بيت الطلاء الحياة البحرية نشأت في الماء. الحياة في الأرض

الحياة البحرية نشأت في الماء. الحياة في الأرض

الماء جزء لا يتجزأ من جسم الكائنات الحية. يحتوي الدم والعضلات والدهون والدماغ وحتى العظام على الماء بكميات كبيرة. عادة، يشكل الماء 65-75% من وزن جسم الكائن الحي. حتى أن جسم بعض الحيوانات البحرية، مثل قناديل البحر، يحتوي على 97-98% من الماء. جميع العمليات التي تحدث في جسم الحيوانات والنباتات تحدث فقط بمشاركة المحاليل المائية. بدون الماء الحياة مستحيلة.

الاهتمام الأول للكائن الحي الناشئ هو التغذية. العثور على الطعام على الأرض أصعب بكثير من العثور عليه في البحر. يجب أن تستخدم نباتات الأرض جذورًا طويلة للحصول على الماء والمواد الغذائية الذائبة فيها. تحصل الحيوانات على طعامها بجهد كبير. الأمر مختلف في البحر. هناك العديد من العناصر الغذائية الذائبة في مياه البحر المالحة. وهكذا فإن النباتات البحرية محاطة من جميع الجهات بمحلول غذائي وتمتصه بسهولة.

ومن المهم أيضًا أن يحافظ الجسم على جسمه في الفضاء. على الأرض هذه مهمة صعبة للغاية. البيئة الجوية نادرة للغاية. للبقاء على الأرض، يجب أن يكون لديك أجهزة خاصة - أطراف قوية أو جذور قوية. أكبر حيوان على الأرض هو الفيل. لكن الحوت أثقل 40 مرة من الفيل. إذا بدأ مثل هذا الحيوان الضخم في التحرك على الأرض، فسوف يموت ببساطة، غير قادر على تحمل وزنه. لم يكن الجلد السميك ولا الأضلاع الضخمة كافية لدعم هذه الذبيحة التي يبلغ وزنها 100 طن. إنها مسألة مختلفة تمامًا في الماء. يعلم الجميع أنه في الماء يمكنك بسهولة رفع حجر ثقيل، والذي بالكاد يمكنك تحريكه من مكانه على الأرض. يحدث هذا لأن كل جسم في الماء يفقد من وزنه نفس وزن الماء الذي يزيحه. ولهذا السبب، يتعين على الحوت أن يبذل جهدًا أقل بعشر مرات للتحرك في الماء مما يحتاجه هذا العملاق على الأرض. ويكتسب جسمها، المدعوم بالمياه من جميع الجهات، قدرة كبيرة على الطفو، كما أن الحيتان، على الرغم من وزنها الهائل، تستطيع قطع مسافات هائلة بسرعة كبيرة. تعيش أكبر النباتات أيضًا في البحر. يصل طول طحالب Macrocystis إلى 150-200 متر. على الأرض، مثل هذه العمالقة نادرة حتى بين الأشجار. يدعم الماء كتلة ضخمة من هذه الطحالب. للالتصاق بالأرض، لا يتطلب الأمر جذورًا قوية، مثل النباتات البرية.

بالإضافة إلى ذلك، تكون درجة الحرارة في البحر أكثر ثباتًا منها في الهواء. وهذا مهم للغاية، لأنك لا تحتاج إلى طلب الحماية من البرد في الشتاء، ومن الحرارة في الصيف. وعلى الأرض يصل الفرق بين درجات حرارة الهواء في الشتاء والصيف إلى 80-90 درجة في بعض المناطق. وفي عدد من الأماكن في سيبيريا تصل درجات الحرارة في الصيف إلى 35-40 درجة مئوية، وفي الشتاء هناك صقيع تصل إلى 50-55 درجة. في الماء، عادة لا تتجاوز الاختلافات الموسمية في درجات الحرارة 20 درجة. ولحماية نفسها من البرد، تُغطى الحيوانات البرية لفصل الشتاء بفراء رقيق وطبقة من الدهون تحت الجلد، وتدخل في سبات في أوكار وجحور. من الصعب على النباتات التعامل مع التربة المتجمدة. ولهذا السبب، في فصل الشتاء البارد بشكل خاص، تموت الطيور والحيوانات وغيرها من الحيوانات البرية بأعداد كبيرة، وتتجمد الأشجار أيضًا.

يعد أصل الحياة على الأرض أحد أصعب الأسئلة وأكثرها أهمية في العلوم الطبيعية الحديثة.

من المحتمل أن تكون الأرض قد تشكلت قبل 4.5 إلى 5 مليار سنة من سحابة عملاقة من الغبار الكوني. والتي تم ضغط جزيئاتها في كرة ساخنة. وانبعث منه بخار الماء إلى الغلاف الجوي، وسقط الماء من الغلاف الجوي على الأرض التي تبرد ببطء لملايين السنين على شكل أمطار. محيط ما قبل التاريخ تشكل في المنخفضات على سطح الأرض. نشأت الحياة الأصلية فيه منذ حوالي 3.8 مليار سنة.

ظهور الحياة على الأرض

كيف نشأ الكوكب نفسه وكيف ظهرت البحار عليه؟ هناك نظرية واحدة مقبولة على نطاق واسع حول هذا الموضوع. ووفقا له، تشكلت الأرض من سحب من الغبار الكوني تحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة في الطبيعة، والتي تم ضغطها في كرة. هرب بخار الماء الساخن من سطح هذه الكرة الحمراء الساخنة، ليغلفها بغطاء سحابي متواصل، ثم يبرد بخار الماء الموجود في السحب ببطء ويتحول إلى ماء، يهطل على شكل أمطار غزيرة متواصلة على السحب الساخنة المشتعلة. أرض. وتحول على سطحه مرة أخرى إلى بخار ماء وعاد إلى الغلاف الجوي. على مدار ملايين السنين، فقدت الأرض تدريجيًا الكثير من الحرارة لدرجة أن سطحها السائل بدأ يتصلب أثناء تبريده. هكذا تشكلت قشرة الأرض.

شيئًا فشيئًا، تراكمت المياه في أعمق المنخفضات على سطح الأرض، والتي لم يعد لديها الوقت لتتبخر تمامًا. كان هناك الكثير منه لدرجة أن محيط ما قبل التاريخ تشكل تدريجيًا على الكوكب. البرق ضرب السماء. لكن لم ير أحد هذا. ولم تكن هناك حياة على الأرض بعد. بدأ المطر المستمر في تآكل الجبال. تدفقت المياه منهم في الجداول الصاخبة والأنهار العاصفة. على مدى ملايين السنين، أدت تدفقات المياه إلى تآكل سطح الأرض بشكل عميق وظهرت الوديان في بعض الأماكن. انخفض محتوى الماء في الغلاف الجوي، وتراكم بشكل متزايد على سطح الكوكب.

أصبح الغطاء السحابي المستمر أرق حتى يوم واحد لمست أول شعاع من الشمس الأرض. توقف المطر المستمر. كانت معظم الأراضي مغطاة بمحيط ما قبل التاريخ. جرفت المياه من طبقاتها العليا كمية هائلة من المعادن والأملاح القابلة للذوبان التي سقطت في البحر. وتبخر الماء منها بشكل مستمر، فتشكلت السحب، واستقرت الأملاح، ومع مرور الوقت حدث تملح تدريجي لمياه البحر. على ما يبدو، في ظل بعض الظروف التي كانت موجودة في العصور القديمة، تم تشكيل المواد التي نشأت منها أشكال بلورية خاصة. لقد نمت، مثل كل البلورات، وأدت إلى ظهور بلورات جديدة، والتي أضافت المزيد والمزيد من المواد لأنفسهم.

كان ضوء الشمس وربما التفريغات الكهربائية القوية جدًا بمثابة مصدر للطاقة في هذه العملية. ربما نشأ أول سكان الأرض - بدائيات النوى، كائنات حية بدون نواة مشكلة، على غرار البكتيريا الحديثة - من هذه العناصر. لقد كانت لاهوائية، أي أنها لم تستخدم الأكسجين الحر للتنفس، وهو ما لم يكن موجودًا بعد في الغلاف الجوي. كان مصدر الغذاء بالنسبة لهم هو المركبات العضوية التي نشأت على الأرض التي لا تزال هامدة نتيجة التعرض للأشعة فوق البنفسجية من الشمس وتصريفات البرق والحرارة المتولدة أثناء الانفجارات البركانية.

وكانت الحياة آنذاك موجودة في طبقة بكتيرية رقيقة في قاع الخزانات وفي الأماكن الرطبة. هذا العصر من تطور الحياة يسمى Archean. من البكتيريا، وربما بطريقة مستقلة تماما، نشأت كائنات صغيرة وحيدة الخلية - أقدم الأوليات.

كيف كانت تبدو الأرض البدائية؟

دعونا نتقدم سريعًا إلى ما قبل 4 مليارات سنة. لا يحتوي الغلاف الجوي على أكسجين حر، بل يوجد فقط في الأكاسيد. تكاد لا توجد أصوات سوى صفير الريح، وهسهسة المياه المتصاعدة مع الحمم البركانية، وارتطام النيازك بسطح الأرض. لا نباتات ولا حيوانات ولا بكتيريا. ربما هذا هو شكل الأرض عندما ظهرت عليها الحياة؟ وعلى الرغم من أن هذه المشكلة ظلت لفترة طويلة محل اهتمام العديد من الباحثين، إلا أن آراءهم حول هذا الموضوع تتباين بشكل كبير. ومن الممكن أن تشير الصخور إلى الظروف التي كانت موجودة على الأرض في ذلك الوقت، إلا أنها دمرت منذ فترة طويلة نتيجة العمليات الجيولوجية وحركات القشرة الأرضية.

نظريات أصل الحياة على الأرض

سنتحدث في هذا المقال بإيجاز عن عدة فرضيات حول أصل الحياة، تعكس الأفكار العلمية الحديثة. وفقا لستانلي ميلر، الخبير المعروف في مجال أصل الحياة، يمكننا الحديث عن أصل الحياة وبداية تطورها منذ اللحظة التي نظمت فيها الجزيئات العضوية نفسها ذاتيا في هياكل كانت قادرة على إعادة إنتاج نفسها . لكن هذا يثير أسئلة أخرى: كيف نشأت هذه الجزيئات؟ ولماذا استطاعوا أن يتكاثروا ويتجمعوا في تلك الهياكل التي أدت إلى ظهور الكائنات الحية؛ ما هي الشروط اللازمة لهذا؟

هناك عدة نظريات حول أصل الحياة على الأرض. على سبيل المثال، تقول إحدى الفرضيات القائمة منذ زمن طويل أنه تم إحضاره إلى الأرض من الفضاء، لكن لا يوجد دليل قاطع على ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحياة التي نعرفها تتكيف بشكل مدهش لتتواجد على وجه التحديد في الظروف الأرضية، لذلك إذا نشأت خارج الأرض، فستكون على كوكب من النوع الأرضي. يعتقد معظم العلماء المعاصرين أن الحياة نشأت على الأرض في بحارها.

نظرية النشوء الحيوي

في تطوير المذاهب حول أصل الحياة، تحتل نظرية النشوء الحيوي - أصل الكائنات الحية فقط من الكائنات الحية - مكانًا مهمًا. لكن الكثيرين يعتبرونها غير مقبولة، لأنها تتناقض بشكل أساسي بين الحي والجماد، وتؤكد فكرة أبدية الحياة التي يرفضها العلم. التولد التلقائي - فكرة أصل الكائنات الحية من أشياء غير حية - هي الفرضية الأولية للنظرية الحديثة لأصل الحياة. في عام 1924، اقترح عالم الكيمياء الحيوية الشهير A.I.Oparin أنه مع التصريفات الكهربائية القوية في الغلاف الجوي للأرض، والذي كان يتكون قبل 4-4.5 مليار سنة من الأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، يمكن أن تنشأ أبسط المركبات العضوية اللازمة لظهور الكائنات الحية. حياة. لقد تحققت توقعات الأكاديمي أوبارين. في عام 1955، حصل الباحث الأمريكي س. ميلر، من خلال تمرير الشحنات الكهربائية عبر خليط من الغازات والأبخرة، على أبسط الأحماض الدهنية واليوريا والأحماض الخليك والفورميك والعديد من الأحماض الأمينية. وهكذا، في منتصف القرن العشرين، تم إجراء التوليف اللاأحيائي للمواد الشبيهة بالبروتين والمواد العضوية الأخرى بشكل تجريبي في ظل ظروف تستنسخ ظروف الأرض البدائية.

نظرية البانسرميا

نظرية البانسبرميا هي إمكانية نقل المركبات العضوية وجراثيم الكائنات الحية الدقيقة من جسم كوني إلى آخر. لكنها لا تجيب على الإطلاق على السؤال: كيف نشأت الحياة في الكون؟ وهناك حاجة لإثبات نشوء الحياة في تلك المرحلة من الكون، والتي يقتصر عمرها، وفقا لنظرية الانفجار الكبير، على 12-14 مليار سنة. قبل هذا الوقت لم تكن هناك حتى جسيمات أولية. وإذا لم تكن هناك نوى وإلكترونات، فلا توجد مواد كيميائية. وبعد ذلك، وفي غضون دقائق قليلة، ظهرت البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، ودخلت المادة في طريق التطور.

لإثبات هذه النظرية، يتم استخدام مشاهدات متعددة للأجسام الطائرة المجهولة، ولوحات صخرية لأشياء تشبه الصواريخ و"رواد الفضاء"، وتقارير عن لقاءات مزعومة مع كائنات فضائية. عند دراسة مواد النيازك والمذنبات، تم اكتشاف العديد من "سلائف الحياة" فيها - مواد مثل السيانوجين وحمض الهيدروسيانيك والمركبات العضوية، والتي ربما لعبت دور "البذور" التي سقطت على الأرض العارية.

كان مؤيدو هذه الفرضية هم الحائزين على جائزة نوبل إف كريك وإل أورجيل. اعتمد F. كريك على دليلين غير مباشرين: عالمية الكود الوراثي: الحاجة إلى عملية التمثيل الغذائي الطبيعي لجميع الكائنات الحية للموليبدينوم، والتي أصبحت الآن نادرة للغاية على هذا الكوكب.

أصل الحياة على الأرض مستحيل بدون النيازك والمذنبات

طرح باحث من جامعة تكساس التقنية، بعد تحليل كمية هائلة من المعلومات المجمعة، نظرية حول كيفية تشكل الحياة على الأرض. والعالم واثق من أن ظهور الأشكال المبكرة لأبسط أشكال الحياة على كوكبنا كان مستحيلا لولا مشاركة المذنبات والنيازك التي سقطت عليه. وشارك الباحث عمله في الاجتماع السنوي 125 للجمعية الجيولوجية الأمريكية، الذي عقد في 31 أكتوبر في دنفر، كولورادو.

وقال مؤلف العمل، أستاذ علوم الأرض في جامعة تكساس التقنية (TTU) وأمين متحف علم الحفريات بالجامعة، سانكار تشاترجي، إنه توصل إلى هذا الاستنتاج بعد تحليل المعلومات حول التاريخ الجيولوجي المبكر لكوكبنا ومقارنة ذلك البيانات مع نظريات مختلفة للتطور الكيميائي.

ويعتقد الخبير أن هذا النهج يجعل من الممكن شرح واحدة من أكثر الفترات الخفية وغير المدروسة بشكل كامل في تاريخ كوكبنا. ووفقا للعديد من الجيولوجيين، فإن الجزء الأكبر من "القصف" الفضائي، الذي شاركت فيه المذنبات والنيازك، حدث قبل حوالي 4 مليارات سنة. يعتقد تشاترجي أن الحياة الأولى على الأرض تشكلت في الحفر التي خلفتها النيازك والمذنبات المتساقطة. وعلى الأرجح حدث ذلك خلال فترة "القصف العنيف المتأخر" (قبل 3.8-4.1 مليار سنة)، عندما زاد تصادم الأجسام الفضائية الصغيرة مع كوكبنا بشكل حاد. في ذلك الوقت، كانت هناك عدة آلاف من حالات سقوط المذنب. ومن المثير للاهتمام أن هذه النظرية مدعومة بشكل غير مباشر من خلال النموذج الجميل. ووفقا لها، فإن العدد الحقيقي للمذنبات والنيازك التي كان ينبغي أن تسقط على الأرض في ذلك الوقت يتوافق مع العدد الحقيقي للحفر الموجودة على القمر، والتي كانت بدورها بمثابة نوع من الدرع لكوكبنا ولم تسمح بالقصف الذي لا نهاية له لتدميرها.

ويرى بعض العلماء أن نتيجة هذا القصف هو استعمار الحياة في محيطات الأرض. ومع ذلك، تشير العديد من الدراسات حول هذا الموضوع إلى أن كوكبنا يحتوي على احتياطيات مياه أكثر مما ينبغي. ويعزى هذا الفائض إلى المذنبات التي جاءت إلينا من سحابة أورت، التي من المفترض أنها تبعد عنا سنة ضوئية واحدة.

ويشير تشاترجي إلى أن الفوهات التي أحدثتها هذه الاصطدامات كانت مملوءة بالمياه الذائبة من المذنبات نفسها، بالإضافة إلى وحدات البناء الكيميائية اللازمة لتكوين كائنات حية بسيطة. في الوقت نفسه، يعتقد العالم أن تلك الأماكن التي لم تظهر فيها الحياة حتى بعد هذا القصف، تبين أنها غير مناسبة لذلك.

"عندما تشكلت الأرض قبل حوالي 4.5 مليار سنة، لم تكن مناسبة على الإطلاق لظهور الكائنات الحية عليها. "لقد كان مرجلًا حقيقيًا يغلي من البراكين والغازات الساخنة السامة والنيازك التي تتساقط عليه باستمرار" ، كما كتبت مجلة AstroBiology الإلكترونية نقلاً عن العالم.

"وبعد مليار عام، أصبح كوكبًا هادئًا وسلميًا، غنيًا باحتياطيات ضخمة من المياه، ويسكنه ممثلون مختلفون للحياة الميكروبية - أسلاف جميع الكائنات الحية."

كان من الممكن أن تنشأ الحياة على الأرض بفضل الطين

توصلت مجموعة من العلماء بقيادة دان لوه من جامعة كورنيل إلى فرضية مفادها أن الطين العادي يمكن أن يكون بمثابة مكثف للجزيئات الحيوية القديمة.

في البداية، لم يكن الباحثون مهتمين بمشكلة أصل الحياة، بل كانوا يبحثون عن طريقة لزيادة كفاءة أنظمة تخليق البروتين الخالية من الخلايا. وبدلاً من السماح للحمض النووي والبروتينات الداعمة له بالطفو بحرية في خليط التفاعل، حاول العلماء إجبارهم على التحول إلى جزيئات هيدروجيل. هذا الهيدروجيل، مثل الإسفنج، يمتص خليط التفاعل، ويمتص الجزيئات الضرورية، ونتيجة لذلك، يتم قفل جميع المكونات الضرورية في حجم صغير - على غرار ما يحدث في الخلية.

ثم حاول مؤلفو الدراسة استخدام الطين كبديل هيدروجيل غير مكلف. تبين أن جزيئات الطين تشبه جزيئات الهيدروجيل، لتصبح نوعًا من المفاعلات الدقيقة لتفاعل الجزيئات الحيوية.

بعد تلقي مثل هذه النتائج، لم يستطع العلماء إلا أن يتذكروا مشكلة أصل الحياة. يمكن لجزيئات الطين، بفضل قدرتها على امتصاص الجزيئات الحيوية، أن تكون في الواقع بمثابة المفاعلات الحيوية الأولى للجزيئات الحيوية الأولى، قبل أن تكتسب الأغشية. وتدعم هذه الفرضية أيضًا حقيقة أن ترشيح السيليكات والمعادن الأخرى من الصخور لتكوين الطين بدأ، وفقًا للتقديرات الجيولوجية، قبل أن تبدأ أقدم الجزيئات الحيوية في الاتحاد في الخلايا الأولية، وفقًا لعلماء الأحياء.

في الماء، أو بشكل أكثر دقة في المحلول، يمكن أن يحدث القليل، لأن العمليات في المحلول فوضوية تمامًا، وجميع المركبات غير مستقرة على الإطلاق. يعتبر العلم الحديث الطين - أو بالأحرى سطح جزيئات المعادن الطينية - بمثابة مصفوفة يمكن أن تتشكل عليها البوليمرات الأولية. ولكن هذه ليست سوى واحدة من فرضيات عديدة، ولكل منها نقاط القوة والضعف الخاصة بها. ولكن لمحاكاة أصل الحياة على نطاق كامل، عليك حقًا أن تكون الله. على الرغم من أن المقالات التي تحمل عناوين "بناء الخلية" أو "نمذجة الخلية" تظهر بالفعل في الغرب اليوم. على سبيل المثال، يحاول الآن جيمس زوستاك، أحد آخر الحائزين على جائزة نوبل، إنشاء نماذج خلايا فعالة تتكاثر من تلقاء نفسها، فتعيد إنتاج نوعها الخاص.

بكان هناك وقت - منذ ملايين السنين - لم تكن هناك كائنات حية على الأرض. لكن منذ فترة معينة من تاريخ كوكبنا - الأرض - تظهر الكائنات الحية. لقد ولدوا في البحر.

من خلال الحفر في الغرينيات على ضفاف النهر أو على منحدر جبلي، يمكنك أحيانًا العثور على مطبوعات أو بقايا متحجرة لحيوانات مختلفة ليست من بين تلك التي تعيش اليوم. ومن بين هذه المخلوقات الأحفورية، كان أقدم سكان البحر.

الماء جزء لا يتجزأ من جسم الكائنات الحية. يحتوي الدم والعضلات والدهون والدماغ وحتى العظام على الماء بكميات كبيرة. عادة، يشكل الماء 65-75% من وزن جسم الكائن الحي. يحتوي جسم بعض الحيوانات البحرية، مثل قناديل البحر، على 97-98% من الماء. جميع العمليات التي تحدث في جسم الحيوانات والنباتات تحدث فقط بمشاركة المحاليل المائية. بدون الماء الحياة مستحيلة.

ومن المهم أيضًا أن يحافظ الجسم على جسمه في الفضاء. على الأرض هذه مهمة صعبة للغاية. البيئة الجوية نادرة للغاية. للبقاء على الأرض، يجب أن يكون لديك تكيفات خاصة - أطراف قوية أو جذور قوية. أكبر حيوان على الأرض هو الفيل. لكن الحوت أثقل 40 مرة من الفيل. إذا بدأ مثل هذا الحيوان الضخم في التحرك على الأرض، فسوف يموت ببساطة، غير قادر على تحمل وزنه. لن يكون الجلد السميك ولا الأضلاع الضخمة بمثابة دعم كافٍ لهذه الذبيحة التي يبلغ وزنها 100 طن. إنها مسألة مختلفة تمامًا في الماء. يعلم الجميع أنه في الماء يمكنك بسهولة رفع حجر ثقيل، والذي بالكاد يمكنك تحريكه من مكانه على الأرض. يحدث هذا لأن كل جسم في الماء يفقد من وزنه نفس وزن الماء الذي يزيحه. ولهذا السبب، يتعين على الحوت أن يبذل جهدًا أقل بعشر مرات للتحرك في الماء مما يحتاجه هذا العملاق على الأرض. ويكتسب جسمها، المدعوم بالمياه من جميع الجهات، قدرة كبيرة على الطفو، كما أن الحيتان، على الرغم من وزنها الهائل، تستطيع قطع مسافات هائلة بسرعة كبيرة. تعيش أكبر النباتات أيضًا في البحر. يصل طول طحالب Macrocystis إلى 150-200 متر. على الأرض، مثل هذه العمالقة نادرة حتى بين الأشجار. يدعم الماء كتلة ضخمة من هذه الطحالب. للالتصاق بالأرض، لا يتطلب الأمر جذورًا قوية، مثل النباتات البرية.

بالإضافة إلى ذلك، تكون درجة الحرارة في البحر أكثر ثباتًا منها في الهواء. وهذا مهم للغاية، لأنك لا تحتاج إلى طلب الحماية من البرد في الشتاء، ومن الحرارة في الصيف. وعلى الأرض يصل الفرق بين درجات حرارة الهواء في الشتاء والصيف إلى 80-90 درجة في بعض المناطق. في عدد من الأماكن في سيبيريا، تصل درجات الحرارة في الصيف إلى 35-40 درجة مئوية، وفي الشتاء هناك صقيع تصل إلى 50-55 درجة. في الماء، عادة لا تتجاوز الاختلافات الموسمية في درجات الحرارة 20 درجة. ولحماية نفسها من البرد، تُغطى الحيوانات البرية لفصل الشتاء بفراء رقيق وطبقة من الدهون تحت الجلد، وتدخل في سبات في أوكار وجحور. من الصعب على النباتات التعامل مع التربة المتجمدة. ولهذا السبب، في فصل الشتاء البارد بشكل خاص، تموت الطيور والحيوانات وغيرها من الحيوانات البرية بأعداد كبيرة، وتتجمد الأشجار أيضًا.

يجد سكان البحر أنفسهم في ظروف مختلفة. مع بداية الصقيع، يبدأ الماء في التجميد. الجليد أخف من الماء. طبقة سميكة من الجليد والثلج تمنع البرد من اختراق الماء. مثل معطف الفرو الدافئ يغطي جليد البركة من التجمد إلى القاع. وحتى في القطب الشمالي البارد، حيث يطفو الجليد دائمًا ويكون الطقس باردًا معظم أيام السنة، فإن البحر لا يتجمد حتى القاع. البحيرات والأنهار الكبيرة لا تتجمد أيضًا. وتتجمد التربة في القطب الشمالي إلى عشرات الأمتار وتتشكل التربة الصقيعية. حتى النبات المتواضع يمكن أن يتجذر هنا بصعوبة.

مع ظهور الصقيع، يذهب جميع سكان الأحياء المائية إلى الأعماق. هنا، لا تختلف ظروفهم المعيشية كثيراً في هذا الوقت القاسي من العام عن فترة الصيف. ساهمت هذه الظروف المعيشية المواتية في البحر في تطوير أكبر تنوع للكائنات الحية التي تعيش في البحر. حتى الآن، تعتبر الحيوانات البحرية أكثر ثراءً وتنوعًا من تلك الموجودة على الأرض.

نشأت الحياة في مياه البحر الدافئة الغنية بالملح. مرت قرون وآلاف السنين. أصبحت الحياة في البحر أكثر تنوعًا ووفرة. بدأت بعض الأنواع الحيوانية تحل محل أنواع أخرى. أجبر النضال من أجل الوجود البعض على النزول تدريجياً إلى الشاطئ والعيش على الشاطئ وسكن الأرض. وفي الوقت نفسه، طوروا تكيفات مختلفة للحياة في الهواء. تحسنت الحيوانات والنباتات البرية تدريجياً، واكتسبت مظهراً حديثاً. لا تزال عملية استعمار الأرض بواسطة الحيوانات المائية جارية. على شاطئ البحر يمكنك في كثير من الأحيان رؤية حيوانات مختلفة ملتصقة بالصخور الساحلية. عندما ينحسر المد، يغلقون أبواب قذائفهم بإحكام. قطرات الماء المتبقية داخل الصمامات تمنع الخياشيم من الجفاف وتسمح لهذه الحيوانات البحرية بالتنفس أثناء انخفاض المد. وعندما تعود المياه أثناء ارتفاع المد، تنفتح قليلاً وتبدأ في السماح بدخول المياه العذبة، وتحمل الغذاء والأكسجين للتنفس. تزحف الأسماك القافزة إلى شاطئ البحر. يمكنهم الزحف لفترة طويلة على طول الصخور الساحلية وعلى طول جذور الأشجار المكشوفة على سطح الأرض. حتى أن هذه الأسماك تصطاد الحشرات في الهواء. لكنهم لا يستطيعون العيش على الشاطئ لفترة طويلة. يتنفسون من خلال الخياشيم، وبدون الماء تجف الخياشيم ويتوقف التنفس.

من هذه الأمثلة يمكن للمرء أن يتخيل كيف حدث الانتقال تدريجيًا إلى الحياة البرية لمختلف الحيوانات المائية.

ومن المهم أيضًا أن يحافظ الجسم على جسمه في الفضاء. على الأرض هذه مهمة صعبة للغاية. البيئة الجوية نادرة للغاية. للبقاء على الأرض، يجب أن يكون لديك تكيفات خاصة - أطراف قوية أو جذور قوية. أكبر حيوان على الأرض هو الفيل. لكن الحوت أثقل 40 مرة من الفيل. إذا بدأ مثل هذا الحيوان الضخم في التحرك على الأرض، فسوف يموت ببساطة، غير قادر على تحمل وزنه. لم يكن الجلد السميك ولا الأضلاع الضخمة كافية لدعم هذه الذبيحة التي يبلغ وزنها 100 طن. إنها مسألة مختلفة تمامًا في الماء. يعلم الجميع أنه في الماء يمكنك بسهولة رفع حجر ثقيل، والذي بالكاد يمكنك تحريكه من مكانه على الأرض. يحدث هذا لأن كل جسم في الماء يفقد من وزنه نفس وزن الماء الذي يزيحه. ولهذا السبب، يتعين على الحوت أن يبذل جهدًا أقل بعشر مرات للتحرك في الماء مما يحتاجه هذا العملاق على الأرض. ويكتسب جسمها، المدعوم بالمياه من جميع الجهات، قدرة كبيرة على الطفو، كما أن الحيتان، على الرغم من وزنها الهائل، تستطيع قطع مسافات هائلة بسرعة كبيرة. تعيش أكبر النباتات أيضًا في البحر. يصل طول طحالب Macrocystis إلى 150-200 متر. على الأرض، مثل هذه العمالقة نادرة حتى بين الأشجار. يدعم الماء كتلة ضخمة من هذه الطحالب. للالتصاق بالأرض، لا يتطلب الأمر جذورًا قوية، مثل النباتات البرية.

من المحتمل أن تكون الأرض قد تشكلت قبل 4.5 إلى 5 مليار سنة من سحابة عملاقة من الغبار الكوني. والتي تم ضغط جزيئاتها في كرة ساخنة. وانبعث منه بخار الماء إلى الغلاف الجوي، وسقط الماء من الغلاف الجوي على الأرض التي تبرد ببطء لملايين السنين على شكل أمطار. محيط ما قبل التاريخ تشكل في المنخفضات على سطح الأرض. فيه، منذ حوالي 3.8 مليار سنة، نشأت الحياة الأصلية.

هناك نظرية واحدة مقبولة على نطاق واسع حول هذا الموضوع. ووفقا له، تشكلت الأرض من سحب من الغبار الكوني تحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة في الطبيعة، والتي تم ضغطها في كرة. هرب بخار الماء الساخن من سطح هذه الكرة الحمراء الساخنة، ليغلفها بغطاء سحابي متواصل، ثم يبرد بخار الماء الموجود في السحب ببطء ويتحول إلى ماء، يهطل على شكل أمطار غزيرة متواصلة على السحب الساخنة المشتعلة. أرض. وتحول على سطحه مرة أخرى إلى بخار ماء وعاد إلى الغلاف الجوي. على مدار ملايين السنين، فقدت الأرض تدريجيًا الكثير من الحرارة لدرجة أن سطحها السائل بدأ يتصلب أثناء تبريده. هكذا تشكلت قشرة الأرض.

لقد مرت ملايين السنين، وانخفضت درجة حرارة سطح الأرض أكثر. توقفت مياه العواصف عن التبخر وبدأت تتدفق إلى برك ضخمة. وهكذا بدأ تأثير الماء على سطح الأرض. وبعد ذلك، بسبب انخفاض درجة الحرارة، حدث فيضان حقيقي. الماء، الذي تبخر سابقا في الغلاف الجوي وتحول إلى الجزء المكون منه، سقط باستمرار على الأرض من السحب مع الرعد والبرق. شيئًا فشيئًا، تراكمت المياه في أعمق المنخفضات على سطح الأرض، والتي لم يعد لديها الوقت لتتبخر تمامًا. كان هناك الكثير منه لدرجة أن محيط ما قبل التاريخ تشكل تدريجيًا على الكوكب. البرق ضرب السماء. لكن لم ير أحد هذا. ولم تكن هناك حياة على الأرض بعد. بدأ المطر المستمر في تآكل الجبال. تدفقت المياه منهم في الجداول الصاخبة والأنهار العاصفة. على مدى ملايين السنين، أدت تدفقات المياه إلى تآكل سطح الأرض بشكل عميق وظهرت الوديان في بعض الأماكن. انخفض محتوى الماء في الغلاف الجوي، وتراكم بشكل متزايد على سطح الكوكب. أصبح الغطاء السحابي المستمر أرق حتى يوم واحد لمست أول شعاع من الشمس الأرض. توقف المطر المستمر. كانت معظم الأراضي مغطاة بمحيط ما قبل التاريخ. جرفت المياه من طبقاتها العليا كمية هائلة من المعادن والأملاح القابلة للذوبان التي سقطت في البحر. وتبخر الماء منها بشكل مستمر، فتشكلت السحب، واستقرت الأملاح، ومع مرور الوقت حدث تملح تدريجي لمياه البحر. على ما يبدو، في ظل بعض الظروف التي كانت موجودة في العصور القديمة، تم تشكيل المواد التي نشأت منها أشكال بلورية خاصة. لقد نمت، مثل كل البلورات، وأدت إلى ظهور بلورات جديدة، والتي أضافت المزيد والمزيد من المواد لأنفسهم. كان ضوء الشمس وربما التفريغات الكهربائية القوية جدًا بمثابة مصدر للطاقة في هذه العملية. ربما نشأ أول سكان الأرض - بدائيات النوى، كائنات حية بدون نواة مشكلة، على غرار البكتيريا الحديثة - من هذه العناصر. لقد كانت لاهوائية، أي أنها لم تستخدم الأكسجين الحر للتنفس، وهو ما لم يكن موجودًا بعد في الغلاف الجوي. كان مصدر الغذاء بالنسبة لهم هو المركبات العضوية التي نشأت على الأرض التي لا تزال هامدة نتيجة التعرض للأشعة فوق البنفسجية من الشمس وتصريفات البرق والحرارة المتولدة أثناء الانفجارات البركانية. وكانت الحياة آنذاك موجودة في طبقة بكتيرية رقيقة في قاع الخزانات وفي الأماكن الرطبة. هذا العصر من تطور الحياة يسمى Archean. من البكتيريا، وربما بطريقة مستقلة تماما، نشأت كائنات صغيرة وحيدة الخلية - أقدم الأوليات.

ولا تزال تشكل أساس الحياة في البحار ومسطحات المياه العذبة. إنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر. هناك الآلاف والآلاف منهم في قطرة ماء من بركة صغيرة. بدأ تطور جميع أشكال الحياة الحيوانية مع أبسط الكائنات الحية وحيدة الخلية. في نهاية عصر البروتيروزويك، العصر التالي بعد العصر الأركي، منذ 1000 إلى 600 مليون سنة، كانت توجد بالفعل حيوانات غنية إلى حد ما: قنديل البحر، والأورام الحميدة، والديدان المسطحة، والرخويات وشوكيات الجلد.

تُظهر الصورة كائنات بدائية عاشت منذ ما يقرب من 600 - 570 مليون سنة في العصر الجيولوجي الكامبري، وهي الفترة الأولى من عصر الحياة القديمة. لقد تعرفنا عليها لأول مرة من خلال الحفريات التي اكتشفها الجيولوجيون الذين يدرسون جبال الكامبري في بريطانيا العظمى. ومن هنا يأتي اسم الفترة الجيولوجية من التاريخ.

لا توجد آثار للحيوانات والنباتات الأبسط التي سكنت البحر في نهاية عصر البروتيروزويك. لا يمكن إلا أن نفترض أن هذه كانت كائنات حية تتكون فقط من الأنسجة الرخوة، والتي تتحلل بسرعة كاملة بعد الموت. لم تكن هناك أسماك حقيقية في العصر الكامبري بعد، ولكن تجاويف الأمعاء، والإسفنج، والكائنات الأثرية المنقرضة الآن، والديدان المسطحة ومتعددة الأشواك، والقواقع، والحبار، وجراد البحر، وثلاثيات الفصوص كانت تعيش بالفعل. كان الأخير يشبه جراد البحر يصل طوله إلى 10 سم. في ذلك الوقت كانوا عمالقة حقيقيين، أكبر من جميع المخلوقات الأخرى. (لم تكن هناك حياة على الأرض في ذلك الوقت.) في نهاية العصر الكمبري، يبدو أن الحبليات الأولى، المشابهة للحبال الحديثة، ظهرت بالفعل. على مدى ملايين السنين التالية، تغيرت الحيوانات تدريجيا، وفي الفترة الجيولوجية التالية - السيلوري، التي بدأت منذ 500 - 400 مليون سنة، بالإضافة إلى العديد من ثلاثية الفصوص، ظهر سكان جدد في قاع البحر - العقارب البحرية.

في العمود المائي للبحر السيلوري، كانت الكائنات وحيدة الخلية وقناديل البحر تنجرف بشكل سلبي. وكانت القشريات وثلاثيات الفصوص والديدان والحيوانات المحمية بالأصداف، مثل ذوات الصدفتين والقواقع، تزحف على طول قاع البحر. فقط عدد قليل منهم يمكنهم السباحة. حتى الفقاريات الأولى، التي كانت تشبه الأسماك بالفعل في مظهرها، عاشت في قاع البحر. في السيلوري ظهرت "أسماك" غريبة في البحار والمياه العذبة - بدون فكين وزعانف مقترنة. وقد نجا أقاربهم، أسماك الجريث والجلكيات، حتى يومنا هذا. خلال العصر السيلوري، ظهرت بالفعل أول سمكة حقيقية. كان لهؤلاء السباحين الشبيهين بأسماك القرش جسم انسيابي مغطى بالصدفة وزعانف وفم ذو فك متحرك يشبه المنقار ومبطن بأسنان حادة. منذ حوالي 450 مليون سنة، ظهرت الفقاريات الأولى في العصر السيلوري - الأسماك. كان جسد أحد أقدمها - السيفالاسبيس - مغطى بقشور مدرعة، والرأس بقشرة عظمية. على ما يبدو، كان سيفالاسبيس سباحا فقيرا. على مدى ملايين السنين في نفس الفترة الجيولوجية، تطورت فئتان كبيرتان من الأسماك - الغضروفية والعظمية (الأسماك الرئوية، وفصية الزعانف، وشعاعية الزعانف). والغضروفي، أي الذي له هيكل غضروفي، يشمل أسماك القرش والشفنينيات. وفي المقابل، يتكون الهيكل العظمي للأسماك العظمية جزئيًا أو كليًا من أنسجة عظمية. تشمل الأسماك العظمية تقريبًا جميع الأسماك التجارية التي نعرفها: الرنجة، والسمك المفلطح، وسمك القد والماكريل، والكارب، والبايك وغيرها الكثير. في المجموع، هناك 20 ألف نوع من الأسماك على الأرض اليوم، ولا يسكنون البحار فحسب، بل أيضا المسطحات المائية الأخرى.

قبل 400 مليون سنة، أفسح العصر السيلوري المجال للعصر الجيولوجي الديفوني، الذي استمر حوالي 60 مليون سنة. ثم ظهرت النباتات الأولى على الأرض - الأشنات التي نمت على ضفاف الخزانات المبللة. خلال العصر الديفوني، تطورت منها أشكال أخرى، بما في ذلك النباتات العليا الأولى - السرخس وذيل الحصان. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت جميع الحيوانات تتنفس في السابق الأكسجين المذاب في الماء فقط، فقد تعلم البعض منهم الآن استخراجه من الهواء. من المحتمل أن هذه الحيوانات البرية الأولى - الديدان الألفية والعقارب والحشرات البدائية عديمة الأجنحة - عاشت بالقرب من الماء. كان سلف جميع الفقاريات البرية عبارة عن سمكة ذات زعانف فصية ذات زعانف صدرية وبطنية تشبه المخلب. تدريجيًا، طورت الأسماك ذات الزعانف الفصية أطرافًا علوية وسفلية حقيقية، ومع مرور الوقت ظهرت البرمائيات (البرمائيات) والزواحف (الزواحف).

كيف نعرف كيف كانت تبدو الحيوانات القديمة؟

إن جميع التغيرات التي مرت بها الأرض منذ تكوين قشرتها تتم دراستها من خلال الجيولوجيا التاريخية. يحدد العلماء عمر الطبقات الجيولوجية من خلال الحفريات - بقايا الحيوانات والنباتات القديمة، حيث كان لكل عصر ممثلين مميزين للنباتات والحيوانات. علم الحفريات هو دراسة الحفريات. يدرس علماء الحفريات البقايا الأحفورية للكائنات الحية القديمة ويستعيدون مظهر الحيوانات المنقرضة. عندما ماتت الكائنات الحية في المحيط ما قبل التاريخ، غرقت إلى القاع، حيث كانت مغطاة بالطمي أو الرمال التي تجلبها الأنهار. على مدى ملايين السنين، انضغطت التربة الطينية، مع البقايا المدفونة تحتها، وتحولت إلى حجر. وكانت الأنسجة الرخوة للحيوانات متحللة تمامًا، لكن البصمة بقيت. غالبًا ما يتم الحفاظ على أصداف الرخويات الصلبة أو أصداف القشريات سليمة. خلال التطور التاريخي للأرض، تم دفع قاع البحر بشكل متكرر إلى ارتفاعات كبيرة تحت تأثير القوى الجبارة والجزء الداخلي المنصهر للكوكب وأصبح جزءًا من الأرض. يعثر الباحثون على بقايا وبصمات حيوانات قديمة مطمورة في الصخور ويستخدمونها لدراسة العمليات الجيولوجية. بالنسبة للعلماء، فإن طبقات الصخور تشبه صفحات كتاب يحتوي على العديد من الرسومات، وتحتاج فقط إلى فك تشفير "النص" بشكل صحيح لفهم كيفية تطور الحياة على هذا الكوكب. ترسبت طبقات من الرمل والطمي المحتوية على الحفريات فوق بعضها البعض على مدى ملايين السنين. هذه هي الطريقة التي تم بها ضغطها: كلما كانت الطبقات الأقدم أقل، كانت الطبقات اللاحقة أعلى. ومن خلال تجميع المعلومات حول الطبقات التي تهيمن عليها أنواع معينة من الحفريات، تعلم العلماء تحديد الزمن الجيولوجي الذي تنتمي إليه. بعد ذلك، من السهل جدًا تحديد عمر الصخرة الجيولوجية التي تم العثور عليها من خلال الحفريات الموجودة.

يعد جراند كانيون لنهر كولورادو في ولاية أريزونا الأمريكية أحد الأماكن القليلة التي تم فيها الحفاظ على سجل حجري ضخم وسهل القراءة للحياة على هذا الكوكب. هنا يقطع النهر طبقة من الصخور الرسوبية - الحجر الجيري والحجر الرملي والصخر الزيتي - إلى عمق 1800 متر، ويشكل النهر وادًا، أي واديًا عميقًا به منحدرات شديدة الانحدار وقاع ضيق، مما يؤدي إلى تآكل قاع النهر. البحر القديم. ارتفع ببطء شديد وبالتساوي. لم يحدث هنا بناء الجبال، الذي يصاحبه دائمًا تحولات عملاقة وصدوع في الصخور. ولذلك، فإن تسلسل حدوث الصخور الجيولوجية لم يتغير تقريبا. ومن خلال دراسة حفريات طبقات المنحدر الحاد، يمكنك تتبع جميع التغيرات التي حدثت في عالم الحيوان في البحر القديم على مدى مئات الملايين من السنين.

تم إعداد المادة باستخدام دار نشر كتاب "برج الحوت" سلوفو

بوابة البناء. صقل مهاراتنا