Woda jest integralną częścią ciała istot żywych. Krew, mięśnie, tłuszcz, mózg, a nawet kości zawierają wodę w dużych ilościach. Zazwyczaj woda stanowi 65-75% masy ciała żywego organizmu. Ciało niektórych zwierząt morskich, np. meduz, zawiera nawet 97–98% wody. Wszystkie procesy zachodzące w organizmie zwierząt i roślin zachodzą wyłącznie przy udziale roztworów wodnych. Bez wody życie jest niemożliwe.

Pierwszą troską powstającego organizmu jest odżywianie. Dużo trudniej jest znaleźć pożywienie na lądzie niż na morzu. Rośliny lądowe muszą mieć długie korzenie, aby pozyskać wodę i rozpuszczone w nich składniki odżywcze. Zwierzęta zdobywają pożywienie z wielkim wysiłkiem. Inaczej jest na morzu. W słonej wodzie morskiej rozpuszczonych jest wiele składników odżywczych. W ten sposób rośliny morskie są otoczone ze wszystkich stron pożywką i łatwo ją wchłaniają.

Równie ważne jest, aby ciało utrzymywało swoje ciało w przestrzeni. Na lądzie jest to bardzo trudne zadanie. Środowisko powietrzne jest bardzo rzadkie. Aby utrzymać się na ziemi, musisz mieć specjalne urządzenia - mocne kończyny lub mocne korzenie. Na lądzie największym zwierzęciem jest słoń. Ale wieloryb jest 40 razy cięższy od słonia. Gdyby tak ogromne zwierzę zaczęło poruszać się po lądzie, po prostu umarłoby, nie mogąc wytrzymać własnego ciężaru. Ani gruba skóra, ani masywne żebra nie byłyby wystarczającym podparciem dla tego 100-tonowego tuszy. W wodzie jest zupełnie inaczej. Każdy wie, że w wodzie można z łatwością podnieść ciężki kamień, którego na lądzie prawie nie da się ruszyć z miejsca. Dzieje się tak, ponieważ każde ciało znajdujące się w wodzie traci na wadze tyle, ile waży woda, którą wypiera. Dlatego wieloryb musi włożyć 10 razy mniej wysiłku, aby poruszać się w wodzie, niż ten olbrzym potrzebowałby na lądzie. Jego ciało, wsparte ze wszystkich stron wodą, nabiera dużej pływalności, a wieloryby, pomimo ogromnej wagi, mogą z dużą prędkością pokonywać ogromne odległości. Największe rośliny żyją także w morzu. Algi Macrocystis osiągają długość 150-200 metrów. Na ziemi tacy olbrzymy są rzadkością nawet wśród drzew. W wodzie utrzymuje się ogromna masa tych glonów. Aby przyczepić się do podłoża, nie wymaga mocnych korzeni, jak rośliny lądowe.

Ponadto temperatura w morzu jest bardziej stała niż w powietrzu. Jest to bardzo ważne, ponieważ nie trzeba szukać ochrony przed zimnem zimą i upałem latem. Na lądzie różnica temperatur powietrza zimą i latem sięga w niektórych obszarach 80–90 stopni. W wielu miejscach na Syberii temperatury latem sięgają 35-40 stopni Celsjusza, a zimą mrozy dochodzą do 50-55 stopni. W wodzie sezonowe różnice temperatur zwykle nie przekraczają 20 stopni. Aby chronić się przed zimnem, zwierzęta lądowe okrywają się na zimę puszystym futrem i warstwą podskórnego tłuszczu, a następnie hibernują w norach i norach. Roślinom trudno jest poradzić sobie z zamarzniętą glebą. Dlatego podczas szczególnie mroźnej zimy ptaki, zwierzęta i inne zwierzęta lądowe giną masowo, a drzewa również zamarzają.

Pochodzenie życia na Ziemi jest jednym z najtrudniejszych, a jednocześnie istotnych i interesujących zagadnień współczesnych nauk przyrodniczych.

Ziemia powstała prawdopodobnie 4,5-5 miliardów lat temu z gigantycznej chmury kosmicznego pyłu. którego cząstki zostały sprasowane w gorącą kulę. Para wodna wydostała się z niej do atmosfery, a woda przez miliony lat spadała z atmosfery na powoli stygnącą Ziemię w postaci deszczu. Prehistoryczny ocean powstał w zagłębieniach powierzchni ziemi. Pierwotne życie powstało w nim około 3,8 miliarda lat temu.

Pojawienie się życia na Ziemi

Jak powstała sama planeta i jak pojawiły się na niej morza? Istnieje jedna powszechnie akceptowana teoria na ten temat. Według niej Ziemia powstała z obłoków kosmicznego pyłu zawierających wszystkie pierwiastki chemiczne znane w przyrodzie, które zostały sprasowane w kulę. Gorąca para wodna uciekła z powierzchni tej rozpalonej do czerwoności kuli, otulając ją ciągłą pokrywą chmur. Para wodna w chmurach powoli ostygła i zamieniła się w wodę, która opadała w postaci obfitych, ciągłych deszczy na wciąż gorące, płonące. Ziemia. Na swojej powierzchni ponownie zamienił się w parę wodną i powrócił do atmosfery. Przez miliony lat Ziemia stopniowo traciła tak dużo ciepła, że ​​jej płynna powierzchnia zaczęła twardnieć w miarę ochładzania. W ten sposób powstała skorupa ziemska.

Minęły miliony lat, a temperatura powierzchni Ziemi spadła jeszcze bardziej. Woda deszczowa przestała parować i zaczęła spływać w ogromne kałuże. W ten sposób rozpoczął się wpływ wody na powierzchnię ziemi. A potem, w wyniku spadku temperatury, nastąpiła prawdziwa powódź. Woda, która wcześniej wyparowała do atmosfery i zamieniła się w jej składnik, nieustannie opadała na Ziemię, z grzmotami i błyskawicami, z chmur spadały potężne deszcze.

Stopniowo woda gromadziła się w najgłębszych zagłębieniach powierzchni ziemi, która nie miała już czasu na całkowite odparowanie. Było go tak dużo, że stopniowo na planecie utworzył się prehistoryczny Ocean. Błyskawica przeszyła niebo. Ale nikt tego nie widział. Na Ziemi nie było jeszcze życia. Ciągły deszcz zaczął powodować erozję gór. Woda płynęła z nich hałaśliwymi strumieniami i burzliwymi rzekami. Przez miliony lat przepływy wody spowodowały głęboką erozję powierzchni ziemi i w niektórych miejscach pojawiły się doliny. Zawartość wody w atmosferze spadła i coraz więcej gromadzi się na powierzchni planety.

Ciągłe zachmurzenie stawało się coraz cieńsze, aż pewnego pięknego dnia pierwszy promień słońca dotknął Ziemi. Ustał ciągły deszcz. Większą część lądu pokrywał prehistoryczny Ocean. Z górnych warstw woda wymyła ogromną ilość rozpuszczalnych minerałów i soli, które dostały się do morza. Woda z niej stale parowała, tworząc chmury, a sole osiadały, a z biegiem czasu następowało stopniowe zasolenie wody morskiej. Najwyraźniej w pewnych warunkach istniejących w czasach starożytnych powstały substancje, z których powstały specjalne formy krystaliczne. Rosły, jak wszystkie kryształy, i dawały początek nowym kryształom, które dodawały do ​​siebie coraz więcej substancji.

Źródłem energii w tym procesie było światło słoneczne i być może bardzo silne wyładowania elektryczne. Być może z takich pierwiastków powstali pierwsi mieszkańcy Ziemi - prokarioty, organizmy bez uformowanego jądra, podobne do współczesnych bakterii. Były beztlenowcami, czyli nie wykorzystywały do ​​oddychania wolnego tlenu, który jeszcze nie istniał w atmosferze. Źródłem pożywienia dla nich były związki organiczne, które powstały na martwej jeszcze Ziemi w wyniku narażenia na promieniowanie ultrafioletowe Słońca, wyładowania atmosferyczne i ciepło powstające podczas erupcji wulkanów.

Życie istniało wówczas w cienkiej warstwie bakteryjnej na dnie zbiorników i w wilgotnych miejscach. Ta era rozwoju życia nazywa się Archaikiem. Z bakterii i być może w całkowicie niezależny sposób powstały maleńkie organizmy jednokomórkowe - najstarsze pierwotniaki.

Jak wyglądała pierwotna Ziemia?

Przenieśmy się szybko do czasów sprzed 4 miliardów lat. Atmosfera nie zawiera wolnego tlenu; występuje jedynie w postaci tlenków. Prawie żadnych dźwięków poza świstem wiatru, sykiem wody wybuchającej lawą i uderzeniami meteorytów w powierzchnię Ziemi. Żadnych roślin, żadnych zwierząt, żadnych bakterii. Może tak wyglądała Ziemia, gdy pojawiło się na niej życie? Choć problem ten od dawna interesuje wielu badaczy, ich opinie na ten temat są bardzo zróżnicowane. Skały mogły wskazywać na ówczesne warunki na Ziemi, jednak dawno temu uległy zniszczeniu w wyniku procesów geologicznych i ruchów skorupy ziemskiej.

Teorie pochodzenia życia na Ziemi

W tym artykule omówimy pokrótce kilka hipotez dotyczących pochodzenia życia, odzwierciedlających współczesne idee naukowe. Według Stanleya Millera, znanego eksperta w dziedzinie pochodzenia życia, o pochodzeniu życia i początkach jego ewolucji możemy mówić od momentu, gdy cząsteczki organiczne samoorganizowały się w struktury zdolne do samoreprodukcji . Rodzi to jednak inne pytania: jak powstały te cząsteczki; dlaczego mogły się rozmnażać i łączyć w struktury, które dały początek żywym organizmom; jakie warunki są do tego potrzebne?

Istnieje kilka teorii na temat pochodzenia życia na Ziemi. Przykładowo jedna z wieloletnich hipotez głosi, że został on przywieziony na Ziemię z kosmosu, jednak nie ma na to jednoznacznych dowodów. Ponadto życie, które znamy, jest zaskakująco przystosowane do istnienia właśnie w warunkach ziemskich, zatem gdyby powstało poza Ziemią, znajdowałoby się na planecie typu ziemskiego. Większość współczesnych naukowców wierzy, że życie powstało na Ziemi, w jej morzach.

Teoria biogenezy

W rozwoju doktryn o pochodzeniu życia znaczące miejsce zajmuje teoria biogenezy - pochodzenia istot żywych wyłącznie z istot żywych. Wielu uważa to jednak za nie do utrzymania, ponieważ zasadniczo przeciwstawia to, co żywe, temu, co nieożywione i potwierdza odrzuconą przez naukę ideę wieczności życia. Abiogeneza - idea pochodzenia istot żywych od istot nieożywionych - jest początkową hipotezą współczesnej teorii pochodzenia życia. W 1924 roku słynny biochemik A.I. Oparin zasugerował, że przy silnych wyładowaniach elektrycznych w atmosferze ziemskiej, która 4-4,5 miliarda lat temu składała się z amoniaku, metanu, dwutlenku węgla i pary wodnej, mogły powstać najprostsze związki organiczne niezbędne do powstania życie. Przewidywania akademika Oparina spełniły się. W 1955 roku amerykański badacz S. Miller, przepuszczając ładunki elektryczne przez mieszaninę gazów i par, otrzymał najprostsze kwasy tłuszczowe, mocznik, kwas octowy i mrówkowy oraz kilka aminokwasów. Tak więc w połowie XX wieku przeprowadzono eksperymentalnie abiogenną syntezę substancji białkowych i innych substancji organicznych w warunkach odtwarzających warunki prymitywnej Ziemi.

Teoria panspermii

Teoria panspermii zakłada możliwość przenoszenia związków organicznych i zarodników mikroorganizmów z jednego ciała kosmicznego do drugiego. Ale w ogóle nie odpowiada na pytanie: jak powstało życie we Wszechświecie? Istnieje potrzeba uzasadnienia pojawienia się życia w tym punkcie Wszechświata, którego wiek zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu ogranicza się do 12-14 miliardów lat. Wcześniej nie było nawet cząstek elementarnych. A jeśli nie ma jąder i elektronów, nie ma substancji chemicznych. Następnie w ciągu kilku minut pojawiły się protony, neutrony, elektrony i materia weszła na ścieżkę ewolucji.

Na poparcie tej teorii wykorzystuje się wielokrotne obserwacje UFO, malowidła naskalne przedstawiające obiekty przypominające rakiety i „astronautów” oraz raporty o rzekomych spotkaniach z kosmitami. Badając materiały meteorytów i komet, odkryto w nich wiele „prekursorów życia” - substancji takich jak cyjanogeny, kwas cyjanowodorowy i związki organiczne, które mogły odegrać rolę „nasion”, które spadły na gołą Ziemię.

Zwolennikami tej hipotezy byli laureaci Nagrody Nobla F. Crick i L. Orgel. F. Crick oparł się na dwóch pośrednich dowodach: uniwersalności kodu genetycznego: konieczności prawidłowego metabolizmu molibdenu u wszystkich żywych istot, co jest obecnie niezwykle rzadkie na naszej planecie.

Powstanie życia na Ziemi nie jest możliwe bez meteorytów i komet

Badacz z Texas Tech University po przeanalizowaniu ogromnej ilości zebranych informacji wysunął teorię dotyczącą tego, jak życie mogłoby powstać na Ziemi. Naukowiec jest przekonany, że pojawienie się wczesnych form najprostszego życia na naszej planecie byłoby niemożliwe bez udziału spadających na nią komet i meteorytów. Naukowiec podzielił się swoją pracą na 125. dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego, które odbyło się 31 października w Denver w Kolorado.

Autor pracy, profesor nauk o Ziemi na Texas Tech University (TTU) i kustosz uniwersyteckiego muzeum paleontologii, Sankar Chatterjee, powiedział, że doszedł do takiego wniosku po przeanalizowaniu informacji na temat wczesnej historii geologicznej naszej planety i porównaniu dane dotyczące różnych teorii ewolucji chemicznej.

Ekspert uważa, że ​​takie podejście pozwala wyjaśnić jeden z najbardziej ukrytych i nie do końca zbadanych okresów w historii naszej planety. Według wielu geologów większość kosmicznych „bombardowań”, w których brały udział komety i meteoryty, miała miejsce około 4 miliardów lat temu. Chatterjee uważa, że ​​najwcześniejsze życie na Ziemi powstało w kraterach pozostawionych przez spadające meteoryty i komety. I najprawdopodobniej stało się to w okresie „późnego ciężkiego bombardowania” (3,8–4,1 miliarda lat temu), kiedy zderzenie małych obiektów kosmicznych z naszą planetą gwałtownie wzrosło. W tamtym czasie odnotowano kilka tysięcy przypadków spadków komet. Co ciekawe, teoria ta jest pośrednio wspierana przez Model Nicejski. Według niej rzeczywista liczba komet i meteorytów, które powinny w tym czasie spaść na Ziemię, odpowiada rzeczywistej liczbie kraterów na Księżycu, co z kolei stanowiło swego rodzaju tarczę dla naszej planety i nie pozwalało na niekończące się bombardowania aby to zniszczyć.

Niektórzy naukowcy sugerują, że efektem tego bombardowania jest kolonizacja życia w oceanach Ziemi. Jednak kilka badań na ten temat wskazuje, że nasza planeta ma więcej zasobów wody, niż powinna. A nadmiar ten przypisuje się kometom, które przybyły do ​​nas z Obłoku Oorta, który rzekomo znajduje się rok świetlny od nas.

Chatterjee wskazuje, że kratery powstałe w wyniku tych zderzeń zostały wypełnione stopioną wodą z samych komet, a także niezbędnymi chemicznymi cegiełkami potrzebnymi do powstania prostych organizmów. Jednocześnie naukowiec uważa, że ​​miejsca, w których życie nie pojawiło się nawet po takim bombardowaniu, po prostu okazały się do tego nieodpowiednie.

„Kiedy Ziemia powstawała około 4,5 miliarda lat temu, zupełnie nie nadawała się do pojawienia się na niej żywych organizmów. To był prawdziwy wrzący kocioł wulkanów, trującego gorącego gazu i nieustannie spadających na niego meteorytów” – pisze internetowy magazyn AstroBiology, cytując naukowca.

„A po miliardzie lat stała się cichą i spokojną planetą, bogatą w ogromne zasoby wody, zamieszkaną przez różnych przedstawicieli życia mikrobiologicznego - przodków wszystkich żywych istot”.

Życie na Ziemi mogło powstać dzięki glinie

Grupa naukowców pod przewodnictwem Dana Luo z Cornell University postawiła hipotezę, że zwykła glinka może służyć jako koncentrator starożytnych biomolekuł.

Początkowo badaczy nie zajmował problem pochodzenia życia - szukali sposobu na zwiększenie wydajności bezkomórkowych układów syntezy białek. Zamiast pozwolić, aby DNA i towarzyszące mu białka swobodnie unosiły się w mieszaninie reakcyjnej, naukowcy próbowali wtłoczyć je w cząsteczki hydrożelu. Hydrożel ten niczym gąbka wchłonął mieszaninę reakcyjną, zaabsorbował niezbędne cząsteczki, dzięki czemu wszystkie niezbędne składniki zostały zamknięte w małej objętości – podobnie jak to dzieje się w komórce.

Następnie autorzy badania próbowali zastosować glinkę jako niedrogi substytut hydrożelu. Cząstki glinki okazały się podobne do cząstek hydrożelu, stając się rodzajem mikroreaktorów do oddziałujących biomolekuł.

Otrzymawszy takie wyniki, naukowcy nie mogli nie przypomnieć sobie problemu pochodzenia życia. Cząstki gliny, dzięki swojej zdolności do pochłaniania biomolekuł, mogłyby w rzeczywistości służyć jako pierwsze bioreaktory dla pierwszych biomolekuł, zanim jeszcze uzyskają membrany. Hipotezę tę potwierdza także fakt, że wymywanie krzemianów i innych minerałów ze skał w celu utworzenia gliny rozpoczęło się, według szacunków geologicznych, tuż przed tym, jak zdaniem biologów najstarsze biomolekuły zaczęły łączyć się w protokomórki.

W wodzie, a dokładniej w roztworze, niewiele może się wydarzyć, ponieważ procesy w roztworze są całkowicie chaotyczne, a wszystkie związki są bardzo niestabilne. Współczesna nauka uważa glinę, a dokładniej powierzchnię cząstek minerałów ilastych, za matrycę, na której mogą tworzyć się pierwotne polimery. Ale to także tylko jedna z wielu hipotez, z których każda ma swoje mocne i słabe strony. Aby jednak w pełnej skali symulować pochodzenie życia, naprawdę trzeba być Bogiem. Chociaż na Zachodzie już dziś pojawiają się artykuły pod tytułem „Konstrukcja komórki” lub „Modelowanie komórki”. Na przykład jeden z ostatnich laureatów Nagrody Nobla, James Szostak, aktywnie próbuje obecnie stworzyć efektywne modele komórek, które samodzielnie się rozmnażają, odtwarzając swój własny rodzaj.

B Był czas – wiele milionów lat temu – kiedy na Ziemi nie było żadnych żywych stworzeń. Ale od pewnego okresu w historii naszej planety – Ziemi – pojawiają się organizmy żywe. Urodzili się w morzu.

Kopiąc w wykopaliskach na brzegach rzeki lub na zboczu góry, można czasami znaleźć odciski lub skamieniałe szczątki różnych zwierząt, które nie należą do tych żyjących dzisiaj. Wśród tych skamieniałych stworzeń najstarsi byli mieszkańcy mórz.

Woda jest integralną częścią ciała istot żywych. Krew, mięśnie, tłuszcz, mózg, a nawet kości zawierają wodę w dużych ilościach. Zazwyczaj woda stanowi 65–75% masy ciała żywego organizmu. Ciało niektórych zwierząt morskich, np. meduz, zawiera nawet 97–98% wody. Wszystkie procesy zachodzące w organizmie zwierząt i roślin zachodzą wyłącznie przy udziale roztworów wodnych. Bez wody życie jest niemożliwe.

Pierwszą troską powstającego organizmu jest odżywianie. Dużo trudniej jest znaleźć pożywienie na lądzie niż na morzu. Rośliny lądowe muszą mieć długie korzenie, aby pozyskać wodę i rozpuszczone w nich składniki odżywcze. Zwierzęta zdobywają pożywienie z wielkim wysiłkiem. Inaczej jest na morzu. W słonej wodzie morskiej rozpuszczonych jest wiele składników odżywczych. W ten sposób rośliny morskie są otoczone ze wszystkich stron pożywką i łatwo ją wchłaniają.

Równie ważne jest, aby ciało utrzymywało swoje ciało w przestrzeni. Na lądzie jest to bardzo trudne zadanie. Środowisko powietrzne jest bardzo rzadkie. Aby utrzymać się na ziemi, musisz mieć specjalne przystosowania - mocne kończyny lub mocne korzenie. Na lądzie największym zwierzęciem jest słoń. Ale wieloryb jest 40 razy cięższy od słonia. Gdyby tak ogromne zwierzę zaczęło poruszać się po lądzie, po prostu umarłoby, nie mogąc wytrzymać własnego ciężaru. Ani gruba skóra, ani masywne żebra nie byłyby wystarczającym podparciem dla tego 100-tonowego tuszy. W wodzie jest zupełnie inaczej. Każdy wie, że w wodzie można z łatwością podnieść ciężki kamień, którego na lądzie prawie nie da się ruszyć z miejsca. Dzieje się tak, ponieważ każde ciało znajdujące się w wodzie traci na wadze tyle, ile waży woda, którą wypiera. Dlatego wieloryb musi włożyć 10 razy mniej wysiłku, aby poruszać się w wodzie, niż ten olbrzym potrzebowałby na lądzie. Jego ciało, wsparte ze wszystkich stron wodą, nabiera dużej pływalności, a wieloryby, pomimo ogromnej wagi, mogą z dużą prędkością pokonywać ogromne odległości. Największe rośliny żyją także w morzu. Algi Macrocystis osiągają długość 150–200 metrów. Na ziemi tacy olbrzymy są rzadkością nawet wśród drzew. W wodzie utrzymuje się ogromna masa tych glonów. Aby przyczepić się do podłoża, nie wymaga mocnych korzeni, jak rośliny lądowe.

Ponadto temperatura w morzu jest bardziej stała niż w powietrzu. Jest to bardzo ważne, ponieważ nie trzeba szukać ochrony przed zimnem zimą i upałem latem. Na lądzie różnica temperatur powietrza zimą i latem sięga w niektórych obszarach 80–90 stopni. W wielu miejscach na Syberii temperatury latem sięgają 35–40 stopni Celsjusza, a zimą mrozy dochodzą do 50–55 stopni. W wodzie sezonowe różnice temperatur zwykle nie przekraczają 20 stopni. Aby chronić się przed zimnem, zwierzęta lądowe okrywają się na zimę puszystym futrem i warstwą podskórnego tłuszczu, a następnie hibernują w norach i norach. Roślinom trudno jest poradzić sobie z zamarzniętą glebą. Dlatego podczas szczególnie mroźnej zimy ptaki, zwierzęta i inne zwierzęta lądowe giną masowo, a drzewa również zamarzają.

Mieszkańcy morza znajdują się w różnych warunkach. Wraz z nadejściem mrozu woda zaczyna zamarzać. Lód jest lżejszy od wody. Gruba warstwa lodu i śniegu zapobiega przedostawaniu się zimna do wody. Jak ciepłe futro pokrywa lód stawu od zamarzania do dna. Nawet w zimnej Arktyce, gdzie lód zawsze pływa, a pogoda jest mroźna przez większą część roku, morze nie zamarza do dna. Duże jeziora i rzeki również nie zamarzają. Gleba w Arktyce zamarza do kilkudziesięciu metrów i tworzy się wieczna zmarzlina. Nawet bezpretensjonalna roślina może z trudem zakorzenić się tutaj.

Wraz z nadejściem mrozu wszyscy mieszkańcy wód schodzą w głębiny. Tutaj warunki życia o tej trudnej porze roku niewiele różnią się od warunków letnich. Te sprzyjające warunki życia na morzu przyczyniły się do rozwoju największej różnorodności organizmów żywych zamieszkujących morze. Do tej pory fauna morska jest znacznie bogatsza i bardziej różnorodna niż na lądzie.

Życie powstało w ciepłej, bogatej w sól wodzie morskiej. Minęły wieki i tysiąclecia. Życie na morzu stawało się coraz bardziej różnorodne i obfite. Niektóre gatunki zwierząt zaczęły wypierać inne. Walka o byt zmusiła niektórych do stopniowego zejścia na brzeg, zamieszkania na brzegu i zaludnienia lądu. Jednocześnie opracowali różne przystosowania do życia w powietrzu. Stopniowo udoskonalając się, zwierzęta i rośliny lądowe nabrały nowoczesnego wyglądu. Proces kolonizacji lądów przez zwierzęta wodne wciąż trwa. Na brzegu morza często można zobaczyć różne zwierzęta przyczepione do przybrzeżnych skał. Kiedy odpływa, szczelnie zamykają drzwi swoich muszli. Krople wody pozostające w zaworach zapobiegają wysychaniu skrzeli i pozwalają tym zwierzętom morskim oddychać podczas odpływu. Kiedy woda powraca podczas przypływu, otwierają się lekko i zaczynają wpuszczać świeżą wodę, niosąc żywność i tlen do oddychania. Skaczące ryby wypełzają na brzeg. Mogą pełzać przez długi czas wzdłuż przybrzeżnych skał i korzeni drzew wystawionych na powierzchnię lądu. Ryby te polują nawet na owady w powietrzu. Ale nie mogą długo żyć na brzegu. Oddychają skrzelami, a bez wody skrzela wysychają i oddech ustaje.

Na tych przykładach można sobie wyobrazić, jak stopniowo następowało przejście różnych zwierząt wodnych do życia lądowego.

Woda jest integralną częścią ciała istot żywych. Krew, mięśnie, tłuszcz, mózg, a nawet kości zawierają wodę w dużych ilościach. Zazwyczaj woda stanowi 65-75% masy ciała żywego organizmu. Ciało niektórych zwierząt morskich, np. meduz, zawiera nawet 97–98% wody. Wszystkie procesy zachodzące w organizmie zwierząt i roślin zachodzą wyłącznie przy udziale roztworów wodnych. Bez wody życie jest niemożliwe.

Pierwszą troską powstającego organizmu jest odżywianie. Znalezienie pożywienia na lądzie jest znacznie trudniejsze niż na morzu. Rośliny lądowe muszą mieć długie korzenie, aby pozyskać wodę i rozpuszczone w nich składniki odżywcze. Zwierzęta zdobywają pożywienie z wielkim wysiłkiem. Inaczej jest na morzu. W słonej wodzie morskiej rozpuszczonych jest wiele składników odżywczych. W ten sposób rośliny morskie są otoczone ze wszystkich stron pożywką i łatwo ją wchłaniają.

Równie ważne jest, aby ciało utrzymywało swoje ciało w przestrzeni. Na lądzie jest to bardzo trudne zadanie. Środowisko powietrzne jest bardzo rzadkie. Aby utrzymać się na ziemi, musisz mieć specjalne przystosowania - mocne kończyny lub mocne korzenie. Na lądzie największym zwierzęciem jest słoń. Ale wieloryb jest 40 razy cięższy od słonia. Gdyby tak ogromne zwierzę zaczęło poruszać się po lądzie, po prostu umarłoby, nie mogąc wytrzymać własnego ciężaru. Ani gruba skóra, ani masywne żebra nie byłyby wystarczającym podparciem dla tego 100-tonowego tuszy. W wodzie jest zupełnie inaczej. Każdy wie, że w wodzie można z łatwością podnieść ciężki kamień, którego na lądzie prawie nie da się ruszyć z miejsca. Dzieje się tak, ponieważ każde ciało znajdujące się w wodzie traci na wadze tyle, ile waży woda, którą wypiera. Dlatego wieloryb musi włożyć 10 razy mniej wysiłku, aby poruszać się w wodzie, niż ten olbrzym potrzebowałby na lądzie. Jego ciało, wsparte ze wszystkich stron wodą, nabiera dużej pływalności, a wieloryby, pomimo ogromnej wagi, mogą z dużą prędkością pokonywać ogromne odległości. Największe rośliny żyją także w morzu. Algi Macrocystis osiągają długość 150-200 metrów. Na ziemi tacy olbrzymy są rzadkością nawet wśród drzew. W wodzie utrzymuje się ogromna masa tych glonów. Aby przyczepić się do podłoża, nie wymaga mocnych korzeni, jak rośliny lądowe.

Ponadto temperatura w morzu jest bardziej stała niż w powietrzu. Jest to bardzo ważne, ponieważ nie trzeba szukać ochrony przed zimnem zimą i upałem latem. Na lądzie różnica temperatur powietrza zimą i latem sięga w niektórych obszarach 80–90 stopni. W wielu miejscach na Syberii temperatury latem sięgają 35-40 stopni Celsjusza, a zimą mrozy dochodzą do 50-55 stopni. W wodzie sezonowe różnice temperatur zwykle nie przekraczają 20 stopni. Aby chronić się przed zimnem, zwierzęta lądowe okrywają się na zimę puszystym futrem i warstwą podskórnego tłuszczu, a następnie hibernują w norach i norach. Roślinom trudno jest poradzić sobie z zamarzniętą glebą. Dlatego podczas szczególnie mroźnej zimy ptaki, zwierzęta i inne zwierzęta lądowe giną masowo, a drzewa również zamarzają.

Ziemia powstała prawdopodobnie 4,5-5 miliardów lat temu z gigantycznej chmury kosmicznego pyłu. którego cząstki zostały sprasowane w gorącą kulę. Para wodna wydostała się z niej do atmosfery, a woda przez miliony lat spadała z atmosfery na powoli stygnącą Ziemię w postaci deszczu. Prehistoryczny ocean powstał w zagłębieniach powierzchni ziemi. W nim około 3,8 miliarda lat temu powstało pierwotne życie.

Istnieje kilka teorii na temat pochodzenia życia na Ziemi. Przykładowo jedna z wieloletnich hipotez mówi, że został on przywieziony na Ziemię z kosmosu, jednak nie ma na to jednoznacznych dowodów. Ponadto życie, które znamy, jest zaskakująco przystosowane do istnienia właśnie w warunkach ziemskich, zatem gdyby powstało poza Ziemią, znajdowałoby się na planecie typu ziemskiego. Większość współczesnych naukowców wierzy, że życie powstało na Ziemi, w jej morzach. Ale jak powstała sama planeta i jak pojawiły się na niej morza?

Istnieje jedna powszechnie akceptowana teoria na ten temat. Według niej Ziemia powstała z obłoków kosmicznego pyłu zawierających wszystkie pierwiastki chemiczne znane w przyrodzie, które zostały sprasowane w kulę. Gorąca para wodna uciekła z powierzchni tej rozpalonej do czerwoności kuli, otulając ją ciągłą pokrywą chmur. Para wodna w chmurach powoli ostygła i zamieniła się w wodę, która opadała w postaci obfitych, ciągłych deszczy na wciąż gorące, płonące. Ziemia. Na swojej powierzchni ponownie zamienił się w parę wodną i powrócił do atmosfery. Przez miliony lat Ziemia stopniowo traciła tak dużo ciepła, że ​​jej płynna powierzchnia zaczęła twardnieć w miarę ochładzania. W ten sposób powstała skorupa ziemska.

Minęły miliony lat, a temperatura powierzchni Ziemi spadła jeszcze bardziej. Woda deszczowa przestała parować i zaczęła spływać w ogromne kałuże. W ten sposób rozpoczął się wpływ wody na powierzchnię ziemi. A potem, w wyniku spadku temperatury, nastąpiła prawdziwa powódź. Woda, która wcześniej wyparowała do atmosfery i zamieniła się w jej składnik, nieustannie opadała na Ziemię. Z chmur spadały potężne deszcze wraz z grzmotami i błyskawicami. Stopniowo woda gromadziła się w najgłębszych zagłębieniach powierzchni ziemi, która nie miała już czasu na całkowite odparowanie. Było go tak dużo, że stopniowo na planecie utworzył się prehistoryczny Ocean. Błyskawica przeszyła niebo. Ale nikt tego nie widział. Na Ziemi nie było jeszcze życia. Ciągły deszcz zaczął powodować erozję gór. Woda płynęła z nich hałaśliwymi strumieniami i burzliwymi rzekami. Przez miliony lat przepływy wody spowodowały głęboką erozję powierzchni ziemi i w niektórych miejscach pojawiły się doliny. Zawartość wody w atmosferze spadła i coraz więcej gromadzi się na powierzchni planety. Ciągłe zachmurzenie stawało się coraz cieńsze, aż pewnego pięknego dnia pierwszy promień słońca dotknął Ziemi. Ustał ciągły deszcz. Większą część lądu pokrywał prehistoryczny Ocean. Z górnych warstw woda wymyła ogromną ilość rozpuszczalnych minerałów i soli, które dostały się do morza. Woda z niej stale parowała, tworząc chmury, a sole osiadały, a z biegiem czasu następowało stopniowe zasolenie wody morskiej. Najwyraźniej w pewnych warunkach istniejących w czasach starożytnych powstały substancje, z których powstały specjalne formy krystaliczne. Rosły, jak wszystkie kryształy, i dawały początek nowym kryształom, które dodawały do ​​siebie coraz więcej substancji. Źródłem energii w tym procesie było światło słoneczne i być może bardzo silne wyładowania elektryczne. Być może z takich pierwiastków powstali pierwsi mieszkańcy Ziemi - prokarioty, organizmy bez uformowanego jądra, podobne do współczesnych bakterii. Były beztlenowcami, czyli nie wykorzystywały do ​​oddychania wolnego tlenu, który jeszcze nie istniał w atmosferze. Źródłem pożywienia dla nich były związki organiczne, które powstały na martwej jeszcze Ziemi w wyniku narażenia na promieniowanie ultrafioletowe Słońca, wyładowania atmosferyczne i ciepło powstające podczas erupcji wulkanów. Życie istniało wówczas w cienkiej warstwie bakteryjnej na dnie zbiorników i w wilgotnych miejscach. Ta era rozwoju życia nazywa się Archaikiem. Z bakterii i być może w całkowicie niezależny sposób powstały maleńkie organizmy jednokomórkowe - najstarsze pierwotniaki.

Nadal stanowią podstawę życia w morzach i zbiornikach słodkowodnych. Są tak małe, że można je zobaczyć tylko pod mikroskopem. Są ich tysiące w kropli wody z małego stawu. Rozwój całego życia zwierzęcego rozpoczął się od najprostszych organizmów jednokomórkowych. Pod koniec proterozoiku, kolejnej ery po archaiku, 1000–600 milionów lat temu, istniała już dość bogata fauna: meduzy, polipy, płazińce, mięczaki i szkarłupnie.

Zdjęcie przedstawia prymitywne stworzenia, które żyły około 600 - 570 milionów lat temu w kambryjskim okresie geologicznym, pierwszym okresie ery paleozoiku. Po raz pierwszy dowiedzieliśmy się o nich dzięki skamieniałościom odkrytym przez geologów badających góry kambryjskie w Wielkiej Brytanii. Stąd wzięła się nazwa okresu geologicznego w dziejach.

Nie ma śladów prostszych zwierząt i roślin, które zamieszkiwały morze pod koniec proterozoiku. Można tylko przypuszczać, że były to organizmy składające się wyłącznie z tkanek miękkich, które po śmierci szybko uległy całkowitemu rozkładowi. W kambrze nie było jeszcze prawdziwych ryb, ale żyły już koelenteraty, gąbki, wymarłe obecnie archeocyjaty, robaki płaskie i wieloszczetowe, ślimaki, mątwy, raki i trylobity. Te ostatnie wyglądały jak raki o długości do 10 cm. Na tamte czasy były to prawdziwe olbrzymy, większe od wszystkich innych stworzeń. (Wówczas na lądzie nie było życia.) Pod koniec kambru najwyraźniej pojawiły się już pierwsze struny, podobne do współczesnych lanceletów. Przez kolejne miliony lat zwierzęta stopniowo się zmieniały, a w kolejnym okresie geologicznym – sylurskim, który rozpoczął się 500 – 400 milionów lat temu, oprócz licznych trylobitów, na dnie morskim pojawili się nowi mieszkańcy – skorpiony morskie.

W słupie wody Morza Sylurskiego biernie dryfowały organizmy jednokomórkowe i meduzy. Po dnie morskim pełzały skorupiaki i trylobity, robaki i zwierzęta chronione muszlami, takie jak małże i ślimaki. Tylko nieliczni z nich potrafili pływać. Nawet pierwsze kręgowce, które już z wyglądu przypominały ryby, żyły na dnie morskim. W sylurze w morzach i wodach słodkich pojawiły się dziwne „ryby” - bez szczęk i parzystych płetw. Do dziś przetrwali ich krewni, śluzice i minogi. W okresie syluru pojawiły się już pierwsze prawdziwe ryby. Ci pływacy przypominający rekiny mieli opływowe, pokryte muszlą ciało, płetwy i usta z ruchomą szczęką przypominającą dziób, wyposażoną w ostre zęby. Około 450 milionów lat temu w sylurze pojawiły się pierwsze kręgowce – ryby. Ciało jednego z najstarszych - cephalaspis - było pokryte pancernymi łuskami, a głowę kościaną muszlą. Najwyraźniej Cefalaspis był słabym pływakiem. Przez miliony lat w tym samym okresie geologicznym rozwinęły się dwie duże klasy ryb - chrzęstne i kostne (dwudyszne, płetwiaste i promieniopłetwe). A chrząstki, to znaczy posiadające chrzęstny szkielet, obejmują rekiny i płaszczki. Natomiast szkielet ryb kostnych składa się częściowo lub całkowicie z tkanki kostnej. Do ryb kostnych zaliczamy niemal wszystkie znane nam ryby komercyjne: śledź, flądrę, dorsz i makrelę, karp, szczupak i wiele innych. W sumie na Ziemi żyje dziś 20 tysięcy gatunków ryb, które zamieszkują nie tylko morza, ale także inne zbiorniki wodne.

400 milionów lat temu sylur ustąpił miejsca dewonowi, który trwał około 60 milionów lat. Następnie na lądzie pojawiły się pierwsze rośliny - porosty, które porastały wilgotne brzegi zbiorników wodnych. W okresie dewonu wyewoluowały z nich inne formy, w tym pierwsze rośliny wyższe – paprocie i skrzypy. Ponadto, jeśli wcześniej wszystkie zwierzęta oddychały wyłącznie tlenem rozpuszczonym w wodzie, teraz część z nich nauczyła się wydobywać go z powietrza. Te pierwsze zwierzęta lądowe – krocionogi, skorpiony i bezskrzydłe prymitywne owady – prawdopodobnie żyły w pobliżu wody. Przodkiem wszystkich kręgowców lądowych była ryba płetwiasta z płetwami piersiowymi i brzusznymi przypominającymi łapy. Stopniowo u ryb płetwiastych rozwinęły się prawdziwe kończyny górne i dolne, a z czasem pojawiły się płazy (płazy) i gady (gady).

Skąd wiemy, jak wyglądały starożytne zwierzęta?

Wszystkie zmiany, jakie przeszła Ziemia od czasu powstania jej skorupy, są badane przez geologię historyczną. Naukowcy określają wiek warstw geologicznych na podstawie skamieniałości - pozostałości starożytnych zwierząt i roślin, ponieważ każda epoka miała swoich charakterystycznych przedstawicieli flory i fauny. Paleontologia to nauka o skamieniałościach. Paleontolodzy badają skamieniałe pozostałości starożytnych organizmów i przywracają wygląd wymarłych zwierząt. Kiedy żywe organizmy wymierały w prehistorycznym Oceanie, opadały na dno, gdzie pokrywały się mułem lub piaskiem nanoszonym przez rzeki. Przez miliony lat muliste gleby wraz z zakopanymi pod nimi pozostałościami zagęszczały się, zamieniając się w kamień. Tkanki miękkie zwierząt uległy całkowitemu rozkładowi, ale ślad pozostał. Twarde muszle mięczaków lub skorupiaków często zachowywały się w stanie nienaruszonym. Podczas historycznego rozwoju Ziemi dno morskie było wielokrotnie wypychane na duże wysokości pod wpływem potężnych sił i stopionego wnętrza planety i stało się częścią lądu. Naukowcy znajdują szczątki i odciski starożytnych zwierząt osadzone w skale i wykorzystują je do badania procesów geologicznych. Dla naukowców warstwy skał są jak strony książki z wieloma rysunkami i wystarczy poprawnie rozszyfrować „tekst”, aby zrozumieć, jak rozwinęło się życie na planecie. Warstwy piasku i mułu zawierające skamieniałości osadzały się jedna na drugiej przez miliony lat. W ten sposób zostały skompresowane: im starsze warstwy są niższe, tym późniejsze są wyższe. Gromadząc informacje o tym, w których warstwach dominują określone typy skamieniałości, naukowcy nauczyli się określać, z jakiego okresu geologicznego pochodzą. Następnie dość łatwo jest określić wiek skały geologicznej, w której je znaleziono, na podstawie znalezionych skamieniałości.

Wielki Kanion rzeki Kolorado w amerykańskim stanie Arizona to jedno z niewielu miejsc, w których zachował się ogromny, łatwy do odczytania kamienny zapis życia na planecie. W tym miejscu rzeka przecinała warstwę skał osadowych – wapieni, piaskowców i łupków – do głębokości 1800 m. Rzeka utworzyła kanion, czyli głęboką dolinę o bardzo stromych zboczach i wąskim dnie, erodując dno. starożytne morze. Wzrastał bardzo powoli i równomiernie. Nie doszło tu do zabudowy górskiej, której zawsze towarzyszą gigantyczne przesunięcia i uskoki skał. Dlatego kolejność występowania skał geologicznych prawie się nie zmieniła. Badając skamieniałości warstw stromego zbocza, można prześledzić wszystkie zmiany, jakie zaszły w świecie zwierząt starożytnego morza na przestrzeni setek milionów lat.