на Украине, в Сибири. Англии, Юго- Западной Африке. Наиболее известны месторождения этой фауны на побережье Белого моря. Большой вклад в изучение докембрия внесли исследования академика Б.С. Соколова. По его предложению был выделен особый период развития Земли - венд (конец докембрия), названный так по имени славянского племена вендов.

Можно утверждать, что 650 млн. лет назад земные моря населяли разнообразные многоклеточные: одиночные и колониальные полипы и медузы, плоские черви и даже предки современных кольчатых червей, членистоногих, моллюсков и иглокожих. Некоторые формы ископаемых животных трудно отнести к известным классам и типам. Среди растительных организмов в то время преобладали одноклеточные, но появляются и многоклеточные водоросли (зеленые, бурые, красные), грибы.

Итак, в течение протерозоя господство прокариот сменилось господством эукариот. Эволюционный ствол древнейших кариот под влиянием движущих сил эволюции разделился на несколько ветвей, от которых возникли многоклеточные растения, грибы, многоклеточные животные. Последующая дивергенция в животном мире привела уже в начале кембрия к формированию всех главных типов беспозвоночных животных. Докембрий явился, таким образом, прологом к достижению огромного разнообразия жизни в последующие три эры: палеозойскую , мезозойскую , кайнозойскую .

Жизнь стала геологическим фактором - живые организмы меняли форму и состав земной коры, формировали ее верхний слой - биосферу . Результатом жизнедеятельности организмов является образование подавляющего большинства полезных ископаемых.

Концентрация кислорода в результате жизнедеятельности цианобактерий постепенно повышалась и примерно 2 млрд, лет назад достигла 1% от современного (cуществует гипотеза абиогенного происхождения кислорода в атмосфере протерозоя.). Атмосфера стала окислительной. Это послужило предпосылкой развития аэробного хемосинтеза и эволюционно самого молодого из процессов получения энергии - аэробного дыхания . Существенно изменяются и усложняются биогеохимические циклы. Накопление кислорода стало препятствием для циркуляции элементов в форме восстановленных соединений. Бактериальные архейские сообщества строгих анаэробов заменяются цианобактериальными сообществами (цианобактериальные маты ), в которых главенствующую роль играют фотосинтезирующие прокариоты .

Изменение характера атмосферы оказалось главной предпосылкой появления строгих аэробов эукариот - этого важнейшего биологического события середины протерозоя. Первые эукариоты появились около 1,8 млрд. лет назад и были, по-видимому, планктонными, т.е. свободноплавающими организмами. Древние эукариотические организмы могли быть как гетеротрофами, так и автотрофами, пополнявшими две основные, ранее существовавшие экологические группы продуцентов и деструкторов. Длительное время в протерозое прокариоты и эукариоты существовали совместно в составе альго-бактериальных сообществ (сообществ, где компонентами были эукариотические водоросли и бактерии), заменивших 1,4 млрд. лет назад цианобактериальные сообщества.

Происхождение эукариот объясняют различно. Традиционная точка зрения связывает их появление с постепенным усложнением структуры прокариотической клетки. Согласно другой теории, эукариоты - это продукты внутриклеточного симбиоза каких-то анаэробных микроорганизмов с разными типами оксифотобактерий.

В конце протерозоя, очевидно, существовали многоклеточные растения и грибы, но их ископаемые остатки, по-видимому, не сохранились. Что касается древнейших многоклеточных животных, то они появились примерно 0,95 млрд. лет назад. В это время начали исчезать строматолиты , а экологические системы Земли надстроились на одно промежуточное звено. В них, помимо продуцентов и деструкторов, включились консументы , т.е. потребители органического вещества живых организмов. Незадолго до начала четвертого эона - фанерозоя - уже существовала развитая система сообществ, в которых преобладали планктонные и бентосные, т. е. донные, водоросли и многоклеточные растительноядные животные.

Что касается роли цианобактерий и прочих прокариот в формировании основной массы биогеоценозов позднего протерозоя, то она, очевидно, была весьма скромной.

Ссылки:

Все ссылки