Привет! В этой статье я хочу Вам рассказать о геохронологической колонке. Это колонка периодов развития Земли. А так же подробнее о каждой эре, благодаря чему можно себе нарисовать картину формирования Земли на протяжении всей ее истории. Какие виды жизни первыми появились, как они менялись, и сколько для этого понадобилось .
Геологическая история Земли делится на большие промежутки — эры, эры делятся на периоды, периоды делятся на эпохи. Такое деление было связано с событиями, происходившими на . Изменение абиотической среды повлияло на эволюцию органического мира на Земле.
Геологические эры Земли, или геохронологическая шкала:
А теперь обо всем подробнее:
Обозначения:
Эры
;
Периоды;
Эпохи.
1. Катархейская эра (от сотворения Земли, около 5 млрд. лет назад, до зарождения жизни);
2. Архейская эра , самая древняя эра (3,5 млрд. – 1,9 млрд. лет назад);
3. Протерозойская эра (1,9 млрд. – 570 млн. лет назад);
Архей и Протерозой еще объединяют в Докембрий. Докембрий охватывает наибольшую часть геологического времени. Образовались , участки суши и моря, происходила активная вулканическая деятельность. Из докембрийских пород образовались щиты всех континентов. Следы жизни обычно встречаются редко.
4. Палеозойская эра (570 млн. – 225 млн. лет назад) с такими периодами :
Кембрийский период (от латинского названия Уэльса) (570 млн. – 480 млн. лет назад);
Переход к кембрию отмечен неожиданным появлением огромного количества ископаемых. Это признак начала Палеозойской эры. В многочисленных мелководных морях процветали морская флора и фауна. Особенно широко были распространены трилобиты.
Ордовикский период (от британского племени ордовиков) (480 млн. – 420 млн. лет назад);
На значительной части Земли был мягкий , большую часть поверхности еще покрывали моря. Продолжалось накопление осадочных пород, происходило горообразование. Существовали рифообразующие . Отмечено изобилие кораллов, губок и моллюсков.
Силурийский период (от британского племени силуров) (420 млн. – 400 млн. лет назад);
Драматические события в истории Земли начались с развитием бесчелюстных рыбообразных (первых позвоночных), которые появились в ордовике. Еще одним значительным событием было появление в позднем силуре первых наземных .
Девонский период (от графства Девоншир в Англии) (400 млн. – 320 млн. лет назад);
В раннем девоне достигли своего пика горообразовательные движения, но в основном это был период скачкообразного развития. На суше расселились первые семенные растения. Отмечено большое разнообразие и количество рыбообразных, развились первые наземные животные — амфибии.
Карбоновый или Каменноугольный период (от обилия угля в пластах ) (320 млн. – 270 млн. лет назад);
Продолжались горообразование, складкообразование, эрозия. В Северной Америке и произошло затопление заболоченных лесов и речных дельт, образовались большие каменноугольные отложения. Южные континенты были охвачены оледенением. Бурно распространялись насекомые, появились первые рептилии.
Пермский период (от российского г. Пермь) (270 млн. – 225 млн. лет назад);
На значительной части Пангеи — суперконтиненте, объединившим все — господствовали условия . Широко распространились рептилии, эволюционировали современные насекомые. Развивалась новая наземная флора, включая хвойные. Исчезли несколько морских видов.
5. Мезозойская эра (225 млн. – 70 млн. лет назад) с такими периодами :
Триасовый период (от трехчастного деления периода, предложенного в Германии) (225 млн. – 185 млн. лет назад);
С наступлением Мезозойской эры Пангея начала распадаться. На суше утвердилось господство хвойных. Отмечено разнообразие среди рептилий, появились первые динозавры и гигантские морские рептилии. Развились примитивные млекопитающие.
Юрский период (от гор в Европе) (185 млн. – 140 млн. лет назад);
Значительная вулканическая деятельность была связанны с образованием Атлантического океана. На суше господствовали динозавры, воздушный океан покорили летающие рептилии и примитивные птицы. Имеются следы первых цветковых растений .
Меловой период (от слова «мел») (140 млн. – 70 млн. лет назад);
Во время максимального расширения морей происходили отложения мела, особенно в Британии. Продолжалось господство динозавров до исчезновения их и других видов в конце периода.
6. Кайнозойская эра (70 млн. лет назад – до нашего времени) с такими периодами и эпохами :
Палеогеновый период (70 млн. – 25 млн. лет назад);
— Палеоценовая эпоха («давнейшая часть новой эпохи»)
(70 млн. – 54 млн. лет назад);
— Эоценовая эпоха («заря новой эпохи»)
(54 млн. – 38 млн. лет назад);
— Олигоценовая эпоха («не очень новая»)
(38 млн. – 25 млн. лет назад);
Неогеновый период (25 млн. – 1 млн. лет назад);
— Миоценовая эпоха («сравнительно новая»)
(25 млн. – 8 млн. лет назад);
— Плиоценовая эпоха («очень новая»)
(8 млн. – 1 млн. лет назад);
Палеоценовый и Неогеновый периоды еще объединяют в Третичный период. С наступлением Кайнозойской эры (новой жизни) происходит скачкообразное распространение млекопитающих. Развились многие крупные виды, хотя многие вымерли. Резко выросло количество цветковых растений . С похолоданием климата появились травянистые растения. Произошло значительное поднятие суши.
Четвертичный период (1 млн. – наше время);
— Плейстоценовая эпоха («наиболее новая») (1 млн. – 20 тыс. лет назад);
— Голоценовая эпоха («совсем новая эпоха») (20 тыс. лет назад – наше время).
Это последний геологический период, включающий настоящее время. Четыре основных оледенения перемежались с потеплениями. Возросла численность млекопитающих; они приспособились к . Произошло становление человека — будущего властелина Земли.
Также существуют и другие способы деления эр, эпох, периодов, к ним добавлены эоны, и некоторые эпохи еще делятся, вот как на этой таблице, например.
Но эта таблица более сложная, запутанная датировка некоторых эр чисто хронологическая, не основана на стратиграфии. Стратиграфия — это наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований.
Такое деление, конечно же, относительно, так как резкого, из сегодня в завтра, разграничения в этих подразделениях не было.
Но все — таки на рубеже соседних эр и периодов преимущественно происходили существенные геологические преобразования: процессы образования гор, перераспределение и морей, изменение климата и т. д.
Каждый подраздел характеризовался конечно же своеобразием флоры и фауны.
, и можно почитать в этой же рубрике.
Таким образом, это основные эры Земли, на которые опираются все ученные 🙂
Представление о том, как зарождалась жизнь в древние эры Земли дают нам ископаемые остатки организмов, однако распределяются они по отдельным геологическим периодам крайне неравномерно.
Геологические периоды
Эра древней жизни Земли включаютв себя3 этапа эволюции растительного и животного мира.
Архейская эра
Архейская эра - древнейшая эра в истории существования . Ее начало берет отсчет около 4 миллиардов лет назад. А продолжительность - 1 миллиард лет. Это начало образования земной коры в результате деятельности вулканов и воздушных масс, резких смен температуры и давления. Идет процесс разрушения первичных гор и образование осадочных пород.
Наиболее древние археозойские слои земной коры представлены сильно измененными, иначе - метаморфизированными породами, поэтому они и не содержат заметных остатков организмов.
Но совершенно неверно на этом основании считать археозой безжизненной эрой: в археозое существовали не только бактерии и водоросли
, но и более сложно устроенные организмы
.
Протерозойская эра
Первые достоверные следы жизни в виде крайне редких находок и не качественной сохранности встречаются в протерозое , иначе - эре «первичной жизни». Продолжительность протерозойской эры принимают около 2 млн. лет
В породах протерозоя обнаружены следы ползания кольчатых червей , иглы губок , раковинки простейших форм плеченогих , остатки членистоногих .
Плеченогие, отличавшиеся исключительным разнообразием форм, были широко распространены в древнейших морях. Они встречаются в отложениях многих периодов, особенно следующей, палеозойской эры.
Раковина плеченогого «Хориститес Москвензис» (брюшная створка)
До наших дней сохранились только отдельные виды плеченогих. Большая часть плеченогих имела раковину с неравными створками: брюшная, на которой они лежат или прикрепляются к морскому дну при помощи «ножки», обыкновенно была больше спинной. По этому признаку в общем нетрудно узнать плеченогих.
Незначительное количество ископаемых остатков в протерозойских отложениях объясняется уничтожением большей части их в результате изменения (метаморфизации) содержащей породы.
Судить же о том, насколько в протерозое была представлена жизнь, помогают отложения известняков , превратившихся затем в мрамор . Своим происхождением известняки, очевидно, обязаны особого вида бактериям, выделявшим углекислую известь.
Наличие в протерозойских отложениях Карелии прослоек шунгита , похожего на уголь антрацит, позволяет предполагать, что исходным материалом для образования его послужило накопление водорослей и других органических остатков.
В это далекое время древнейшая суша все же не была безжизненна. На огромных просторах пока еще пустынных первичных материков расселялись бактерии. При участии этих простейших организмов происходило выветривание и разрыхление горных пород, слагавших древнейшую земную кору.
По предположению российского академика Л. С. Берга (1876-1950), изучавшего как зарождалась жизнь в древние эры Земли, в это время уже начали формироваться почвы - основа дальнейшего развития растительного покрова.
Палеозойская эра
Отложения следующей по времени, палеозойской эры , иначе -эры «древней жизни», которая началась около 600 млн. лет тому назад, резко отличаются от протерозойской обилием и разнообразием форм еще в самом древнем, кембрийском периоде.
На основе изучения остатков организмов можно восстановить следующую картину развития органического мира, свойственную для этой эры.
Различают шесть периодов палеозойской эры:
Кембрийский период
Кембрийский период был описан впервые в Англии, графство Кембрий, откуда и пошло его название. В этот период вся жизнь была связана с водой. Это красные и сине-зеленые водоросли, известняковые водоросли. Водоросли выделяли свободный кислород, что дало возможность развитию организмов, потребляющих его.
Внимательное изучение сине-зеленых кембрийских глин , которые отчетливо заметны в глубоких разрезах речных долин под Петербургом и особенно в приморских районах Эстонии, позволило установить в них (посредством микроскопа) присутствие растительных спор .
Это определенно говорит о том, что некоторые виды , существовавших в водоемах с древнейших времен развития жизни на нашей планете, перебрались на сушу приблизительно 500 миллионов лет назад.
Среди организмов, населявших древнейшие кембрийские водоемы, исключительным распространением пользовались беспозвоночные. Из беспозвоночных, кроме мельчайших простейших - корненожек, широко были представлены черви, плеченогие и членистоногие .
Из членистоногих это прежде всего различные насекомые, особенно бабочки, жуки, мухи, стрекозы. Они появляются значительно позже. К этому же типу животного мира, кроме насекомых, принадлежат также паукообразные и многоножки .
Среди древнейших членистоногих особенно много было трилобитов , похожих на современных мокриц, только значительно крупнее их (до 70 сантиметров), и ракоскорпионов, достигавших иногда внушительных размеров.
Трилобиты — представители животного мира древнейших морей
В теле трилобита отчетливо выделяются три доли, недаром он так и называется: в переводе с древнегреческого «трилобос» - трехдольный. Трилобиты не только ползали по дну и зарывались в ил, но могли также и плавать.
Среди трилобитов преобладали в общем некрупные формы.
По определению геологов, трилобиты - «руководящие окаменелости»- характерны для многих отложений палеозоя.
Руководящими называются окаменелости, преобладающие в данное геологическое время. По руководящим окаменелостям обычно легко определяется возраст тех отложений, в которых они найдены. Наибольшего расцвета трилобиты достигали в ордовикский и силурийский периоды. Исчезли же они в конце палеозойской эры.
Ордовикский период
Ордовикский период характеризуется более теплым и мягким климатом, о чем говорит присутствие известняков, сланцев и песчаников в отложениях пород. В это время значительно увеличивается площадь морей.
Это способствует размножению крупных трилобитов, от 50 до 70 см. длиной. В морях появляются морские губки, моллюски, и первые кораллы .
Первые кораллы
Силурийский период
Как же выглядела Земля в силурийский период ? Какие изменения произошли на первозданных материках? Судя по отпечаткам на глине и другом каменном материале, можно определенно говорить о том, что в конце периода на побережьях водоемов появилась первая наземная растительность.
Первые растения силурийского периода
Это были небольшие листостебельные растения , напоминавшие скорее морские бурые водоросли, не имеющие ни корней, ни листьев. Роль листьев исполняли зеленые последовательно ветвящиеся стебельки.
Растения псилофиты — голые растения
Научное название этих древнейших прародителей всех наземных растений (псилофиты, иначе - «голые растения», т. е. растения без листьев) хорошо передает их отличительные особенности. (В переводе с древнегреческого «псилос» -лысый, голый, а «фитос» - ствол). Корни у них тоже были неразвиты. Росли псилофиты на заболоченных топких почвах. Отпечаток в породе (справа) и восстановленное растение (слева).
Обитатели водоемов силурийского периода
Из обитателей морских силурийских водоемов следует отметить, кроме трилобитов, кораллы и иглокожих - морские лилии, морские ежи и звезды .
Морская лилия «Акантокринус-рекс»
Морские лилии, остатки которых найдены в отложениях, очень мало были похожи на хищных животных. Морская лилия«Акантокринус-рекс», означает в переводе «колючая лилия-царь». Первое слово образовано из двух греческих слов: «аканта» - колючее растение и «кринон» - лилия, второе латинское слово «рекс» - царь.
Огромным количеством видов были представлены головоногие моллюски и особенно плеченогие. Кроме головоногих, имевших внутреннюю раковину, как белемниты , широким распространением пользовались в древнейшие периоды жизни Земли головоногие с наружной раковиной.
Форма раковины была прямая и согнутая спиралью. Раковина последовательно делилась на камеры. В самой большой-наружной камере помещалось тело моллюска, остальные были заполнены газом. Через камеры проходила трубка - сифон, позволявшая моллюску регулировать количество газа и в зависимости от этого всплывать или погружаться на дно водоема.
В настоящее время из подобных головоногих моллюсков сохранился один только кораблик со свернутой спиралью раковиной. Кораблик, или наутиллюс , что одно и то же, в переводе с латинского - житель теплого моря.
Раковины некоторых силурийских головоногих, как например ортоцерас (в переводе с древнегреческого «прямой рог»: от слов «ортое» - прямой и «керас» - рог), достигали гигантских размеров и были похожи скорее на прямой двухметровый столб, нежели на рог.
Известняки, в которых встречаются ортоцератиты, так и называются ортоцератитовыми известняками. Квадратные плиты известняка широко использовались в дореволюционном Питере для тротуаров и на них нередко отчетливо были видны характерные разрезы раковин ортоцератитов.
Замечательным событием силурийского времени было появление в пресных и солоноватых водоемах неуклюжих «панцирных рыб », имевших наружный костяной панцирь и не окостеневший внутренний скелет.
Позвоночному столбу у них отвечал хрящевой тяж - хорда. Панцирники не имели челюстей и парных плавников. Они были плохими пловцами и потому придерживались больше дна; пищей им служил ил и мелкие организмы.
Панцерная рыба птерихтис
Панцирная рыба птерихтис была в общем плохим пловцом и вела природный образ жизни.
Можно полагать, что ботриолепис был уже значительно подвижнее птерихтиса.
Морские хищники силурийского периода
В более поздних отложениях встречаются уже остатки морских хищников , близких к акулам. От этих низших рыб, обладавших тоже хрящевым скелетом, сохранились только зубы. Судя по величине зубов, например из отложений каменноугольного возраста Подмосковья, можно заключить, что хищники эти достигали значительных размеров.
В развитии животного мира нашей планеты силурийский период интересен не только тем, что в его водоемах появляются далекие предки рыб. В это же время совершилось и другое не менее важное событие: из воды выбрались на сушу представители паукообразных, среди них - древние скорпионы, еще очень близкие к ракоскорпионам.
Ракоскорпионы обитатели мелководных морей
Справа, вверху - вооруженный странными клешнями хищник -птериготус, достигавший 3 метров, слава - эвриптерус - до 1 метра длиной.
Девонский период
Суша - арена грядущей жизни - постепенно принимает все новые черты, особенно характерные для следующего, девонского периода. В это время появляется уже древесная растительность, сначала в виде низкорослых кустарников и небольших деревьев, а затем и более крупных. Среди девонской растительности мы встретим хорошо всем знакомые папоротники, другие растения напомнят нам изящную елочку хвоща и зеленые канатики плаунов, только не стелющиеся по земле, а гордо поднимающиеся кверху.
В более поздних по возрасту девонских отложениях появляются также папоротникообразные растения, которые размножались не спорами, а семенами. Это - семенные папоротники, занимающие переходное положение между споровыми и семенными растениями.
Животный мир девонского периода
Животный мир морей девонского периода богат плеченогими, кораллами и морскими лилиями; трилобиты начинают играть уже второстепенную роль.
Среди головоногих появляются новые формы, только не с прямой раковиной, как у ортоцераса, а со спирально закрученной. Называются они аммонитами. Свое название они получили от египетского бога солнца Аммона, вблизи развалин храма которого в Ливии (в Африке) впервые были обнаружены эти характерные ископаемые.
По общему виду их трудно спутать с другими окаменелостями, но в то же время необходимо предупредить юных геологов о том, как нелегко бывает определять отдельные виды аммонитов, общее количество которых исчисляется не сотнями, а тысячами.
Особенно пышного расцвета достигли аммониты в следующую, мезозойскую эру.
Значительное развитие в девонское время получили рыбы. У панцирных рыб укоротился костный панцирь, что сделало их более подвижными.
Некоторые панцирные рыбы, как например девятиметровый гигант динихтис, были страшными хищниками (по-гречески «дейнос» - страшный, ужасный, а «ихтис» - рыба).
Девятиметровый динихтис представлял, очевидно, большую угрозу для обитателей водоемов.
В девонских водоемах существовали еще и кистеперые рыбы, от которых произошли двоякодышащие рыбы. Такое название объясняется особенностями строения парных плавников: они узки и, кроме того, сидят на оси, одетой чешуей. Этой особенностью кистеперые отличаются, например, от судака, окуня и других костистых рыб, именуемых лучеперыми.
Кистеперые-предки костистых рыб, которые появились значительно позже - в конце триаса.
Мы не имели бы и представления о том, как именно выглядели в действительности кистеперые рыбы, жившие не меньше 300 миллионов лет назад, если бы не удачные уловы за в середине ХХ столетия у берегов Южной Африки редчайших экземпляров современного их поколения.
Обитают они, очевидно, на значительных глубинах, почему и попадаются так редко рыбакам. Пойманный вид был назван латимерией. Она достигала 1,5 метра длины.
По своей организации близки к кистеперым двоякодышащие рыбы. Они имеют легкие, соответствующие плавательному пузырю рыбы.
По своей организации близки к кистеперым двоякодышащие рыбы. Они имеют легкие, соответствующие плавательному пузырю рыбы.
Как необычно выглядели кистеперые, можно судить по экземпляру, латимерии, пойманной в 1952 г. у Коморских островов, западнее острова Мадагаскар. Эта рыба длиной в 1,5 л весила около 50 кг.
Потомок древних двоякодышащих рыб - австралийский цератодус (в переводе с древнегреческого - рогозуб) -достигает двух метров. Он живет в пересыхающих водоемах и, пока в них есть вода, дышит жабрами, как все рыбы, когда же водоем начинает усыхать, переходит к легочному дыханию.
Австралийский цератодус — потомок древних двоякодышащих рыб
Дыхательным органам у него служит плавательный пузырь, имеющий ячеистое строение и снабженный многочисленными кровеносными сосудами. Кроме цератодуса, сейчас известны еще два вида двоякодышащих рыб. Один из них обитает в Африке, а другой - в Южной Америке.
Переход позвоночных из воды на сушу
Таблица превращения земноводных.
Древнейшие рыбы
На первом рисунке изображена древнейшая хрящевая рыба, диплокантус (1). Под ней - примитивный кистеперый эустеноптерон (2), ниже изображена предполагаемая, переходная форма (3). У огромного земноводного эогиринуса (около 4,5 м длины) конечности пока еще очень слабы (4), и только по мере освоения сухопутного образа жизни они становятся надежной опорой, например, для грузного эриопса, около 1,5 м длины (5).
Эта таблица помогает понять, как в результате постепенного изменения органов передвижения (и дыхания) водные организмы перебрались на сушу, как плавник рыбы преобразовался в конечность земноводных (4), а затем и пресмыкающихся (5). Вместе с этим изменяется позвоночник и череп животного.
К девонскому периоду относится появление первых бескрылых насекомых и наземных позвоночных животных. Отсюда можно предполагать, что именно в это время, а возможно даже несколько раньше, совершился переход позвоночных из воды на сушу.
Осуществился он через таких рыб, у которых плавательный пузырь был изменен, как у двоякодышащих, а конечности, похожие на плавники, постепенно превратились в пятипалые, приспособленные к наземному образу жизни.
Метопопозавр еще с трудом выбирался на сушу.
Ближайшими предками первых наземных животных следует считать поэтому не двоякодышащих, а именно кистеперых рыб, приспособившихся к дыханию атмосферным воздухом в результате периодических высыханий тропических водоемов.
Связующим звеном наземных позвоночных с кистеперыми служат древние земноводные, или амфибии, объединяемые общим названием стегоцефалы. В переводе с древнегреческого стегоцефалы- «покрытоголовые»: от слов «стеге»- крыша и «кефале» - голова. Такое название дано потому, что крыша черепа представляет оплошной панцирь из тесно примыкающих друг к другу костей.
В черепе стегоцефала пять отверстий: две пары отверстий - глазные и носовые, и одно - для теменного глаза. По внешнему виду стегоцефалы несколько напоминали саламандр и нередко достигали значительных размеров. Они жили в болотистых местностях.
Остатки стегоцефалов находили иногда в дуплах древесных стволов, где они, очевидно, укрывались от дневного света. В личиночном состоянии они дышали жабрами, как и современные земноводные.
Особенно благоприятные условия для своего развития стегоцефалы нашли в следующем по времени каменноугольном периоде.
Каменноугольный период
Теплый и влажный климат, особенно первой половины каменноугольного периода , благоприятствовал пышному расцвету наземной растительности. Не виданные никем каменноугольные леса, конечно, были совсем непохожи на современные.
Среди тех растений, которые приблизительно 275 миллионов лет тому назад расселились на топких заболоченных просторах, отчетливо выделялись по своим характерным особенностям гигантские древовидные хвощи и плауны.
Из древовидных хвощей значительным распространением пользовались каламиты, а из плаунов - гигантские лепидодендроны и несколько уступавшие им по размерам- изящные сигиллярии.
В пластах каменного угля и покрывающих их породах часто находят хорошо сохранившиеся остатки растительности не только в виде четких отпечатков листьев и древесной коры, но также - целые пни с корнями и огромные стволы, превратившиеся в уголь.
По этим ископаемым остаткам можно не только восстановить общий облик растения, но также и ознакомиться с его внутренним строением, которое отчетливо видно под микроскопом в тончайших, как лист бумаги, шлифах кусочков ствола. Свое название каламиты ведут от латинского слова «каламус» - камыш, тростник.
Стройные, полые внутри стволы каламитов, ребристые и с поперечными перетяжками, как у хорошо вам знакомых хвощей, подымались стройными колоннами на 20-30 метров от земли.
Мелкие узенькие листочки, собранные розетками на коротеньких стебельках, придавали, пожалуй, некоторое сходство каламиту с прозрачной в своем изящном уборе лиственницей сибирской тайги.
В наше время хвощи - полевые и лесные - распространены по всему земному шару, кроме Австралии. В сравнении со своими далекими предками они кажутся жалкими карликами, которые к тому же, особенно полевой хвощ, пользуются плохой славой у земледельца.
Полевой хвощ - злейший сорняк, с которым трудно бороться, так как его корневище глубоко уходит в землю и непрерывно дает все новые побеги.
Крупные виды хвощей - до 10 метров высоты в настоящее время сохранились только в тропических лесах Южной Америки. Однако расти эти гиганты могут только прислонясь к соседним деревьям, так как в поперечнике имеют всего лишь 2-3 сантиметра.
Заметное место среди каменноугольной растительности занимали лепидодендроны и сигиллярии.
Хотя они по внешнему виду и не были похожи на современные плауны, однако все же напоминали их по одной характерной своей особенности. Мощные стволы лепидодендронов, достигавших 40 метров высоты, при поперечнике до двух метров, были покрыты отчетливым узором отпавших листьев.
Эти листья, пока еще было молодо растение, сидели на стволе так же, как на плауне сидят его маленькие зеленые чешуйки - листочки. По мере роста дерева листья старели и отпадали. От этих чешуйчатых листьев и получили свое название гиганты каменноугольных лесов - лепидодендроны, иначе - «чешуйчатые деревья» (от греческих слов: «лепис» - чешуя и «дендрон» - дерево).
Несколько иную форму имели следы отпавших листьев на коре сигиллярий. От лепидодендронов они отличались меньшей высотой и большей стройностью ствола, ветвившегося только на самой верхушке и заканчивавшегося двумя огромными пучками жестких листьев по метру каждый.
Знакомство с каменноугольной растительностью будет неполным, если не упомянуть еще кордаитов, близких к хвойным по строению древесины. Это были высокие (до 30 метров), но сравнительно тонкоствольные деревья.
Свое название кордаиты ведут от латинского слона «кор» - сердце, так как семя растения имело сердцевидную форму. Эти красивые деревья венчала пышная крона лентовидных листьев (до 1 метра длины).
Судя по строению древесины, стволы каменноугольных гигантов все же не обладали той прочностью, которая в основной массе присуща современным деревьям. Кора у них была значительно крепче древесины, отсюда - общая хрупкость растения, слабая сопротивляемость на излом.
Сильные ветры и особенно бури ломали деревья, валили огромные лесные массивы, и на смену им опять из заболоченной почвы вырастала новая буйная поросль… Сваленная древесина служила тем исходным материалом, из которого в дальнейшем образовались мощные пласты каменного угля.
Лепидодендроны, иначе - чешуйчатые деревья, достигали огромных размеров.
Не верно относить образование каменного угля только к каменноугольному периоду, так как угли залегают и в других геологических системах.
Например, старейший Донецкий каменноугольный бассейн образовался в каменноугольное время. Карагандинский бассейн - ему ровесник.
Что же касается крупнейшего Кузнецкого бассейна, то он только в незначительной своей части относится к каменноугольной системе, а в основном - к пермской и юрской системам.
Один из крупнейших бассейнов - «Заполярная кочегарка» - богатейший Печорский бассейн, сформировался тоже главным образом в пермское время и в меньшей части - в каменноугольное.
Растительный и животный мир каменноугольного периода
Для морских отложений каменноугольного периода особенно характерны представители простейших животных из класса корненожек . Наиболее типичными были фузулйны (от латинского слова «фузус» - «веретено») и швагерины, послужившие исходным материалом для образования толщ фузулиновых и швагериновых известняков.
Каменноугольные корненожки: 1 — фузулина; 2 — швагерина
Каменноугольные корненожки - фузулина (1) и швагерина (2) увеличены в 16 раз.
Продолговатые, наподобие зерен пшеницы, фузулины и почти шаровидные швагерины отчетливо заметны на одноименных известняках. Пышное развитие получили кораллы и плеченогие, давшие много руководящих форм.
Наибольшим распространением пользовался род продуктус (в переводе с латинского - «растянутый») и спирифер (в переводе с того же языка - «несущий спираль», которая и поддерживала мягкие «ноги» животного).
Трилобиты, господствовавшие в предыдущие периоды, встречаются значительно реже, зато на суше заметное распространение начинают получать другие представители членистоногих- длинноногие пауки, скорпионы, громадные многоножки (до 75 сантиметров длины) и особенно насекомые гигантской формы, похожие на стрекоз, с размахом «крылышек» до 75 сантиметров! Крупнейшие современные бабочки в Новой Гвинее и Австралии достигают в размахе крылышек 26 сантиметров.
Древнейшая каменноугольная стрекоза
Древнейшая каменноугольная стрекоза кажется непомерным гигантом по сравнению с современной.
Судя по ископаемым остаткам, в морях заметно размножились акулы.
Земноводные, прочно закрепившиеся на суше в каменноугольное время, проходят дальнейший путь развития. Сухость климата, увеличившаяся в конце каменноугольного периода, постепенно заставляет древних амфибий отходить от водного образа жизни и переходить преимущественно к наземному существованию.
Эти переходные к новому образу жизни организмы откладывали уже яйца на суше, а не метали икру в воду, как земноводные. Вылупившееся из яиц потомство приобретало такие особенности, которые резко отличали его от прародителей.
Тело покрывалось, как панцирем, чешуеподобными выростами кожи, предохраняющими организм от потери влаги путем испарения. Так от земноводных (амфибий) отделились пресмыкающиеся, или рептилии. В следующую, мезозойскую эру они завоевали сушу, воду и воздух.
Пермский период
Последний период палеозоя - пермский - по продолжительности был значительно короче каменноугольного. Следует отметить, кроме того, большие изменения, происшедшие на древней географической карте мира,- суша, как это подтверждается геологическими исследованиями, получает значительное преобладание над морем.
Растения пермского периода
Климат северных материков верхней перми был сухим и резко континентальным. Значительное распространение местами получили песчаные пустыни, о чем свидетельствует состав и красноватый оттенок пород, слагающих пермскую свиту.
Это время ознаменовалось постепенным вымиранием гигантов каменноугольных лесов, развитием растений, близких к хвойным, и появлением саговниковых и гинкговых, получивших распространение в мезозое.
Саговниковые растения обладают шарообразным и клубневидным стеблем, погруженным в почву, или, наоборот, мощным колонновидным стволом высотой до 20 метров, с пышной розеткой крупных перистых листьев. По внешнему виду саговниковые растения напоминают современную саговую пальму тропических лесов в Старом и Новом Свете.
Иногда они образуют непроходимые заросли особенно на затопляемых берегах рек Новой Гвинеи и Малайского архипелага (Большие Зондские о-ва, Малые Зондские, Молуккские и Филиппинские). Из мягкой сердцевины пальмы, содержащей крахмал, изготовляют питательную муку и крупу (саго).
Лес сигилярий
Саговый хлеб и каша - повседневная пища миллионов жителей Малайского архипелага. Саговая пальма широко применяется в жилищном строительстве и для хозяйственных изделий.
Другое весьма своеобразное растение - гинкго интересно еще потому, что в диком состоянии оно сохранилось только в некоторых местах Южного Китая. Гинкго с незапамятных времен заботливо разводится около буддийских храмов.
В Европу гинкго привезено в середине XVIII века. Сейчас оно встречается в парковой культуре во многих местах, в том числе и у нас на Черноморском побережье. Гинкго - большое дерево до 30-40 метров высоты и толщиной до двух метров, напоминает в общем тополь, а в молодости скорее похоже на некоторые хвойные.
Ветвь современного гинкго билоба с плодами
Листья - черешковые, как у осины, имеют веерообразную пластинку с веерным жилкованием без поперечных перемычек и надрезом посередине. На зиму листва опадает. Плод - душистая костянка вроде вишни - съедобен так же, как и семена. В Европе и Сибири гинкго исчезло в ледниковый период.
Кордаиты, хвойные, саговниковые и гинкго относятся к группе голосемянных растений (так как их семена лежат открыто).
Покрытосемянные растения-однодольные и двудольные - появляются несколько позже.
Животный мир пермского периода
Среди водных организмов, населявших пермские моря, заметно выделялись аммониты. Многие же группы морских беспозвоночных, как например трилобиты, некоторые кораллы и большинство плеченогих, вымерли.
Пермский период характерен развитием пресмыкающихся. Особенного внимания заслуживают так называемые звероподобные ящеры. Хотя они обладали некоторыми признаками, характерными для млекопитающих, например зубы и особенности скелета, однако все же сохраняли примитивное строение, сближающее их со стегоцефалами (от которых и произошли пресмыкающиеся) .
Звероподобные пермские ящеры отличались значительными размерами. Малоподвижный растительноядный парейазавр достигал двух с половиной метров длины, а грозный хищник с зубами тигра, иначе - «зверозубый ящер» - иностранцевия, был еще крупнее - около трех метров.
Парейазавр в переводе с древнегреческого - «щекастый ящер»: от слов «парейа» - щека и «заурос» - ящерица, ящер; зверозубый же ящер иностранцевия назван так в память известного геолога - проф. А. А. Иностранцева (1843-1919).
Богатейшие находки из древней жизни Земли остатков этих животных связаны с именем энтузиаста-геолога проф. В. П. Амалицкого (1860-1917). Этот настойчивый исследователь, не получая необходимой поддержки от казны, все же достиг замечательных результатов в работе. Вместо заслуженного летнего отдыха, он вместе с женой, делившей с ним все невзгоды, отправлялся в лодке с двумя гребцами на поиски остатков звероподобных ящеров.
Упорно, в течение четырех лет вел он свои исследования на Сухоне, Северной Двине и других реках. Наконец ему удалось сделать исключительно ценные для мировой науки открытия на Северной Двине, недалеко от города Котлас.
Здесь в береговом обрыве реки были обнаружены в мощных чечевицах песка и песчаника, среди полосатых рухляков, конкреции костей древних животных (конкреции - каменные скопления). Сборы одного только года работы геологов заняли при перевозке два товарных вагона.
Последующие разработки этих костеносных скоплений еще более обогатили сведения о пермских пресмыкающихся.
Место находок пермских ящеров
Место находок пермских ящеров, обнаруженных профессором В. П. Амалицким в 1897 г. Правый берег реки Малая Северная Двина у деревни Ефимовки, в районе города Котлас.
Вывезенные отсюда богатейшие коллекции определяются десятками тонн, а собранные из них скелеты представляют в Палеонтологическом музее Академии наук богатейшее собрание, равного которому не имеется ни в одном музее мира.
Среди древних звероподобных пермских пресмыкающихся выделялся оригинальный трехметровый хищник диметродон, иначе - «двумерный» в длину и вышину (от древнегреческих слов: «ди» - дважды и «метрон» - мера).
Звероподобный диметродон
Характерная его особенность - необыкновенно длинные отростки позвонков, образующие на спине животного высокий гребень (до 80 сантиметров), очевидно, были соединены кожной перепонкой. Кроме хищников, в эту группу пресмыкающихся входили также растительно- или моллюскоядные формы, тоже весьма значительных размеров. О том, что они питались моллюсками, можно судить по устройству зубов, пригодных для раздробления и перетирания ракушек. (Пока оценок нет)
Каждого из нас порой волнуют такие вопросы, на которые сложно найти ответы. К ним относится понимание смысла своего существования, устройство мира и многое другое. Полагаем, что каждый однажды задумывался по поводу развития жизни на Земле. Эры, которые нам известны, очень сильно отличаются между собой. В этой статье мы подробно разберем, и как именно проходила ее эволюция.
Катархей
Катархей - когда земля была безжизненной. Повсюду были вулканические извержения, ультрафиолетовые излучения и отсутствовал кислород. Эволюция жизни на Земле начала свой отсчет именно с этого периода. За счет взаимодействия химических веществ, которые окутали землю, начинают образовываться свойства, характерные для жизни на Земле. Однако существует и другое мнение. Некоторые историки считают, что Земля никогда не пустовала. По их мнению, планета существует столько же времени, сколько и жизнь на ней.
Эра катархея продолжалась от 5-ти до 3-х миллиардов лет назад. Исследования показали, что в этот период планета не имела ядра и земной коры. Интересен тот факт, что в то время сутки длились всего лишь 6 часов.
Архей
Следующей эрой после катархея, является архей (3,5-2,6 миллиардов лет до н.э.). Он делится на четыре периода:
- неоархей;
- мезоархей;
- палеоархей;
- эоархей.
Именно во время архея зародились первые простейшие микроорганизмы. Мало кому известно, но залежи серы и железа, которые мы добываем сегодня, появились именно в этот период. Археологи нашли остатки нитчатых водорослей, возраст которых позволяет отнести их к периоду архея. В это время эволюция жизни на Земле продолжалась. Появляются гетеротрофные организмы. Образуется грунт.
Протерозой
Протерозой - это один из наиболее длительных периодов развития Земли. Он разделяется на следующие этапы:
- мезопротерозой;
- неопротерозой.
Данный период характеризуется появлением озонового слоя. Также именно в это время, как утверждают историки, полностью сформировался объем мирового океана. Палеопротерозойская эра включала в себя сидерийский период. Именно в нем произошло формирование анаэробных водорослей.
Ученые отмечают, что именно в протерозое произошло глобальное оледенение. Оно длилось на протяжении 300 миллионов лет. Подобной ситуацией характеризуется и ледниковый период, который был гораздо позднее. Во время протерозоя появились Среди них губки и грибы. Именно в этот период сформировались залежи руды и золота. Неопротерозойская эра характеризуется формированием новых континентов. Ученые отмечают, что вся флора и фауна, которая существовала в этот период, не является предком современных животных и растений.
Палеозой
Ученые изучают геологические эры Земли и развитие органического мира достаточно долго. По их мнению, палеозой является одним из наиболее значимых для нашей современной жизни периодом. Он длился около 200 миллионов лет и делится на 6 временных отрезков. Именно в эту эру развития Земли начали формироваться наземные растения. Стоит отметить, что в период палеозоя животные вышли на сушу.
Эру палеозоя исследовали многие известные ученые. Среди них А. Седжвик и Э. Д. Филлипс. Именно они разделили эру на определенные периоды.
Климат палеозоя
Многие ученые проводили исследования, чтобы выяснить Эры, как мы говорили ранее, могли длиться достаточно долго. Именно по этой причине на протяжении одного летоисчисления на определенном участке Земли в разное время может быть абсолютно противоположный климат. Так было и в палеозое. В начале эры климат был более мягкий и теплый. Зональности как таковой не было. Процент кислорода постоянно возрастал. Температура воды составляла от 20 градусов по Цельсию. Со временем начала появляться зональность. Климат стал более жарким и влажным.
К концу палеозоя, как следствие образования растительности, начался активный фотосинтез. Появилась более выраженная зональность. Образовались климатические пояса. Данный этап стал одним из наиболее важных для развития жизни на Земле. Эры палеозоя дали толчок для обогащения планеты флорой и фауной.
Растительный и животный мир эры палеозоя
В начале палеозийского периода жизнь была сосредоточена в водоемах. В середине эры, когда количество кислорода достигло высокого уровня, началось освоение суши. Ее самыми первыми жителями были растения, которые сначала совершали свою жизнедеятельность на мелководье, а потом перебрались и на берег. Первые представители флоры, которые освоили сушу, - псилофиты. Стоит отметить, что они не имели корней. К эре палеозоя также относят процесс формирования голосеменных. Появились также древовидные растения. В связи с появлением на земле флоры, постепенно начали появляться и животные. Ученые предполагают, что первыми возникли растительноядные формы. Достаточно длительное время длился процесс развития жизни на Земле. Эры и живые организмы постоянно видоизменялись. Первые представители фауны - беспозвоночные и пауки. Со временем появились насекомые с крыльями, клещи, моллюски, динозавры, рептилии. В позднем периоде палеозоя произошли значительные климатические изменения. Это привело к вымиранию некоторых видов животных. По предварительным подсчетам погибло около 96% обитателей воды и 70% суши.
Полезные ископаемые эры палеозоя
Именно с палеозойским периодом связано образование многих полезных ископаемых. Начали формироваться залежи каменной соли. Стоит также подчеркнуть, что некоторые нефтяные бассейны берут свое начало именно с Начали формироваться угольные толщи, которые составляют 30% от общего количества. Также именно с палеозойским периодом связано образование ртути.
Мезозой
Следующим после палеозоя, был мезозой. Он длился около 186 миллионов лет. Геологическая история Земли взяла свое начало гораздо раньше. Однако именно мезозой стал эрой активности как климатической, так и эволюционной. Сформировались основные границы материков. Началось горообразование. Произошло деление Евразии и Америки. Считается, что именно в климат был наиболее теплым. Однако в конце эры начался ледниковый период, который существенно изменил флору и фауну земли. Произошел естественный отбор.
Флора и фауна в эру мезозоя
Эра мезозоя характеризуется вымиранием папоротников. Преобладают голосеменные и хвойные. Формируются покрытосеменные растения. Именно в мезозойском периоде наступает расцвет фауны. Наиболее развитыми становятся рептилии. В данном периоде существовало большое количество их подвидов. Появляются летающие рептилии. Их рост продолжается. К концу некоторые представители весят около 50 килограмм.
В мезозое постепенно начинается развитие цветоносных растений. К концу периода наступает похолодание. Снижается количество подвидов околоводных растений. Постепенно вымирают и беспозвоночные. Именно по этой причине появляются птицы и млекопитающие.
По мнению ученых, птицы взяли свое начало от динозавров. Возникновение млекопитающих они связывают с одним из подклассов пресмыкающихся.
Кайнозой
Кайнозой - это именно та эра, в которой мы сегодня живем. Она началась около 66 миллионов лет назад. В начале эры по-прежнему происходило деление континентов. На каждом из них преобладала своя флора, фауна и климат.
Кайнозой отличается большим количеством насекомых, летающих и морских животных. Преобладают млекопитающие и покрытосеменные. Именно в это время все живые организмы сильно эволюционируют и отличаются большим количеством подвидов. Появляются злаковые. Самое главное преобразование - это появление человека разумного.
Эволюция человека. Начальные этапы развития
Точный возраст планеты определить невозможно. Ученые спорят касаемо этой темы на протяжении длительного времени. Одни считают, что возраст Земли составляет 6000 тысяч лет, другие, что более 6 миллионов. Полагаю, что мы никогда не узнаем правды. Самым главным достижением кайнозойской эры является появление человека разумного. Давайте более подробно разберем, как именно это происходило.
Существует большое количество мнений, относительно формирования человечества. Ученые неоднократно сравнивали самые разнообразные наборы ДНК. Они пришли к выводу, что наиболее схожий организм с человеком имеют обезьяны. Доказать данную теорию до конца невозможно. Некоторые ученые утверждают, что организм человека и свиньи также достаточно схож.
Эволюция человека просматривается невооруженным глазом. Сначала для населения были важны биологические факторы, а сегодня - социальные. Неандерталец, кроманьонец, австралопитек и другие - все это через которые прошли наши предки.
Парапитек - это первая ступень развития современного человека. На данном этапе существовали наши предки - обезьяны, а именно шимпанзе, гориллы и орангутанги.
Следующим этапом развития были австралопитеки. Первые найденные остатки находились на территории Африки. По предварительным данным, их возраст составляет около 3 миллионов лет. Ученые исследовали находку и пришли к выводу, что австралопитеки достаточно схожи с современным человеком. Рост представителей был достаточно небольшим, примерно 130 сантиметров. Масса австралопитеков составляла 25-40 килограмм. Орудиями, скорее всего, они не пользовались, поскольку они так и не найдены.
Человек умелый был схож с австралопитеком, но, в отличие от них, пользовался примитивным орудием. Его кисти рук и фаланги пальцев были более развитыми. Считается, что именно человек умелый - прямой наш предок.
Питекантроп
Следующим этапом эволюции был питекантроп - человек прямоходящий. Первые его останки были найдены на острове Ява. По мнению ученых, питекантропы проживали на территории Земли около миллиона лет назад. Позже останки человека прямоходящего были найдены во всех уголках планеты. Исходя из этого, можно сделать вывод, что питекантропы населяли все континенты. Тело прямоходящего человека мало чем отличалось от современного. Однако были незначительные отличия. Питекантроп имел низкий лоб и четко выраженные надбровные дуги. Ученые выяснили, что прямоходящий человек вел активный образ жизни. Питекантропы занимались охотой и изготовляли простые орудия труда. Они жили группами. Так питекантропам было легче охотиться и защищаться от врага. Находки в Китае позволяют сделать вывод, что они также умели пользоваться огнем. У питекантропов появилось абстрактное мышление и речь.
Неандерталец
Жили неандертальцы около 350 тысяч лет назад. Найдено около 100 остатков их жизнедеятельности. Череп неандертальцев был куполообразным. Их рост составлял около 170 сантиметров. Они имели достаточно крупное телосложение, развитую мускулатуру и хорошую физическую силу. Им пришлось жить в ледниковый период. Именно благодаря этому неандертальцы научились шить одежду из кожи и постоянно поддерживать огонь. Существует мнение, что неандертальцы жили только на территории Евразии. Стоит также отметить, что они достаточно тщательно обрабатывали камень для будущего орудия. Неандертальцы часто использовали дерево. С него они создавали орудие труда и элементы для жилищ. Однако стоит отметить, что они были достаточно примитивные.
Кроманьонец
Кроманьонцы имели высокий рост, который составлял около 180 сантиметров. Они имели все признаки современного человека. За последние 40 тысяч лет их вид абсолютно не изменился. Проанализировав останки человека, ученые сделали вывод, что средний возраст кроманьонцев составлял около 30-50 лет. Стоит отметить, что они создавали более сложные виды оружий. Среди них ножи и гарпуны. Кроманьонцы ловили рыбу и поэтому, помимо стандартного набора оружия, они создавали и новое для комфортной рыбалки. Среди них иглы и многое другое. Из этого можно сделать вывод, что кроманьонцы обладали хорошо развитым мозгом и логикой.
Свое жилище человек разумный строил из камня или вырывал его в земле. Кочующие население для большего удобства создавало временные шалаши. Стоит также отметить, что кроманьонцы приручили волка, превратив его со временем в сторожевого пса.
Кроманьонцы и искусство
Мало кому известно, что именно кроманьонцы сформировали концепцию, которая сейчас нам известна, как понятие творчества. На стенах большого количества пещер были найдены наскальные рисунки, сделанные кроманьонцами. Стоит подчеркнуть, что кроманьонцы всегда оставляли свои рисунки в труднодоступных местах. Возможно, они выполняли какую-то магическую роль.
Техника нанесения рисунков у кроманьонцев была разнообразная. Одни четко прорисовывали изображения, а другие выцарапывали их. Кроманьонцы использовали цветные краски. Преимущественно красный, желтый, коричневый и черный. Со временем они даже начали вытачивать фигурки людей. Все найденные экспонаты вы можете с легкостью найти практически в любом археологическом музее. Ученые отмечают, что кроманьонцы были достаточно развитыми и образованными. Они любили носить украшения из костей убитых ими животных.
Существует достаточно интересное мнение. Раньше считалось, что кроманьонцы вытеснили неандертальцев в неравной борьбе. Сегодня ученые предполагают иначе. Они считают, что на протяжении определенного количества времени неандертальцы и кроманьонцы жили бок о бок, но более слабые погибли от резкого похолодания.
Подведем итоги
Геологическая история Земли взяло свое начало много миллионов лет назад. Каждая эра внесла свою лепту в нашу современную жизнь. Мы часто не задумываемся о том, как развивалась наша планета. Изучая информацию о том, как формировалась наша Земля, остановиться невозможно. История эволюции планеты способна заворожить каждого. Настоятельно рекомендуем беречь нашу Землю, хотя бы для того, чтобы спустя еще миллионы лет историю нашего существования было кому изучать.
Самыми древними на Земле определены песчаники из Западной Австралии, возраст цирконов в которых достигает 4,2 млрд. лет. Имеются публикации и о более древнем абсолютном возрасте в 5,6 млрд. лет и более, но официальной наукой такие цифры не принимаются. Возраст кварцитов из Гренландии и Северной Канады определен в 4 млрд. лет, гранитов Австралии и Южной Африки до 3,8 млрд. лет.
Начало палеозоя определено в 570 млн. лет, мезозоя — в 240 млн. лет, кайнозоя — в 67 млн. лет
Архейская эра. Самые древние породы, обнажающиеся на поверхности материков, образовались в архейскую эру. Распознавание этих пород затруднено, поскольку их выходы рассредоточены и в большинстве случаев перекрыты мощными толщами более молодых пород. Там, где эти породы обнажаются, они настолько метаморфизованы, что зачастую нельзя восстановить их исходный характер. Во время многочисленных продолжительных этапов денудации были разрушены мощные толщи этих пород, а сохранившиеся содержат очень мало ископаемых организмов и поэтому их корреляция затруднительна или вообще невозможна. Интересно отметить, что самые древние известные архейские породы, вероятно, представляют собой сильно метаморфизованные осадочные породы, а более древние породы, перекрытые ими, были расплавлены и разрушены в результате многочисленных магматических интрузий. Поэтому до сих пор не обнаружены следы первичной земной коры.
В Северной Америке имеются два больших ареала выходов на поверхность архейских пород. Первый из них — Канадский щит — расположен в центральной Канаде по обе стороны Гудзонова залива. Хотя местами архейские породы перекрыты более молодыми, на большей части территории Канадского щита они слагают дневную поверхность. Древнейшие известные в этом районе породы представлены мраморами, аспидными и кристаллическими сланцами, переслаивающимися с лавами. Первоначально здесь были отложены известняки и глинистые сланцы, впоследствии запечатанные лавами. Затем эти породы испытали воздействие мощных тектонических движений, которые сопровождались крупными гранитными интрузиями. В конечном итоге толщи осадочных пород подверглись сильному метаморфизму. После длительного периода денудации эти сильно метаморфизованные породы местами были выведены на поверхность, но общий фон составляют граниты.
Выходы архейских пород имеются также в Скалистых горах, где слагают гребни многих хребтов и отдельные вершины, например Пайкс-Пик. Более молодые породы там разрушены денудацией.
В Европе архейские породы обнажаются на территории Балтийского щита в пределах Норвегии, Швеции, Финляндии и России. Они представлены гранитами и сильно метаморфизованными осадочными породами. Такие же выходы архейских пород имеются на юге и юго-востоке Сибири, в Китае, западной Австралии, Африке и на северо-востоке Южной Америки. Древнейшие следы жизнедеятельности бактерий и колоний одноклеточных сине-зеленых водорослей Collenia были обнаружены в архейских породах южной Африки (Зимбабве) и провинции Онтарио (Канада).
Протерозойская эра. В начале протерозоя после длительного периода денудации суша была в значительной степени разрушена, отдельные части материков испытали погружение и были затоплены мелководными морями, а некоторые низменные котловины начали заполняться континентальными отложениями. В Северной Америке самые значительные выходы протерозойских пород имеются в четырех районах. Первый из них приурочен к южной части Канадского щита, где мощные толщи глинистых сланцев и песчаников рассматриваемого возраста обнажаются вокруг оз. Верхнего и северо-восточнее оз. Гурон. Эти породы имеют как морское, так и континентальное происхождение. Их распределение указывает на то, что положение мелководных морей на протяжении протерозоя значительно менялось. Во многих местах морские и континентальные осадки переслаиваются с мощными лавовыми толщами. По окончании осадконакопления происходили тектонические движения земной коры, протерозойские породы претерпевали складкообразование и формировались крупные горные системы. В предгорных районах к востоку от Аппалачей имеются многочисленные выходы протерозойских пород. Первоначально они отлагались в виде пластов известняков и глинистых сланцев, а затем во время орогенеза (горообразования) метаморфизовались и превратились в мрамора, аспидные и кристаллические сланцы. В районе Большого каньона мощная толща протерозойских песчаников, глинистых сланцев и известняков несогласно перекрывает архейские породы. В северной части Скалистых гор была отложена толща протерозойских известняков мощностью ок. 4600 м. Хотя протерозойские образования в этих районах испытали воздействие тектонических движений и были смяты в складки и разбиты разломами, эти подвижки были недостаточно интенсивными и не могли привести к метаморфизации пород. Поэтому там сохранились исходные осадочные текстуры.
В Европе значительные выходы протерозойских пород имеются в пределах Балтийского щита. Они представлены сильно метаморфизованными мраморами и аспидными сланцами. На северо-западе Шотландии мощная толща протерозойских песчаников перекрывает архейские граниты и кристаллические сланцы. Обширные выходы протерозойских пород встречаются на западе Китая, в центральной Австралии, южной Африке и центральной части Южной Америки. В Австралии указанные породы представлены мощной толщей неметаморфизованных песчаников и глинистых сланцев, а в восточной Бразилии и южной Венесуэле — сильно метаморфизованными аспидными и кристаллическими сланцами.
Ископаемые сине-зеленые водоросли Collenia весьма широко распространены на всех материках в неметаморфизованных известняках протерозойского возраста, где также обнаружены немногочисленные обломки раковин примитивных моллюсков. Однако остатки животных очень редки, и это свидетельствует о том, что большинство организмов отличалось примитивным строением и еще не имело твердых оболочек, которые сохраняются в ископаемом состоянии. Хотя следы ледниковых периодов фиксируются для ранних этапов истории Земли, обширное оледенение, имевшее почти глобальное распространение, отмечается только в самом конце протерозоя.
Палеозойская эра . После того, как суша пережила длительный период денудации в конце протерозоя, некоторые ее территории испытали прогибание и были затоплены мелководными морями. В результате денудации возвышенных участков осадочный материал сносился водными потоками в геосинклинали, где накопились толщи палеозойских осадочных пород мощностью более 12 км. В Северной Америке в начале палеозойской эры образовались две крупные геосинклинали. Одна из них, называемая Аппалачской, протянулась от северной части Атлантического океана через юго-восточную Канаду и далее на юг к Мексиканскому заливу вдоль оси современных Аппалачей. Другая геосинклиналь соединяла Северный Ледовитый океан с Тихим, проходя несколько восточнее Аляски на юг через восточную часть Британской Колумбии и западную часть Альберты, далее через восточную Неваду, западную Юту и южную Калифорнию. Таким образом Северная Америка была разделена на три части. В отдельные периоды палеозоя ее центральные районы отчасти затоплялись и обе геосинклинали соединялись мелководными морями. В другие периоды в результате изостатических поднятий суши или колебаний уровня Мирового океана происходили морские регрессии, и тогда в геосинклиналях откладывался терригенный материал, смытый из сопредельных возвышенных районов.
В палеозое сходные условия существовали и на других материках. В Европе огромные моря периодически затопляли Британские о-ва, территории Норвегии, Германии, Франции, Бельгии и Испании, а также обширную область Восточно-Европейской равнины от Балтийского моря до Уральских гор. Крупные выходы палеозойских пород имеются также в Сибири, Китае и северной Индии. Они являются коренными породами в большинстве районов восточной Австралии, северной Африки, а также в северных и центральных районах Южной Америки.
Палеозойская эра делится на шесть периодов неодинаковой продолжительности, чередующихся с кратковременными этапами изостатических поднятий или морских регрессий, во время которых в пределах материков осадкообразование не происходило (рис. 9, 10).
Кембрийский период — самый ранний период палеозойской эры, названный по латинскому названию Уэльса (Камбрия), где впервые были изучены породы этого возраста. В Северной Америке в кембрии обе геосинклинали были затоплены, а во второй половине кембрия центральная часть материка занимала столь низкое положение, что оба прогиба соединялись мелководным морем и там накапливались слои песчаников, глинистых сланцев и известняков. В Европе и Азии происходила крупная морская трансгрессия. Эти части света были в значительной степени затоплены. Исключение составляли три крупных обособленных массива суши (Балтийский щит, Аравийский п-ов и южная Индия) и ряд небольших изолированных участков суши в южной Европе и южной Азии. Менее крупные морские трансгрессии происходили в Австралии и центральной части Южной Америки. Кембрий отличался довольно спокойными тектоническими обстановками.
В отложениях этого периода сохранились первые многочисленные ископаемые, свидетельствующие о развитии жизни на Земле. Хотя наземные растения или животные не отмечены, мелководные эпиконтинентальные моря и затопленные геосинклинали изобиловали многочисленными беспозвоночными животными и водными растениями. Наиболее необычные и интересные животные того времени — трилобиты (рис. 11), класс вымерших примитивных членистоногих, были широко распространены в кембрийских морях. Их известково-хитиновые панцири обнаружены в породах этого возраста на всех материках. Кроме того, существовало много типов плеченогих (брахиопод), моллюсков и других беспозвоночных. Таким образом, в кембрийских морях присутствовали все основные формы беспозвоночных организмов (за исключением кораллов, мшанок и пелеципод).
В конце кембрийского периода бoльшая часть суши испытала поднятие и произошла кратковременная морская регрессия.
Ордовикский период — второй период палеозойской эры (называющийся по имени кельтского племени ордовиков, населявшего территорию Уэльса). В этот период материки снова испытали прогибание, в результате чего геосинклинали и низменные котловины превратились в мелководные моря. В конце ордовика ок. 70% территории Северной Америки было затоплено морем, в котором отложились мощные толщи известняков и глинистых сланцев. Морем были покрыты также значительные территории Европы и Азии, частично — Австралия и центральные районы Южной Америки.
Все кембрийские беспозвоночные продолжали развиваться и в ордовике. Кроме того, появились кораллы, пелециподы (двустворчатые моллюски), мшанки и первые позвоночные. В Колорадо в ордовикских песчаниках обнаружены фрагменты самых примитивных позвоночных — бесчелюстных (остракодерм), у которых отсутствовали настоящие челюсти и парные конечности, а передняя часть тела была покрыта костными пластинками, образующими защитный панцирь.
На основе палеомагнитного изучения пород установлено, что на протяжении большей части палеозоя Северная Америка располагалась в экваториальной зоне. Ископаемые организмы и широко распространенные известняки этого времени свидетельствуют о господстве в ордовике теплых мелководных морей. Австралия располагалась близ Южного полюса, а северо-западная Африка — в районе самого полюса, что подтверждается запечатлевшимися в ордовикских породах Африки признаками широкого распространения оледенения.
В конце ордовикского периода в результате тектонических движений происходили поднятие материков и морская регрессия. Местами коренные кембрийские и ордовикские породы испытали процесс складкообразования, который сопровождался ростом гор. Этот древнейший этап орогенеза носит название каледонской складчатости.
Силурийский период . Впервые породы этого периода были изучены также в Уэльсе (название периода происходит от кельтского племени силуров, населявшего этот регион).
После тектонических поднятий, ознаменовавших окончание ордовикского периода, наступил денудационный этап, а затем в начале силура материки снова испытали прогибание, а моря затопили низменные районы. В Северной Америке в раннем силуре площадь морей существенно сократилась, однако в среднем силуре они заняли почти 60% ее территории. Сформировалась мощная толща морских известняков ниагарской формации, получившей свое название от Ниагарского водопада, порог которого она слагает. В позднем силуре площади морей сильно сократились. В полосе, простирающейся от современного штата Мичиган до центральной части штата Нью-Йорк, накапливались мощные соленосные пласты.
В Европе и Азии силурийские моря были широко распространены и занимали почти те же территории, что и кембрийские моря. Незатопленными оставались те же изолированные массивы, что и в кембрии, а также значительные территории северного Китая и Восточной Сибири. В Европе мощные известняковые толщи накапливались по периферии южной оконечности Балтийского щита (в настоящее время они частично затоплены Балтийским морем). Небольшие моря были распространены в восточной Австралии, северной Африке и в центральных районах Южной Америки.
В силурийских породах обнаружены в общем те же основные представители органического мира, что и в ордовикских. Наземные растения в силуре еще не появились. Среди беспозвоночных гораздо более обильными стали кораллы, в результате жизнедеятельности которых во многих районах сформировались массивные коралловые рифы. Трилобиты, столь характерные для кембрийских и ордовикских пород, утрачивают свое доминирующее значение: их становится меньше как в количественном, так и видовом отношениях. В конце силура появилось множество крупных водных членистоногих, называемых эвриптеридами, или ракоскорпионами.
Силурийский период в Северной Америке завершился без крупных тектонических подвижек. Однако в Западной Европе в это время образовался пояс каледонид. Эта горная цепь простиралась на территории Норвегии, Шотландии и Ирландии. Орогенез происходил также в северной Сибири, в результате чего ее территория была так высоко поднята, что больше уже никогда не затоплялась.
Девонский период назван по имени графства Девон в Англии, где впервые были изучены породы этого возраста. После денудационного перерыва отдельные районы материков снова испытали погружение и были затоплены мелководными морями. В северной Англии и частично в Шотландии молодые каледониды препятствовали проникновению моря. Однако их разрушение привело к накоплению мощных толщ терригенных песчаников в долинах предгорных рек. Эта формация древних красных песчаников известна хорошо сохранившимися ископаемыми рыбами. Южная Англия в это время была покрыта морем, в котором отлагались мощные толщи известняков. Значительные территории на севере Европы были тогда затоплены морями, в которых накапливались слои глинистых сланцев и известняков. При врезании Рейна в эти толщи в районе массива Эйфель образовались живописные утесы, которые поднимаются по берегам долины.
Девонские моря покрывали многие районы европейской части России, южной Сибири и южного Китая. Обширный морской бассейн затопил центральную и западную Австралию. Эта территория не покрывалась морем с кембрийского периода. В Южной Америке морская трансгрессия распространилась на некоторые центральные и западные районы. Кроме того, существовал узкий субширотный прогиб в Амазонии. В Северной Америке очень широко распространены девонские породы. На протяжении большей части этого периода существовали два крупных геосинклинальных бассейна. В среднем девоне морская трансгрессия распространилась на территорию современной долины р. Миссисипи, где накопилась многослойная толща известняков.
В верхнем девоне мощные горизонты сланцев и песчаников сформировались в восточных районах Северной Америки. Эти обломочные толщи соответствуют этапу горообразования, начавшемуся в конце среднего девона и продолжавшемуся до окончания этого периода. Горы простирались вдоль восточного крыла Аппалачской геосинклинали (от современных юго-восточных районов США до юго-восточной Канады). Этот регион был сильно поднят, его северная часть претерпела складкообразование, затем там произошли обширные гранитные интрузии. Этими гранитами сложены горы Уайт-Маунтинс в Нью-Гэмпшире, Стоун-Маунтин в Джорджии и ряд других горных сооружений. Верхнедевонские, т.н. Акадские, горы были переработаны денудационными процессами. В результате к западу от Аппалачской геосинклинали накопилась слоистая толща песчаников, мощность которых местами превышает 1500 м. Они широко представлены в районе гор Кэтскилл, откуда и пошло название песчаников Кэтскилл. В меньших масштабах горообразование в это же время проявилось в некоторых районах Западной Европы. Орогенез и тектонические поднятия земной поверхности послужили причиной морской регрессии в конце девонского периода.
В девоне произошли некоторые важные события в эволюции жизни на Земле. Во многих районах земного шара были обнаружены первые бесспорные находки наземных растений. Так, например, в окрестностях Гилбоа (шт. Нью-Йорк) было найдено много видов папоротникообразных, включая гигантские древовидные.
Среди беспозвоночных были широко распространены губки, кораллы, мшанки, брахиоподы и моллюски (рис. 12). Существовало несколько типов трилобитов, хотя их численность и видовое разнообразие значительно сократились по сравнению с силуром. Девон часто называют «веком рыб» благодаря пышному расцвету этого класса позвоночных. Хотя еще существовали примитивные бесчелюстные, преобладать стали более совершенные формы. Акулообразные рыбы достигали в длину 6 м. В это время появились двоякодышащие рыбы, у которых плавательный пузырь трансформировался в примитивные легкие, что позволяло им существовать какое-то время на суше, а также кистеперые и лучеперые. В верхнем девоне обнаружены первые следы наземных животных — крупных саламандроподобных земноводных, называемых стегоцефалами. Особенности скелета показывают, что они развились из двоякодышащих рыб путем дальнейшего усовершенствования легких и видоизменения плавников и превращения их в конечности.
Каменноугольный период . После некоторого перерыва материки снова испытали погружение и их низменные участки превратились в мелководные моря. Так начался каменноугольный период, получивший свое название по широкому распространению угольных залежей как в Европе, так и в Северной Америке. В Америке его ранний этап, характеризовавшийся морскими обстановками, раньше называли миссисипским по мощной толще известняков, сформировавшейся в пределах современной долины р. Миссисипи, а теперь его относят к нижнему отделу каменноугольного периода.
В Европе на протяжении всего каменноугольного периода территории Англии, Бельгии и северной Франции были большей частью затоплены морем, в котором сформировались мощные горизонты известняков. Затоплялись также некоторые районы южной Европы и южной Азии, где отложились мощные слои глинистых сланцев и песчаников. Некоторые из этих горизонтов имеют континентальное происхождение и содержат много ископаемых остатков наземных растений, а также вмещают угленосные пласты. Поскольку нижнекаменноугольные формации мало представлены в Африке, Австралии и Южной Америке, можно предполагать, что эти территории находились преимущественно в субаэральных условиях. Кроме того, имеются свидетельства широкого распространения там материкового оледенения.
В Северной Америке Аппалачскую геосинклиналь с севера ограничивали Акадские горы, а с юга, со стороны Мексиканского залива, в нее проникало Миссисипское море, которое заливало и долину Миссисипи. Небольшие морские бассейны занимали некоторые участки на западе материка. В районе долины Миссисипи накапливалась многослойная толща известняков и сланцев. Один из этих горизонтов, т.н. индианский известняк, или спергенит, является хорошим строительным материалом. Он использовался при сооружении многих правительственных зданий в Вашингтоне.
В конце каменноугольного периода в Европе широко проявилось горообразование. Цепи гор простирались от южной Ирландии через южную Англию и северную Францию в южную Германию. Этот этап орогенеза называют герцинским, или варисцийским. В Северной Америке локальные поднятия происходили в конце миссисипского периода. Эти тектонические движения сопровождались морской регрессией, развитию которой способствовали также оледенения южных материков.
В целом органический мир нижнекаменноугольного (или миссисипского) времени был таким же, как и в девоне. Однако, помимо большего разнообразия типов древовидных папоротников, флора пополнилась древовидными плаунами и каламитовыми (древовидными членистостебельными класса хвощей). Беспозвоночные в основном были представлены теми же формами, что и в девоне. В миссисипское время стали более обычными морские лилии — донные животные, по форме сходные с цветком. Среди ископаемых позвоночных многочисленны акулоподобные рыбы и стегоцефалы.
В начале позднекаменноугольного времени (в Северной Америке — пенсильванского) условия на материках стали быстро меняться. Как следует из значительно более широкого распространения континентальных осадков, моря занимали меньшие пространства. Северо-западная Европа бoльшую часть этого времени находилась в субаэральных условиях. Обширное эпиконтинентальное Уральское море широко распространилось в северной и центральной России, а крупная геосинклиналь простиралась через южную Европу и южную Азию (современные Альпы, Кавказ и Гималаи расположены вдоль ее оси). Этот прогиб, именующийся геосинклиналью, или морем, Тетис, существовал на протяжении ряда последующих геологических периодов.
На территории Англии, Бельгии и Германии простирались низменности. Здесь в результате небольших колебательных движений земной коры происходило чередование морских и континентальных обстановок. Когда море отступало, формировались низменные заболоченные ландшафты с лесами из древовидных папоротников, древовидных плаунов и каламитовых. При наступании морей осадочные образования перекрывали леса, уплотняя древесные остатки, которые превращались в торф, а затем в уголь. В позднекаменноугольное время на материках Южного полушария распространилось покровное оледенение. В Южной Америке в результате морской трансгрессии, проникавшей с запада, была затоплена бoльшая часть территории современных Боливии и Перу.
В раннепенсильванское время в Северной Америке Аппалачская геосинклиналь замкнулась, утратила связь с Мировым океаном, и в восточных и центральных районах США накапливались терригенные песчаники. В середине и конце этого периода во внутренних районах Северной Америки (так же, как в Западной Европе) преобладали низменности. Здесь мелководные моря периодически уступали место болотам, в которых накапливались мощные торфяные залежи, впоследствии трансформировавшиеся в крупные угольные бассейны, которые простираются от Пенсильвании до восточного Канзаса. Некоторые западные районы Северной Америки заливались морем на протяжении большей части этого периода. Там отлагались слои известняков, сланцев и песчаников.
Широкое распространение субаэральных обстановок в значительной мере способствовало эволюции наземных растений и животных. Гигантские леса из древовидных папоротников и плаунов покрывали обширные заболоченные низменности. Эти леса изобиловали насекомыми и паукообразными. Один из видов насекомых, самый крупный в геологической истории, был похож на современную стрекозу, но имел размах крыльев ок. 75 см. Значительно большего видового разнообразия достигли стегоцефалы. Некоторые превышали в длину 3 м. Только в Северной Америке в болотных отложениях пенсильванского времени было обнаружено более 90 видов этих гигантских земноводных, имевших сходство с саламандрами. В этих же породах были найдены остатки древнейших пресмыкающихся. Однако из-за фрагментарности находок трудно составить полное представление о морфологии этих животных. Вероятно, эти примитивные формы были похожи на аллигаторов.
Пермский период . Изменения природных условий, начавшиеся в позднекаменноугольное время, еще больше проявились в пермском периоде, завершившем палеозойскую эру. Его название происходит от Пермской области в России. В начале этого периода море занимало Уральскую геосинклиналь — прогиб, следовавший согласно простиранию современных Уральских гор. Мелководное море периодически покрывало некоторые районы Англии, северной Франции и южной Германии, где накапливались слоистые толщи морских и континентальных осадков — песчаников, известняков, глинистых сланцев и каменной соли. Море Тетис существовало на протяжении большей части периода, и в районе северной Индии и современных Гималаев образовалась мощная толща известняков. Пермские отложения большой мощности представлены в восточной и центральной Австралии и на островах Южной и Юго-Восточной Азии. Они широко распространены в Бразилии, Боливии и Аргентине, а также в южной Африке.
Многие пермские формации в северной Индии, Австралии, Африке и Южной Америке имеют континентальное происхождение. Они представлены уплотненными ледниковыми отложениями, а также широко распространенными водно-ледниковыми песками. В Центральной и Южной Африке этими породами начинается мощная толща континентальных отложений, известная как серия кару.
В Северной Америке пермские моря занимали меньшую площадь по сравнению с предыдущими периодами палеозоя. Главная трансгрессия распространялась из западной части Мексиканского залива на север через территорию Мексики и проникла в южные районы центральной части США. Центр этого эпиконтинентального моря располагался в пределах современного штата Нью-Мексико, где сформировалась мощная толща известняков серии кэпитен. Благодаря деятельности подземных вод эти известняки приобрели сотовую структуру, особенно ярко выраженную в знаменитых Карлсбадских пещерах (шт. Нью-Мексико, США). Восточнее, в Канзасе и Оклахоме, отложились прибрежные фации красных глинистых сланцев. В конце перми, когда площадь, занятая морем, значительно сократилась, сформировались мощные соленосные и гипсоносные толщи.
В конце палеозойской эры, отчасти в каменноугольном периоде и отчасти — в пермском, во многих районах начался орогенез. Мощные толщи осадочных пород Аппалачской геосинклинали были смяты в складки и разбиты разломами. В результате образовались горы Аппалачи. Этот этап горообразования в Европе и Азии называют герцинским, или варисцийским, а в Северной Америке — аппалачским.
Растительный мир пермского периода был такой же, как и во второй половине каменноугольного. Однако растения имели меньшие размеры и не были так многочисленны. Это указывает на то, что климат пермского периода стал холоднее и суше. Беспозвоночные животные перми были унаследованы от предыдущего периода. Большой скачок произошел в эволюции позвоночных (рис. 13). На всех материках континентальные отложения пермского возраста содержат многочисленные остатки пресмыкающихся, достигавших в длину 3 м. Все эти предки мезозойских динозавров отличались примитивным строением и внешне были похожи на ящериц или аллигаторов, но иногда имели необычные особенности, например, высокий парусообразный плавник, протягивающийся от шеи до хвоста вдоль спины, у диметродона. Все еще многочисленными были стегоцефалы.
В конце пермского периода горообразование, проявившееся во многих районах земного шара на фоне общего поднятия материков, привело к столь значительным изменениям окружающей среды, что начали вымирать многие характерные представители палеозойской фауны. Пермский период был заключительной стадией существования многих беспозвоночных, особенно трилобитов.
Мезозойская эра, подразделяемая на три периода, отличалась от палеозойской преобладанием континентальных обстановок над морскими, а также составом флоры и фауны. Наземные растения, многие группы беспозвоночных и особенно позвоночные животные приспособились к новым обстановкам и претерпели существенные изменения.
Триасовый период открывает мезозойскую эру . Его название происходит от греч. trias (троица) в связи с четким трехчленным строением толщи отложений этого периода в северной Германии. В основании толщи залегают красноцветные песчаники, в середине — известняки, а вверху — красноцветные песчаники и глинистые сланцы. На протяжении триаса значительные территории Европы и Азии были заняты озерами и мелководными морями. Эпиконтинентальное море покрывало Западную Европу, причем его береговая линия прослеживается на территории Англии. В этом морском бассейне и накапливались вышеупомянутые стратотипические осадки. Песчаники, залегающие в нижней и верхней частях толщи, отчасти имеют континентальное происхождение. Другой триасовый морской бассейн проникал на территорию северной России и распространялся к югу по Уральскому прогибу. Огромное море Тетис тогда покрывало примерно такую же территорию, как и в позднекаменноугольное и пермское время. В этом море накопилась мощная толща доломитовых известняков, которыми сложены Доломитовые Альпы северной Италии. На юге центральной Африки триасовый возраст имеет бoльшая часть верхней толщи континентальной серии кару. Эти горизонты известны обилием ископаемых остатков пресмыкающихся. В конце триаса на территории Колумбии, Венесуэлы и Аргентины образовались покровы алевритов и песков континентального генезиса. Пресмыкающиеся, найденные в этих слоях, обнаруживают удивительное сходство с фауной серии кару в южной Африке.
В Северной Америке триасовые породы не так широко распространены, как в Европе и Азии. Продукты разрушения Аппалачей — красноцветные континентальные пески и глины — накапливались во впадинах, расположенных восточнее этих гор и испытывавших погружение. Эти отложения, переслаивающиеся с горизонтами лавы и пластовыми интрузиями, разбиты разломами и имеют падение к востоку. В Ньюаркском бассейне в Нью-Джерси и долине р.Коннектикут им соответствуют коренные породы серии ньюарк. Мелководные моря занимали некоторые западные районы Северной Америки, где накапливались известняки и глинистые сланцы. Континентальные песчаники и глинистые сланцы триаса выходят по бортам Большого каньона (шт. Аризона).
Органический мир в триасовом периоде был существенно иным, чем в пермском периоде. Для этого времени характерно обилие крупных хвойных деревьев, остатки которых часто встречаются в триасовых континентальных отложениях. Глинистые сланцы формации чинл на севере Аризоны насыщены окременелыми стволами деревьев. В результате выветривания сланцев они обнажились и теперь образуют каменный лес. Широкое развитие получили саговниковые (или цикадофиты), растения с тонкими или бочонковидными стволами и свисающими с макушки рассеченными, как у пальм, листьями. Некоторые виды саговниковых существуют и в современных тропических районах. Из беспозвоночных самыми распространенными были моллюски, среди которых преобладали аммониты (рис. 14), имевшие отдаленное сходство с современными наутилусами (или корабликами) и многокамерную раковину. Существовало много видов двустворчатых моллюсков. Значительный прогресс произошел в эволюции позвоночных. Хотя стегоцефалы были еще довольно обычны, преобладать стали пресмыкающиеся, среди которых появилось множество необычных групп (например, фитозавры, форма тела которых была, как у современных крокодилов, а челюсти узкие и длинные с острыми коническими зубами). В триасе впервые появились настоящие динозавры, эволюционно более развитые, чем их примитивные предки. Конечности у них были направлены вниз, а не в стороны (как у крокодилов), что позволяло им передвигаться подобно млекопитающим и поддерживать тело над землей. Динозавры передвигались на задних ногах, удерживая равновесие при помощи длинного хвоста (как кенгуру), и отличались небольшим ростом — от 30 см до 2,5 м. Некоторые пресмыкающиеся приспособились к жизни в морской среде, например ихтиозавры, туловище которых походило на акулье, а конечности трансформировались в нечто среднее между ластами и плавниками, и плезиозавры, туловище которых стало уплощенным, шея вытянулась, а конечности превратились в ласты. Обе эти группы животных стали более многочисленными в последующие этапы мезозойской эры.
Юрский период получил свое название от гор Юра (в северо-западной Швейцарии), сложенных многослойной толщей известняков, глинистых сланцев и песчаников. В юре произошла одна из крупнейших морских трансгрессий в Западной Европе. Огромное эпиконтинентальное море распространялось на большей части Англии, Франции, Германии и проникало в некоторые западные районы европейской России. В Германии известны многочисленные выходы верхнеюрских лагунных мелкозернистых известняков, в которых были обнаружены необычные ископаемые. В Баварии, в знаменитом местечке Золенхофен, найдены остатки крылатых пресмыкающихся и оба из известных видов первых птиц.
Море Тетис простиралось от Атлантики через южную часть Пиренейского п-ова вдоль Средиземного моря и через Южную и Юго-Восточную Азию выходило к Тихому океану. Бoльшая часть северной Азии в этот период располагалась выше уровня моря, хотя эпиконтинентальные моря с севера проникали в Сибирь. Континентальные отложения юрского возраста известны в южной Сибири и северном Китае.
Небольшие эпиконтинентальные моря занимали ограниченные площади вдоль побережья западной Австралии. Во внутренних районах Австралии имеются выходы юрских континентальных отложений. Бoльшая часть Африки в юрский период располагалась выше уровня моря. Исключение составляла ее северная окраина, заливавшаяся морем Тетис. В Южной Америке вытянутое узкое море заполняло геосинклиналь, размещавшуюся примерно на месте современных Анд.
В Северной Америке юрские моря занимали весьма ограниченные территории на западе материка. Мощные толщи континентальных песчаников и кроющих глинистых сланцев накопились в районе плато Колорадо, особенно к северу и востоку от Большого каньона. Песчаники образовались из песков, слагавших пустынные дюнные ландшафты котловин. В результате процессов выветривания песчаники приобрели необычные формы (как, например, живописные остроконечные пики в национальном парке Зайон или национальный памятник Рейнбоу-Бридж, представляющий собой возвышающуюся на 94 м над дном каньона арку с пролетом 85 м; эти достопримечательности находятся в штате Юта). Отложения глинистых сланцев формации моррисон знамениты находками 69 видов ископаемых динозавров. Тонкодисперсные осадки в этом районе, вероятно, накапливались в условиях заболоченной низины.
Растительный мир юрского периода в общих чертах был сходен с существовавшим в триасе. Во флоре доминировали саговниковые и хвойные древесные породы. Впервые появились гинкговые — голосеменные широколиственные древесные растения с опадающей осенью листвой (вероятно, это связующее звено между голосеменными и покрытосеменными растениями). Единственный вид этого семейства — гинкго двулопастный — сохранился до настоящего времени и считается самым древним представителем древесных, поистине живым ископаемым.
Юрская фауна беспозвоночных весьма сходна с триасовой. Однако более многочисленными стали кораллы-рифостроители, широко распространились морские ежи и моллюски. Появились многие двустворчатые моллюски, родственные современным устрицам. Все еще были многочисленны аммониты.
Позвоночные были представлены преимущественно пресмыкающимися, поскольку стегоцефалы вымерли в конце триаса. Динозавры достигли кульминации своего развития. Такие травоядные формы, как апатозавры и диплодоки, стали передвигаться на четырех конечностях; многие имели длинные шею и хвост. Эти животные приобрели гигантские размеры (до 27 м в длину), а некоторые весили до 40 т. У отдельных представителей травоядных динозавров меньших размеров, например стегозавров, развился защитный панцирь, состоявший из пластин и шипов. У плотоядных динозавров, в частности аллозавров, сформировались крупные головы с мощными челюстями и острыми зубами, в длину они достигали 11 м и передвигались на двух конечностях. Другие группы пресмыкающихся тоже были весьма многочисленны. В юрских морях обитали плезиозавры и ихтиозавры. Впервые появились летающие пресмыкающиеся — птерозавры, у которых развились перепончатые крылья, как у летучих мышей, а масса уменьшилась за счет трубчатых костей.
Появление птиц в юре — важный этап в развитии животного мира. В лагунных известняках Золенхофена были обнаружены два птичьих скелета и отпечатки перьев. Однако эти примитивные птицы еще имели много черт, общих с пресмыкающимися, включая острые зубы конической формы и длинные хвосты.
Юрский период завершился интенсивной складчатостью, в результате которой на западе США сформировались горы Сьерра-Невада, которые простирались дальше на север в пределы современной западной Канады. Впоследствии южная часть этого складчатого пояса снова испытала поднятие, которое предопределило строение современных гор. На других материках проявления орогенеза в юре были незначительны.
Меловой период . В это время накапливались мощные слоистые толщи мягкого слабо уплотненного белого известняка — мела, от которого произошло название периода. Впервые такие слои были изучены в обнажениях по берегам пролива Па-де-Кале близ Дувра (Великобритания) и Кале (Франция). В других частях света отложения соответствующего возраста тоже называют меловыми, хотя там встречаются и другие типы пород.
В меловой период морские трансгрессии охватывали значительные части Европы и Азии. В центральной Европе моря заливали два субширотных геосинклинальных прогиба. Один из них располагался в пределах юго-восточной Англии, северной Германии, Польши и западных районов России и на крайнем востоке достигал субмеридионального Уральского прогиба. Другая геосинклиналь, Тетис, сохраняла свое прежнее простирание в южной Европе и северной Африке и соединялась с южной оконечностью Уральского прогиба. Далее море Тетис продолжалось в Южной Азии и восточнее Индийского щита соединялось с Индийским океаном. За исключением северной и восточной окраин, территория Азии на протяжении всего мелового периода не заливалась морем, поэтому там широко распространены континентальные отложения этого времени. Мощные слои меловых известняков представлены во многих районах Западной Европы. В северных районах Африки, куда заходило море Тетис, накопились большие толщи песчаников. Пески пустыни Сахара образовались в основном за счет продуктов их разрушения. Австралия покрывалась меловыми эпиконтинентальными морями. В Южной Америке на протяжении большей части мелового периода Андский прогиб заливался морем. Восточнее его на значительной территории Бразилии отложились терригенные алевриты и пески с многочисленными остатками динозавров.
В Северной Америке окраинные моря занимали береговые равнины Атлантического океана и Мексиканского залива, где накапливались пески, глины и меловые известняки. Другое окраинное море располагалось на западном побережье материка в пределах Калифорнии и доходило до южных подножий возрожденных гор Сьерра-Невада. Однако последняя самая крупная морская трансгрессия охватила западные районы центральной части Северной Америки. В это время сформировался обширный геосинклинальный прогиб Скалистых гор, и огромное море распространялось от Мексиканского залива через современные Великие равнины и Скалистые горы на север (западнее Канадского щита) вплоть до Северного Ледовитого океана. Во время этой трансгрессии была отложена мощная многослойная толща песчаников, известняков и глинистых сланцев.
В конце мелового периода происходил интенсивный орогенез в Южной и Северной Америке и Восточной Азии. В Южной Америке осадочные породы, накопившиеся в Андской геосинклинали за несколько периодов, были уплотнены и смяты в складки, что привело к образованию Анд. Аналогичным образом в Северной Америке на месте геосинклинали сформировались Скалистые горы. Во многих районах мира усилилась вулканическая деятельность. Лавовые потоки покрыли всю южную часть п-ова Индостан (таким образом сформировалось обширное плато Декан), а небольшие излияния лавы имели место в Аравии и Восточной Африке. Все материки испытали значительные поднятия, и произошла регрессия всех геосинклинальных, эпиконтинентальных и окраинных морей.
Меловой период ознаменовался несколькими крупными событиями в развитии органического мира. Появились первые цветковые растения. Их ископаемые остатки представлены листьями и древесиной пород, многие из которых растут и в настоящее время (например, ива, дуб, клен и вяз). Меловая фауна беспозвоночных в целом аналогична юрской. Среди позвоночных животных наступила кульминация видового разнообразия пресмыкающихся. Существовали три основные группы динозавров. Хищные с хорошо развитыми массивными задними конечностями были представлены тираннозаврами, которые в длину достигали 14 м, а в высоту — 5 м. Получила развитие группа двуногих травоядных динозавров (или траходонтов) с широкими уплощенными челюстями, напоминающими утиный клюв. Многочисленные скелеты этих животных встречаются в меловых континентальных отложениях Северной Америки. К третьей группе относятся рогатые динозавры с развитым костяным щитом, защищавшим голову и шею. Типичный представитель этой группы — трицератопс с коротким носовым и двумя длинными надглазными рогами.
В меловых морях обитали плезиозавры и ихтиозавры, появились морские ящерицы мозазавры с вытянутым туловищем и сравнительно небольшими ластовидными конечностями. Птерозавры (летающие ящеры) утратили зубы и лучше передвигались в воздушном пространстве, чем их юрские предки. У одного из видов птерозавров — птеранодона — размах крыльев достигал 8 м.
Известны два вида птиц мелового периода, сохранившие некоторые морфологические особенности рептилий, например размещенные в альвеолах зубы конической формы. Один из них — гесперорнис (ныряющая птица) — приспособился к жизни в море.
Хотя переходные формы, больше похожие на рептилий, чем на млекопитающих, известны с триаса и юры, впервые многочисленные остатки настоящих млекопитающих были обнаружены в континентальных верхнемеловых отложениях. Примитивные млекопитающие мелового периода отличались небольшими размерами и чем-то напоминали современных землероек.
Широко развитые на Земле процессы горообразования и тектонические поднятия материков в конце мелового периода привели к столь значительным изменениям природы и климата, что многие растения и животные вымерли. Из беспозвоночных исчезли господствовавшие в мезозойских морях аммониты, а из позвоночных — все динозавры, ихтиозавры, плезиозавры, мозазавры и птерозавры.
Кайнозойская эра, охватывавшая последние 65 млн. лет, подразделяется на третичный (в России принято выделять два периода — палеогеновый и неогеновый) и четвертичный периоды. Хотя последний отличался малой продолжительностью (возрастные оценки его нижней границы колеблются от 1 до 2,8 млн. лет), он сыграл большое значение в истории Земли, поскольку с ним связаны неоднократные материковые оледенения и появление человека.
Третичный период . В это время многие районы Европы, Азии и Северной Африки были покрыты мелководными эпиконтинентальными и глубоководными геосинклинальными морями. В начале этого периода (в неогене) море занимало юго-восточную Англию, северо-западную Францию и Бельгию и там накопилась мощная толща песков и глин. Все еще продолжало существовать море Тетис, простиравшееся от Атлантического до Индийского океана. Его воды заливали Пиренейский и Апеннинский полуострова, северные районы Африки, юго-западную Азию и север Индостана. В этом бассейне отлагались мощные горизонты известняков. Бoльшая часть северного Египта сложена нуммулитовыми известняками, которые использовались в качестве строительного материала при возведении пирамид.
В это время почти вся юго-восточная Азия была занята морскими бассейнами и небольшое эпиконтинентальное море распространялось на юго-востоке Австралии. Третичные морские бассейны покрывали северную и южную оконечности Южной Америки, а эпиконтинентальное море проникало на территорию восточной Колумбии, северной Венесуэлы и южной Патагонии. Мощные толщи континентальных песков и алевритов накапливались в бассейне Амазонки.
Окраинные моря располагались на месте современных Береговых равнин, прилегающих к Атлантическому океану и Мексиканскому заливу, а также вдоль западного побережья Северной Америки. Мощные толщи континентальных осадочных пород, образовавшихся в результате денудации возрожденных Скалистых гор, накапливались на Великих равнинах и в межгорных впадинах.
Во многих районах земного шара в середине третичного периода происходил активный орогенез. В Европе образовались Альпы, Карпаты и Кавказ. В Северной Америке на заключительных этапах третичного периода сформировались Береговые хребты (в пределах современных штатов Калифорния и Орегон) и Каскадные горы (в пределах Орегона и Вашингтона).
Третичный период ознаменовался существенным прогрессом в развитии органического мира. Современные растения возникли еще в меловом периоде. Большинство третичных беспозвоночных были непосредственно унаследованы от меловых форм. Многочисленнее стали современные костистые рыбы, уменьшились численность и видовое разнообразие земноводных и пресмыкающихся. Произошел скачок в развитии млекопитающих. От примитивных форм, похожих на землероек и впервые появившихся в меловом периоде, берут начало многие формы, относящиеся уже к началу третичного периода. Самые древние ископаемые остатки лошадей и слонов обнаружены в нижнетретичных породах. Появились плотоядные и парнокопытные животные.
Видовое разнообразие животных сильно возросло, однако многие из них вымерли уже к концу третичного периода, а другие (подобно некоторым мезозойским пресмыкающимся) вернулись к морскому образу жизни, как, например, китообразные и морские свиньи, у которых плавники представляют собой трансформированные конечности. Летучие мыши смогли летать благодаря перепонке, соединяющей их длинные пальцы. Динозавры, вымершие в конце мезозоя, уступили место млекопитающим, которые стали доминирующим классом животных на суше в начале третичного периода.
Четвертичный период подразделяется на эоплейстоцен, плейстоцен и голоцен. Последний начался всего 10 000 лет назад. Современный рельеф и ландшафты Земли в основном оформились в четвертичный период.
Горообразование, которое происходило в конце третичного периода, предопределило значительное поднятие материков и регрессию морей. Четвертичный период ознаменовался существенным похолоданием климата и широким развитием покровного оледенения в Антарктиде, Гренландии, Европе и Северной Америке. В Европе центром оледенения был Балтийский щит, откуда ледниковый покров распространялся до южной Англии, средней Германии и центральных районов Восточной Европы. В Сибири покровное оледенение имело меньшие размеры, в основном ограничиваясь предгорными районами. В Северной Америке ледниковые покровы занимали громадную территорию, включая бoльшую часть Канады и северные районы США вплоть до южного Иллинойса. В Южном полушарии четвертичный ледниковый покров характерен не только для Антарктиды, но и для Патагонии. Кроме того, на всех материках было широко распространено горное оледенение.
В плейстоцене выделяют четыре основных этапа активизации оледенения, чередовавшиеся с межледниковьями, во время которых природные условия были близки современным или даже более теплыми. Последний ледниковый покров на территории Европы и Северной Америки достигал наибольших размеров 18-20 тыс. лет назад и окончательно растаял в начале голоцена.
В четвертичный период вымерли многие третичные формы животных и появились новые, приспособившиеся к более холодным условиям. Особо следует отметить мамонта и шерстистого носорога, которые населяли северные области в плейстоцене. В более южных районах Северного полушария встречались мастодонты, саблезубые тигры и др. Когда ледниковые покровы растаяли, представители плейстоценовой фауны вымерли и их место заняли современные животные. Первобытные люди, в частности неандертальцы, вероятно, существовали уже во время последнего межледниковья, но человек современного типа — человек разумный (Homo sapiens) — появился лишь в последнюю ледниковую эпоху плейстоцена, а в голоцене расселился по всему земному шару.
Архейская эра - это первая ступень в развитии жизни на земле, захватывающая временной интервал в 1,5 млрд лет. Она берет свое начало 4 млрд лет назад. В период архейской эры начинает зарождаться флора и фауна планеты, отсюда берет начало история динозавров, млекопитающих и человека. Появляются первые залежи естественных богатств природы. Не было горных возвышенностей и мирового океана, кислорода не хватало. Атмосфера была смешана с гидросферой в единое целое - это препятствовало солнечным лучам попадать на землю.
Архейская эра в переводе с древнегреческого означает «древняя». Эта эра делится на 4 периода - эоархей, палеоархей, мезоархей и неоархей.
Первый период архейской эры длился приблизительно 400 млн лет. Данный период характеризуется усиленными метеоритными дождями, формированием вулканических кратеров и земной коры. Начинается активное формирование гидросферы, появляются изолированные друг от друга соленые водоемы с горячей водой. В атмосфере преобладает углекислый газ, температура воздуха доходит до 120 °С. Появляются первые живые организмы - цианобактерии, которые начинают производить кислород при помощи фотосинтеза. Происходит образование Ваальбары - основного земного материка.
Палеоархей
Следующий период эры Архея захватывает промежуток времени в 200 млн лет. Магнитное поле Земли усиливается за счет повышения твердости земного ядра. Это благоприятно сказывается на условиях жизни и развития простейших микроорганизмов. Сутки длятся около 15 часов. Происходит образование мирового океана. Изменения подводных хребтов приводит к медленному повышению объема воды и понижению количества углекислого газа в атмосфере. Продолжается формирование первого земного континента. Горных массивов еще не существует. Вместо них над землей возвышаются действующие вулканы.
Мезоархей
Третий период архейской эры продолжался 400 млн лет. В это время происходит раскол основного континента на 2 части. В результате резкого охлаждения планеты, в котором виноваты постоянные вулканические процессы, формируется Понгольское ледниковое образование. В этот период численность цианобактерий начинает активно расти. Развиваются хемолитотрофные организмы, не нуждающиеся в кислороде и солнечных лучах. Ваальбар полностью сформирован. Размер его приблизительно равен размеру современного Мадагаскара. Начинается образование континента Ур. Из вулканов медленно начинают формироваться крупные острова. В атмосфере, как и прежде, преобладает углекислый газ. Температура воздуха остается высокой.
Последний период архейской эры закончился 2,5 млрд лет назад. На данном этапе завершается формирование земной коры, увеличивается уровень кислорода в атмосфере. Материк Ур становится основой Кенорленда. Большую часть планеты занимают вулканы. Их активная деятельность приводит к повышенному образованию полезных ископаемых. Золото, серебро, граниты, диориты и другие, не менее важные природные богатства, были сформированы в период неоархея. В последние столетия архейской эры появляются первые многоклеточные организмы, которые в дальнейшем разделились на земных и морских обитателей. У бактерий начинается развитие полового процесса размножения. Гаплоидные микроорганизмы имеют один хромосомный набор. Они постоянно адаптируются к изменениям в среде обитания, но при этом другие свойства у них не появляются. Половой процесс позволил происходить приспособлению к жизни с изменениями в наборе хромосом. Это дало возможность для дальнейшей эволюции живых организмов.
Флора и фауна архейской эры
Растительный мир данной эры не может похвастаться разнообразием. Единственным видом растений являются одноклеточные нитчатые водоросли - сфероморфид - ареал обитания бактерий. Когда эти водоросли формируются в колонии, их можно увидеть без специальных приборов. Они могут отправиться в свободное плавание или прикрепиться к поверхности чего-либо. В дальнейшем водоросли сформируют новую форму жизни - лишайники.
Во время архейской эры появились первые прокариоты - одноклеточные организмы, не имеющие ядра. С помощью фотосинтеза прокариоты производят кислород и создают благоприятные условия для появления новых форм жизни. Делятся прокариоты на два домена - бактерии и археи.
Археи
В настоящее время установлено, что имеют особенности, отличающие их от других живых организмов. Поэтому классификация, объединяющая их с бактериями в одну группу, считается устаревшей. Внешне археи схожи с бактериями, но некоторые имеют необычные формы. Эти организмы могут поглощать как солнечный свет, так и углерод. Существовать могут в самых непригодных для жизни условиях. Один из видов архей является пищей для морских обитателей. Несколько видов было обнаружено в кишечнике человека. Они принимают участие в процессах пищеварения. Другие виды используют для очистки сточных рвов и канав.
Существует неподтвержденная фактами теория, что во время архейской эры произошло зарождение и развитие эукариотов - микроорганизмов царства грибов, схожих с дрожжевыми грибами.
О том, что жизнь на земле зародилась в период архейской эры, свидетельствуют найденные окаменелые стромалиты - отходы жизнедеятельности цианобактерий. Первые строматолиты были обнаружены в Канаде, Сибири, Австралии и Африке. Учеными доказано, что именно бактерии оказали огромное влияние на образование кристаллов арагонита, который содержится в раковинах моллюсков и входит в состав кораллов. Благодаря цианобактериям возникли залежи карбонатных и кремневых образований. Колонии древних бактерий похожи на плесень. Располагались они и в области вулканов, и на дне озер, и в прибрежных районах.
Климат Архея
Ученым пока не удалось ничего узнать о климатических поясах данного периода. О существовании зон разного климата в архейской эре позволяют судить древние ледниковые отложения - тиллиты. Остатки оледенений в наши дни найдены в Америке, Африке, Сибири. Их истинные размеры определить пока не представляется возможным. Скорее всего, ледниковые отложения покрывали только горные вершины, ведь обширные материки во времена архейской эры еще не были сформированы. На существование теплого климата в некоторых зонах планеты указывает развитие флоры в океанах.
Гидросфера и атмосфера архейской эры
В ранний период воды на земле было немного. Температура воды в период архейской эры достигала 90°С. Это свидетельствует о насыщенности атмосферы углекислым газом. Азота в ней было очень мало, кислорода на ранних этапах почти не было, остальные газы быстро разрушаются под воздействием солнечных лучей. Температура атмосферы доходит до 120 градусов. Если бы в атмосфере преобладал азот, то и температура была бы не ниже 140 градусов.
В поздний период, после формирования мирового океана, уровень углекислого газа стал заметно снижаться. Температура воды и воздуха так же понизилась. А количество кислорода повысилось. Таким образом, планета постепенно становилась пригодной для жизни различных организмов.
Полезные ископаемые Архея
Именно в архейскую эру происходит наибольшее формирование полезных ископаемых. Этому способствует активная деятельность вулканов. Колоссальные месторождения железных, золотых, урановых и марганцевых руд, алюминия, свинца и цинка, медных, никелевых и кобальтовых руд были заложены этой эпохой жизни земли. На территории Российской Федерации архейские месторождения найдены на Урале и в Сибири.
Более подробно периоды Архейской эры будут рассмотрены в следующих лекциях.
