История Земли

История Земли касается развития планеты Земли от ее образования до настоящего времени. ^{[1] [2]} Практически все отрасли естествознания внесли свой вклад в понимание основных событий прошлого Земли, характеризуемых постоянными геологическими изменениями и биологической эволюцией .

Шкала геологического времени (GTS), как определено международным соглашением ^[3], изображает большие промежутки времени от зарождения Земли до настоящего времени, а ее деления отражают некоторые важные события истории Земли. (На рисунке: Ga означает «миллиард лет назад»; Ma - «миллион лет назад».) Земля образовалась около 4,54 миллиарда лет назад, что составляет примерно одну треть возраста Вселенной , в результате аккреции из солнечной туманности . ^{[4] [5] [6]} Вулканическое выделение газов, вероятно, создало изначальную атмосферу.а затем океан, но ранняя атмосфера почти не содержала кислорода . Большая часть Земли была расплавлена ​​из-за частых столкновений с другими телами, что привело к сильному вулканизму. В то время как Земля находилась на самой ранней стадии ( Ранняя Земля ), считается, что в результате гигантского столкновения с телом размером с планету по имени Тейя образовалась Луна. Со временем Земля остыла, вызвав образование твердой корки и позволив жидкой воде выйти на поверхность.

Хадейский эон представляет время до появления надежных (ископаемых) летописей жизни; он начался с образования планеты и закончился 4,0 миллиарда лет назад. Следующие архейские и протерозойские эоны дали начало жизни на Земле и ее ранней эволюции . Следующий эон - фанерозой, разделенный на три эры: палеозой, эра членистоногих, рыб и первой жизни на суше; мезозойский период, в течение которого происходили подъем, господство и кульминационное вымирание нептичьих динозавров; и кайнозой , когда произошел рост млекопитающих. Узнаваемые люди появились самое большее 2 миллиона лет назад - исчезающе маленький период в геологическом масштабе.

Ранние неоспоримые доказательства жизни на Земле даты , по крайней мере от 3,5 миллиарда лет назад, ^{[7] [8] [9]} в течение Эоархей эры, после того, как геологическая кора начала затвердевать после ранее расплавленного катархей Eon . В Западной Австралии в песчанике возрастом 3,48 миллиарда лет обнаружены окаменелости микробного мата, такие как строматолиты . ^{[10] [11] [12]} Другим ранним вещественным доказательством наличия биогенного вещества является графит в метаосадочных породах возрастом 3,7 миллиарда лет.обнаружены в юго-западной Гренландии ^[13], а также «остатки биотической жизни », обнаруженные в скалах возрастом 4,1 миллиарда лет в Западной Австралии. ^{[14] [15]} По словам одного из исследователей, «если жизнь возникла на Земле относительно быстро… тогда она могла бы стать обычным явлением во Вселенной ». ^[14]

Фотосинтезирующие организмы появились между 3,2 и 2,4 миллиардами лет назад и начали обогащать атмосферу кислородом. Жизнь оставалась в основном маленькой и микроскопической примерно до 580 миллионов лет назад , когда возникла сложная многоклеточная жизнь , развивалась с течением времени и завершилась кембрийским взрывом около 541 миллиона лет назад. Это внезапное разнообразие форм жизни привело к появлению большинства основных типов, известных сегодня, и отделило протерозойский эон от кембрийского периода палеозойской эры. Подсчитано, что 99 процентов всех видов, которые когда-либо жили на Земле, более пяти миллиардов ^[16] , вымерли . ^{[17] [18]}Оценки числа существующих на Земле видов варьируются от 10 до 14 миллионов ^[19], из которых около 1,2 миллиона задокументированы, но более 86 процентов не описаны. ^[20] Однако недавно было заявлено, что в настоящее время на Земле обитает 1 триллион видов, из которых описана лишь одна тысячная процента. ^[21]

Земная кора постоянно менялась с момента своего образования, как и жизнь с момента своего первого появления. Виды продолжают развиваться , принимая новые формы, разделяясь на дочерние виды или вымирают перед лицом постоянно меняющейся физической среды. Процесс тектоники плит продолжает формировать континенты и океаны Земли, а также жизнь на них. Человеческая деятельность в настоящее время является доминирующей силой, влияющей на глобальные изменения, наносящей ущерб биосфере , поверхности Земли, гидросфере и атмосфере с потерей диких земель, чрезмерной эксплуатацией океанов, производством парниковых газов , деградацией озонового слоя и т. Д. ухудшение качества почвы, воздуха и воды.

Эоны

В геохронологии время обычно измеряется в миллионах лет назад, причем каждая единица представляет собой период примерно в 1 000 000 лет в прошлом. История Земли разделена на четыре великих эона , начиная с 4540 млн лет назад с момента образования планеты. Каждый эон видел самые значительные изменения в составе Земли, климате и жизни. Каждый эон впоследствии делится на эпохи , которые, в свою очередь, делятся на периоды , которые затем делятся на эпохи .

Шкала геологического времени

Историю Земли можно организовать в хронологическом порядке в соответствии с геологической шкалой времени , которая разбита на интервалы на основе стратиграфического анализа. ^{[2] [22]} Следующие пять графиков показывают геологическую шкалу времени. Первый показывает все время от образования Земли до настоящего времени, но это дает мало места для самого последнего эона. Таким образом, вторая шкала времени показывает расширенный вид самого последнего эона. Аналогичным образом самая последняя эпоха расширяется на третьей временной шкале, самый последний период расширяется на четвертой временной шкале, а самая последняя эпоха расширяется на пятой временной шкале.

Миллионы лет (1, 2, 3 и 4)
Тысячи лет (5)

Формирование Солнечной системы

Стандартной моделью образования Солнечной системы (включая Землю ) является гипотеза солнечной туманности . ^[23] В этой модели Солнечная система образовалась из большого вращающегося облака межзвездной пыли и газа, называемого солнечной туманностью . Она состоит из водорода и гелия создан вскоре после того, как в Big Bang 13.8  Ga (млрд лет назад) и более тяжелые элементы выбрасываются сверхновых . Около 4,5  млрд лет назад туманность начала сокращение, которое могло быть вызвано ударной волной.от ближайшей сверхновой . ^[24] Ударная волна также заставила бы туманность вращаться. Когда облако начало ускоряться, его угловой момент , сила тяжести и инерция превратили его в протопланетный диск, перпендикулярный его оси вращения. Небольшие возмущения из-за столкновений и углового момента других крупных обломков создали средства, с помощью которых начали формироваться протопланеты километрового размера , вращающиеся вокруг центра туманности. ^[25]

Центр туманности, не обладая большим угловым моментом, быстро схлопнулся, сжатие нагревало его до тех пор, пока не начался ядерный синтез водорода в гелий. После дальнейшего сжатия звезда Т Тельца загорелась и превратилась в Солнце . Между тем, во внешней части туманности гравитация заставила материю конденсироваться вокруг возмущений плотности и частиц пыли, а остальная часть протопланетного диска начала разделяться на кольца. В процессе, известном как неконтролируемая аккреция , последовательно более крупные фрагменты пыли и обломков собирались вместе, образуя планеты. ^[25] Земля сформировалась таким образом около 4,54 миллиарда лет назад (с погрешностью 1%) ^{[26][27] [4] [28]} и был в основном завершен в течение 10–20 миллионов лет. ^[29] солнечный ветер новообразованной звезды типа Т Тельца очистили большую часть материала на дискекоторые еще не конденсируется в крупные тела. Ожидается, что тот же процесс приведет к образованию аккреционных дисков вокруг практически всех вновь формирующихся звезд во Вселенной, некоторые из которых образуют планеты . ^[30]

Протоземля росла путем аккреции, пока ее недра не стали достаточно горячими, чтобы плавить тяжелые сидерофильные металлы . Имея более высокую плотность, чем силикаты, эти металлы затонули. Эта так называемая железная катастрофа привела к разделению примитивной мантии и (металлического) ядра всего через 10 миллионов лет после начала формирования Земли, создав слоистую структуру Земли и положив начало формированию магнитного поля Земли . ^[31] Дж. А. Джейкобс ^[32] был первым, кто предположил, что внутреннее ядро ​​Земли - твердый центр, отличный от жидкого внешнего ядра - замерзает.и рост из жидкого внешнего ядра из-за постепенного охлаждения недр Земли (около 100 градусов Цельсия за миллиард лет ^[33] ).

Хадейские и архейские эоны

Первый эон в истории Земли, Хадей , начинается с образования Земли, за ним следует архейский эон в 3,8 млрд лет ^{[2] : 145} Самые старые породы, обнаруженные на Земле, датируются примерно 4,0 млрд лет, а самые старые кристаллы обломочного циркона в пород примерно до 4,4 млрд лет ^{[34] [35] [36]} вскоре после образования земной коры и самой Земли. Гипотеза гигантского столкновения для образования Луны утверждает, что вскоре после образования начальной коры протопланета столкнулась с протопланетой меньшего размера, которая выбросила часть мантии.и кора в космос и создала Луну. ^{[37] [38] [39]}

Из подсчета кратеров на других небесных телах можно сделать вывод, что период интенсивных ударов метеоритов, названный поздней тяжелой бомбардировкой , начался около 4,1 млрд лет и завершился около 3,8 млрд лет в конце Хадея. ^[40] Кроме того, вулканизм был серьезным из-за большого теплового потока и геотермального градиента . ^[41] Тем не менее, обломочные кристаллы циркона, датируемые 4,4 млрд лет назад, демонстрируют свидетельства контакта с жидкой водой, что позволяет предположить, что в то время на Земле уже были океаны или моря. ^[34]

К началу архея Земля значительно остыла. Современные формы жизни не могли выжить на поверхности Земли, потому что в архейской атмосфере не хватало кислорода, следовательно, не было озонового слоя, блокирующего ультрафиолетовый свет. Тем не менее, считается, что первобытная жизнь начала развиваться в раннем архее, а окаменелости- кандидаты датируются примерно 3,5 млрд лет. ^[42] Некоторые ученые даже предполагают, что жизнь могла начаться во время раннего хадея, еще в 4,4 млрд лет, и сохранились. возможный период поздней тяжелой бомбардировки гидротермальных жерл под поверхностью Земли. ^[43]

Формирование Луны

Единственный естественный спутник Земли , Луна, больше по сравнению с ее планетой, чем любой другой спутник в Солнечной системе. ^{[nb 1]} Во время программы Apollo на Землю были доставлены камни с поверхности Луны. Радиометрическое датирование этих горных пород показывает, что возраст Луны 4,53 ± 0,01 миллиарда лет ^[46], сформированный по крайней мере через 30 миллионов лет после Солнечной системы. ^[47] Новые данные свидетельствуют о том, что Луна образовалась еще позже, 4,48 ± 0,02 млрд лет, или через 70–110 миллионов лет после начала Солнечной системы. ^[48]

Теории образования Луны должны объяснять ее позднее формирование, а также следующие факты. Во-первых, Луна имеет низкую плотность (в 3,3 раза больше плотности воды по сравнению с 5,5 для Земли ^[49] ) и небольшое металлическое ядро. Во-вторых, на Луне практически нет воды или других летучих веществ. В-третьих, Земля и Луна имеют одинаковую изотопную характеристику кислорода (относительное содержание изотопов кислорода). Одна из теорий, предложенных для объяснения этих явлений, широко принята: гипотеза гигантского удара предполагает, что Луна возникла после того, как тело размером с Марс (иногда называемое Тейей ^[47] ) нанесло прото-Земле скользящий удар. ^{[1] : 256[50] [51]}

Столкновение высвободило примерно в 100 миллионов раз больше энергии, чем недавний удар Чиксулуб, который, как полагают, вызвал вымирание нептичьих динозавров. Этого было достаточно, чтобы испарить некоторые внешние слои Земли и расплавить оба тела. ^{[50] [1] : 256} Часть вещества мантии была выброшена на орбиту вокруг Земли. Гипотеза гигантского удара предсказывает, что Луна была обеднена металлическим материалом ^{[52], что} объясняет ее аномальный состав. ^[53] Выброс на орбите вокруг Земли мог сконденсироваться в одно тело в течение пары недель. Под действием собственной силы тяжести выброшенный материал стал более сферическим телом: Луной.^[54]

Первые континенты

Мантийная конвекция , процесс, который движет тектоникой плит, является результатом теплового потока из недр Земли к поверхности Земли. ^{[55] : 2} Это связано с созданием жестких тектонических плит на срединно-океанических хребтах . Эти плиты разрушаются субдукцией в мантию в зонах субдукции . Во время раннего архея (около 3,0 млрд лет назад) мантия была намного горячее, чем сегодня, вероятно, около 1600 ° C (2910 ° F), ^{[56] : 82}поэтому конвекция в мантии была быстрее. Хотя процесс, похожий на современную тектонику плит, действительно имел место, он тоже пошел бы быстрее. Вероятно, что во время Хадея и Архея зоны субдукции были более обычными, и поэтому тектонические плиты были меньше. ^{[1] : 258 [57]}

Первоначальная кора, образовавшаяся, когда поверхность Земли впервые затвердела, полностью исчезла в результате сочетания этой быстрой тектоники гадийских плит и интенсивных воздействий Поздней тяжелой бомбардировки. Однако считается, что он был базальтовым по составу, как сегодняшняя океаническая кора , потому что дифференциация земной коры еще не произошла. ^{[1] : 258} Первые более крупные куски континентальной коры , которая является продуктом дифференциации более легких элементов во время частичного плавления в нижней коре, появились в конце Хадея, примерно в 4,0 млрд лет. Что осталось от этих первых небольших континентов называются кратонами. Эти части коры позднего гадея и раннего архея образуют ядра, вокруг которых выросли сегодняшние континенты. ^[58]

В древние породы на Земле находятся в североамериканском кратона из Канады . Это тоналиты, датируемые примерно 4,0 млрд. Лет назад. На них видны следы метаморфизма, вызванного высокой температурой, а также осадочные зерна, которые были округлены в результате эрозии во время переноса водой, что свидетельствует о существовании рек и морей тогда. ^[59] Кратоны состоят в основном из двух чередующихся типов террейнов . Первые - это так называемые зеленокаменные пояса , состоящие из низкометаморфизованных осадочных пород. Эти «зеленые камни» похожи на отложения, которые сегодня встречаются в океанических желобах., над зонами субдукции. По этой причине зеленые камни иногда рассматриваются как свидетельство субдукции во время архея. Второй тип - это комплекс кислых магматических пород . Эти породы в основном представляют собой тоналит, трондьемит или гранодиорит , типы горных пород, близкие по составу к граниту (отсюда такие террейны называются TTG-террейнами). ТТГ-комплексы рассматриваются как реликты первой континентальной коры, образовавшиеся в результате частичного плавления базальтов. ^{[60] : Глава 5}

Океаны и атмосфера

Земля часто описывается как имеющая три атмосферы. Первая атмосфера, захваченная из солнечной туманности, состояла из легких ( атмофильных ) элементов из солнечной туманности, в основном из водорода и гелия. Комбинация солнечного ветра и тепла Земли могла бы прогнать эту атмосферу, в результате чего атмосфера теперь обеднена этими элементами по сравнению с космическим изобилием. ^[62] После удара, в результате которого была создана Луна, расплавленная Земля выпустила летучие газы; а позже вулканы выпустили еще больше газов , создав вторую атмосферу, богатую парниковыми газами, но бедную кислородом. ^{[1] : 256} Наконец, третья атмосфера, богатая кислородом, появилась, когда бактерииначали производить кислород около 2,8 млрд лет ^{[63] : 83–84, 116–117}

В ранних моделях образования атмосферы и океана вторая атмосфера была образована путем выделения летучих веществ из недр Земли. Сейчас считается вероятным, что многие из летучих веществ были доставлены во время аккреции в результате процесса, известного как ударная дегазация, при котором поступающие тела испаряются при ударе. Следовательно, океан и атмосфера начали бы формироваться даже тогда, когда образовалась Земля. ^[64] Новая атмосфера, вероятно, содержала водяной пар , углекислый газ, азот и меньшее количество других газов. ^[65]

Планетезимали на расстоянии 1  астрономической единицы (а.е.), расстояние от Земли до Солнца, вероятно, не вносили воды на Землю, потому что солнечная туманность была слишком горячей для образования льда, и гидратация горных пород водяным паром заняло слишком много времени. ^{[64] [66]} Вода должна была поступать от метеоритов из внешнего пояса астероидов и некоторых крупных планетных зародышей за пределами 2,5 а.е. ^{[64] [67]} Кометы также могли внести свой вклад. Хотя сегодня большинство комет находится на орбитах дальше от Солнца, чем Нептун , компьютерное моделирование показывает, что изначально они были гораздо более распространены во внутренних частях Солнечной системы. ^{[59] : 130–132}

Когда Земля остыла, образовались облака . Дождь создал океаны. Недавние данные свидетельствуют о том, что океаны, возможно, начали формироваться уже в 4,4 млрд лет ^[34]. К началу архейского эона они уже покрыли большую часть Земли. Это раннее образование было трудно объяснить из-за проблемы, известной как парадокс слабого молодого Солнца . Известно, что с возрастом звезды становятся ярче, и во время своего образования Солнце излучало только 70% своей нынешней мощности. Таким образом, за последние 4,5 миллиарда лет Солнце стало на 30% ярче. ^[68] Многие модели показывают, что Земля была бы покрыта льдом. ^{[69] [64]} Вероятное решение состоит в том, что было достаточно углекислого газа и метана, чтобы произвестипарниковый эффект . Углекислый газ был произведен вулканами, а метан - ранними микробами. Другой парниковый газ, аммиак , был бы выброшен вулканами, но быстро разрушился бы ультрафиолетовым излучением. ^{[63] : 83}

Происхождение жизни

Одна из причин интереса к древней атмосфере и океану заключается в том, что они формируют условия, в которых впервые возникла жизнь. Существует множество моделей, но мало единого мнения о том, как жизнь возникла из неживых химических веществ; химические системы, созданные в лаборатории, не отвечают минимальной сложности для живого организма. ^{[70] [71]}

Первым шагом в возникновении жизни могли быть химические реакции, в результате которых образовались многие из более простых органических соединений, включая азотистые основания и аминокислоты , которые являются строительными блоками жизни. Эксперимент в 1953 году по Стэнли Миллер и Гарольд Юри показали , что такие молекулы могут образовываться в атмосфере воды, метана, аммиака и водорода с помощью искры , чтобы имитировать эффект молнии . ^[72] Хотя состав атмосферы, вероятно, отличался от того, который использовали Миллер и Юри, более поздние эксперименты с более реалистичным составом также позволили синтезировать органические молекулы. ^[73] Компьютерное моделирование показывает, что внеземные органические молекулы могли образоваться в протопланетном диске до образования Земли. ^[74]

Дополнительная сложность могла быть достигнута, по крайней мере, с трех возможных отправных точек: самовоспроизведение , способность организма производить потомство, похожее на самого себя; метаболизм , его способность питаться и восстанавливать себя; и внешние клеточные мембраны , которые позволяют пище попадать, а продукты жизнедеятельности - выходить, но исключают нежелательные вещества. ^[75]

Репликация в первую очередь: мир РНК

Даже простейшие представители трех современных областей жизни используют ДНК для записи своих «рецептов» и сложный массив РНК и белковых молекул для «чтения» этих инструкций и использования их для роста, поддержания и самовоспроизведения.

Открытие того, что разновидность молекулы РНК, называемая рибозимом, может катализировать как свою собственную репликацию, так и построение белков, привело к гипотезе о том, что более ранние формы жизни полностью основывались на РНК. ^[76] Они могли сформировать мир РНК, в котором были особи, но не было видов , поскольку мутации и горизонтальный перенос генов означали бы, что потомство в каждом поколении, скорее всего, будет иметь геномы, отличные от геномов, с которых начали их родители. ^[77]Позже РНК была заменена ДНК, которая более стабильна и, следовательно, может строить более длинные геномы, расширяя диапазон возможностей, которые может иметь отдельный организм. ^[78] Рибозимы остаются основными компонентами рибосом , «белковыми фабриками» современных клеток. ^[79]

Хотя короткие самовоспроизводящиеся молекулы РНК были искусственно произведены в лабораториях ^[80] , были высказаны сомнения относительно возможности естественного небиологического синтеза РНК. ^{[81] [82] [83]} Самые ранние рибозимы могли быть образованы из более простых нуклеиновых кислот, таких как PNA , TNA или GNA , которые позже были заменены РНК. ^{[84] [85]} Были предложены и другие репликаторы пре-РНК , включая кристаллы ^{[86] : 150} и даже квантовые системы. ^[87]

В 2003 году было высказано предположение, что пористые осадки сульфидов металлов будут способствовать синтезу РНК при температуре около 100 ° C (212 ° F) и давлении на дне океана вблизи гидротермальных источников . Согласно этой гипотезе, прото-клетки будут заключены в порах металлического субстрата до последующего развития липидных мембран. ^[88]

Метаболизм в первую очередь: мир железа и серы

Другая давняя гипотеза состоит в том, что первая жизнь состояла из белковых молекул. Аминокислоты, строительные блоки белков , легко синтезируются в вероятных пребиотических условиях, как и небольшие пептиды ( полимеры аминокислот), которые являются хорошими катализаторами. ^{[89] : 295–297} . Серия экспериментов, начатая в 1997 г., показала, что аминокислоты и пептиды могут образовываться в присутствии монооксида углерода и сероводорода с сульфидом железа и сульфидом никеля.как катализаторы. Большинство этапов сборки требовали температуры около 100 ° C (212 ° F) и умеренного давления, хотя для одной ступени требовалось 250 ° C (482 ° F) и давление, эквивалентное давлению на расстоянии менее 7 км (4,3 мили) от воды. камень. Следовательно, самоподдерживающийся синтез белков мог происходить вблизи гидротермальных источников. ^[90]

Трудность со сценарием «прежде всего метаболизм» заключается в поиске путей развития организмов. Без способности реплицироваться как индивидуумы агрегаты молекул имели бы «композиционные геномы» (количество молекулярных видов в агрегате) в качестве мишени естественного отбора. Однако недавняя модель показывает, что такая система не может развиваться в ответ на естественный отбор. ^[91]

Сначала мембраны: липидный мир

Было высказано предположение, что двустенные «пузыри» липидов, подобные тем, которые образуют внешние мембраны клеток, могли быть важным первым шагом. ^[92] Эксперименты, моделирующие условия ранней Земли, сообщили об образовании липидов, которые могут спонтанно образовывать липосомы , двустенные «пузыри», а затем воспроизводиться сами. Хотя они сами по себе не являются носителями информации, как нуклеиновые кислоты, они могут быть подвержены естественному отбору для долголетия и размножения. Тогда нуклеиновые кислоты, такие как РНК, могли бы легче образовываться внутри липосом, чем снаружи. ^[93]

Теория глины

Некоторые глины , особенно монтмориллонит , обладают свойствами, которые делают их вероятными ускорителями возникновения мира РНК: они растут путем самовоспроизведения своей кристаллической структуры, подвергаются аналогу естественного отбора (как глиняные «разновидности», которые растут быстрее всех. в определенной среде быстро становится доминирующим) и может катализировать образование молекул РНК. ^[94] Хотя эта идея не получила широкого научного консенсуса, у нее все еще есть активные сторонники. ^{[95] : 150–158 [86]}

Исследования 2003 года показали, что монтмориллонит может также ускорять превращение жирных кислот в «пузыри» и что пузыри могут инкапсулировать РНК, прикрепленную к глине. Затем пузырьки могут расти за счет поглощения дополнительных липидов и деления. Образованию самых ранних клеток, возможно, способствовали аналогичные процессы. ^[96]

Похожая гипотеза представляет самовоспроизводящиеся глины, богатые железом, как предшественники нуклеотидов , липидов и аминокислот. ^[97]

Последний универсальный предок

Считается, что из этого множества протоклеток выжила только одна линия . Текущие филогенетические данные предполагают, что последний универсальный предок (LUA) жил во время раннего архея , возможно, 3,5 млрд лет или раньше. ^{[98] [99]} Эта ячейка LUA является предком всей жизни на Земле сегодня. Вероятно, это был прокариот , обладающий клеточной мембраной и, вероятно, рибосомами, но без ядра или мембраносвязанных органелл, таких как митохондрии или хлоропласты . Как и современные клетки, он использовал ДНК в качестве генетического кода, РНК для передачи информации и синтеза белка., и ферменты, чтобы катализировать реакции . Некоторые ученые считают, что вместо одного организма, являющегося последним универсальным общим предком, существовали популяции организмов, обменивающиеся генами путем латерального переноса генов . ^[98]

Протерозойский эон

Протерозойский эон длился от 2,5 млрд лет до 542 млн лет назад. ^{[2] : 130} За это время кратоны выросли в континенты современных размеров. Переход к богатой кислородом атмосфере был решающим событием. Жизнь превратилась из прокариот в эукариот и многоклеточные формы. Протерозой видел пару суровых ледниковых периодов, названных Землей снежного кома . После последней Снежной Земли около 600 млн лет назад развитие жизни на Земле ускорилось. Около 580 млн лет назад эдиакарская биота стала прелюдией кембрийского взрыва . ^{[ необходима цитата ]}

Кислородная революция

Самые ранние клетки поглощали энергию и пищу из окружающей среды. Они использовали ферментацию , расщепление более сложных соединений на менее сложные соединения с меньшими затратами энергии, и использовали высвобождаемую таким образом энергию для роста и воспроизводства. Ферментация может происходить только в анаэробной (бескислородной) среде. Развитие фотосинтеза позволило клеткам получать энергию от Солнца. ^{[100] : 377}

Большая часть жизни, которая покрывает поверхность Земли, прямо или косвенно зависит от фотосинтеза. Наиболее распространенная форма - кислородный фотосинтез - превращает углекислый газ, воду и солнечный свет в пищу. Он улавливает энергию солнечного света в богатых энергией молекулах, таких как АТФ, которые затем обеспечивают энергию для производства сахаров. Для снабжения электронов в цепи водород отделяется от воды, оставляя кислород в качестве побочного продукта. ^[101] Некоторые организмы, в том числе пурпурные бактерии и зеленые серные бактерии , используют аноксигенную форму фотосинтеза, в которой в качестве доноров электронов используются альтернативы водороду, удаленному из воды ; примерами являются сероводород, сера и железо. Такой экстремофилорганизмы ограничены в противном случае негостеприимными средами, такими как горячие источники и гидротермальные источники. ^{[100] : 379–382 [102]}

Более простая аноксигенная форма возникла примерно в 3,8 млрд лет, вскоре после появления жизни. Сроки оксигенного фотосинтеза более спорны; он определенно появился примерно к 2,4 млрд лет назад, но некоторые исследователи вернули его к 3,2 млрд лет. ^[101] Последнее «вероятно, увеличило глобальную продуктивность по крайней мере на два или три порядка величины». ^{[103] [104]} Среди самых старых остатков форм жизни, производящих кислород, - ископаемые строматолиты . ^{[103] [104] [61]}

Сначала выделившийся кислород был связан с известняком , железом и другими минералами. Окисленное железо проявляется в виде красных слоев в геологических пластах, называемых полосчатыми железными образованиями, которые в изобилии формировались в сидерианский период (между 2500 и 2300 млн лет назад). ^{[2] : 133} Когда большая часть обнаженных легко вступающих в реакцию минералов окислилась, кислород наконец начал накапливаться в атмосфере. Хотя каждая клетка вырабатывала лишь небольшое количество кислорода, комбинированный метаболизм многих клеток за долгое время преобразовал атмосферу Земли в ее нынешнее состояние. Это была третья атмосфера Земли. ^{[105] : 50–51 [63] :83–84, 116–117}

Некоторое количество кислорода стимулировалось солнечным ультрафиолетовым излучением с образованием озона , который собирался в слое около верхней части атмосферы. Озоновый слой поглотил и все еще поглощает значительное количество ультрафиолетового излучения, которое когда-то проходило через атмосферу. Это позволило клеткам колонизировать поверхность океана и, в конечном итоге, сушу: без озонового слоя, бомбардировка суши и моря ультрафиолетовым излучением вызвала бы неустойчивые уровни мутации в облученных клетках. ^{[106] [59] : 219–220}

Фотосинтез оказал еще одно важное влияние. Кислород был токсичным; большая часть жизни на Земле, вероятно, вымерла, когда ее уровень поднялся в результате так называемой кислородной катастрофы . Устойчивые формы выжили и процветали, а некоторые из них развили способность использовать кислород для увеличения своего метаболизма и получения большей энергии из той же пищи. ^[106]

Снежок Земля

Естественной эволюции Солнца сделало все более светящейся в течение эонов архея и протерозоя; Яркость Солнца увеличивается на 6% каждые миллиард лет. ^{[59] : 165} В результате Земля стала получать больше тепла от Солнца в протерозойском эоне. Однако Земля не потеплела. Вместо этого геологические данные предполагают, что в раннем протерозое он резко охладился. Ледниковые отложения, обнаруженные в Южной Африке, датируются 2,2 млрд лет назад, когда, согласно палеомагнитным данным, они должны были располагаться вблизи экватора. Таким образом, это оледенение, известное как гуронское оледенение, возможно, был глобальным. Некоторые ученые предполагают, что это было настолько серьезно, что Земля замерзла от полюсов до экватора, и эта гипотеза называется Земля-снежок. ^[107]

Гуронский ледниковый период мог быть вызван повышенной концентрацией кислорода в атмосфере, которая вызвала уменьшение содержания метана (CH ₄ ) в атмосфере. Метан - сильный парниковый газ, но с кислородом он реагирует с образованием CO ₂ , менее эффективного парникового газа. ^{[59] : 172} Когда в атмосфере стал доступен свободный кислород, концентрация метана могла резко снизиться, достаточно, чтобы противостоять эффекту возрастающего теплового потока от Солнца. ^[108]

Однако термин Земля-снежок чаще используется для описания более поздних экстремальных ледниковых периодов в криогенный период. Было четыре периода, каждый из которых длился около 10 миллионов лет, между 750 и 580 миллионами лет назад, когда Земля, как считается, была покрыта льдом, за исключением самых высоких гор, и средняя температура составляла около -50 ° C (-58 ° C). F). ^[109] Снежный ком мог быть отчасти из-за расположения суперконтинента Родиния, расположенного по обе стороны экватора.. Углекислый газ соединяется с дождем, образуя углекислоту, которая затем вымывается в море, извлекая парниковый газ из атмосферы. Когда континенты находятся рядом с полюсами, наступление льда покрывает скалы, замедляя сокращение углекислого газа, но в криогенном периоде выветривание Родинии могло продолжаться бесконтрольно, пока лед не продвинулся в тропики. В конце концов, процесс мог быть обращен вспять из-за выброса углекислого газа из вулканов или дестабилизации газовых гидратов метана . Согласно альтернативной теории Slushball Earth , даже в разгар ледниковых периодов на экваторе все еще была открытая вода. ^{[110] [111]}

Появление эукариот

Современная таксономия подразделяет жизнь на три области. Время их происхождения неизвестно. Бактерии домен , вероятно , первый отделился от других форм жизни (иногда называемого Neomura ), но это предположение является спорным. Вскоре после этого, к 2 Га ^[112], Неомура разделилась на Архей и Эукариев . Эукариотические клетки (Eukarya) крупнее и сложнее прокариотических клеток (Bacteria и Archaea), и происхождение этой сложности становится известно только сейчас. ^{[ необходима цитата ]} Самые ранние окаменелости, обладающие чертами, типичными для грибов, относятся к палеопротерозою.эпоха, около 2,4 назад; эти многоклеточные бентосные организмы имели нитчатые структуры, способные к анастомозу . ^[113]

Примерно в это же время образовалась первая протомитохондрия . Бактериальная клетка связана с современной Rickettsia , ^[114] , которые эволюционировали к метаболизму кислорода , вошел в большую прокариотической клетки, которые не хватало этой возможности. Возможно, большая клетка попыталась переварить меньшую, но потерпела неудачу (возможно, из-за эволюции защиты жертвы). Меньшая ячейка, возможно, пыталась паразитировать на большей. В любом случае меньшая клетка выжила внутри большей клетки. Используя кислород, он метаболизировал продукты жизнедеятельности более крупных клеток и получал больше энергии. Часть этой избыточной энергии возвращалась хозяину. Меньшая клетка реплицировалась внутри большей. Скоро стабильный симбиозразвивается между большой клеткой и более мелкими клетками внутри нее. Со временем клетка-хозяин приобрела некоторые гены из более мелких клеток, и эти два вида стали зависимы друг от друга: большая клетка не могла выжить без энергии, производимой меньшими, а они, в свою очередь, не могли выжить без сырье обеспечивается большей ячейкой. Теперь вся клетка считается единым организмом , а более мелкие клетки классифицируются как органеллы, называемые митохондриями. ^[115]

Аналогичное событие произошло с фотосинтетическими цианобактериями ^{[116], которые} проникли в большие гетеротрофные клетки и стали хлоропластами. ^{[105] : 60–61 [117] : 536–539} Вероятно, в результате этих изменений линия клеток, способных к фотосинтезу, отделилась от других эукариот более 1 миллиарда лет назад. Вероятно, таких инклюзионных событий было несколько. Помимо хорошо известной эндосимбиотической теории клеточного происхождения митохондрий и хлоропластов, существуют теории, согласно которым клетки привели к пероксисомам , спирохеты - к ресничкам и жгутикам., и что, возможно, ДНК-вирус привел к клеточному ядру ^{[118] [119],} хотя ни один из них не получил широкого распространения. ^[120]

Археи, бактерии и эукариоты продолжали диверсифицироваться, становились более сложными и лучше адаптировались к окружающей среде. Каждый домен неоднократно разделялся на несколько ветвей, хотя об истории архей и бактерий мало что известно. Около 1,1 млрд лет назад образовался суперконтинент Родиния. ^{[121] [122]} растений , животных и грибов линии распались, хотя они все еще существовали как одиночные клетки. Некоторые из них жили в колониях, и постепенно разделение труданачал происходить; например, клетки на периферии могли начать брать на себя различные роли, чем клетки внутри. Хотя разделение между колонией со специализированными клетками и многоклеточным организмом не всегда ясно, около 1 миллиарда лет назад ^[123] появились первые многоклеточные растения, вероятно, зеленые водоросли . ^[124] Возможно, примерно к 900 млн лет назад ^{[117] : 488} истинная многоклеточность также появилась у животных. ^{[ необходима цитата ]}

Сначала он, вероятно, напоминал сегодняшние губки , у которых есть тотипотентные клетки, которые позволяют разрушенному организму собираться заново. ^{[117] : 483–487} Когда разделение труда было завершено во всех линиях многоклеточных организмов, клетки стали более специализированными и более зависимыми друг от друга; изолированные клетки умрут. ^{[ необходима цитата ]}

Суперконтиненты в протерозое

Реконструкции движения тектонических плит за последние 250 миллионов лет (кайнозойская и мезозойская эры) могут быть надежно выполнены с использованием сопоставления континентальных окраин, магнитных аномалий дна океана и палеомагнитных полюсов. Более древней океанской коры не существует, поэтому более ранние реконструкции сложнее. Палеомагнитные полюса дополняются геологическими свидетельствами, такими как орогенные пояса , отмечающие края древних плит, и прошлые распределения флоры и фауны. Чем дальше во времени, тем меньше и труднее интерпретировать данные и тем более неопределенными становятся реконструкции. ^{[125] : 370}

На протяжении всей истории Земли были времена, когда континенты сталкивались и формировали суперконтинент, который позже распался на новые континенты. Приблизительно с 1000 до 830 млн лет назад большая часть материковой массы была объединена в суперконтинент Родиния. ^{[125] : 370 [126]} Родинии, возможно, предшествовали континенты раннего и среднего протерозоя, которые назывались Нуна и Колумбия. ^{[125] : 374 [127] [128]}

После распада Родинии около 800 млн лет назад континенты могли сформировать еще один недолговечный суперконтинент около 550 млн лет назад. Гипотетический суперконтинент иногда называют Паннотией или Вендией . ^{[129] : 321–322} Доказательством этого является фаза столкновения континентов, известная как панафриканская орогенез , которая объединила континентальные массы современной Африки, Южной Америки, Антарктиды и Австралии. Существование Паннотии зависит от времени рифтинга между Гондваной (которая включала большую часть суши в Южном полушарии, а также Аравийский полуостров и Индийский субконтинент ) иЛаврентия (примерно соответствует современной Северной Америке). ^{[125] : 374} По крайней мере, несомненно, что к концу протерозойского эона большая часть континентальной массы была объединена вокруг южного полюса. ^[130]

Позднепротерозойский климат и жизнь

Конец протерозоя видел по крайней мере две Земли-снежки, настолько суровые, что поверхность океанов могла быть полностью замерзшей. Это произошло около 716,5 и 635 млн лет назад в криогенный период . ^[131] Интенсивность и механизм обоих оледенений все еще исследуются, и их труднее объяснить, чем ранний протерозойский снежный ком Земли. ^[132] Большинство палеоклиматологов считают, что периоды похолодания были связаны с образованием суперконтинента Родиния. ^[133] Поскольку центр Родинии находился на экваторе, темпы химического выветривания увеличились, и углекислый газ (CO ₂ ) был взят из атмосферы. Поскольку CO ₂является важным парниковым газом, в условиях глобального похолодания. ^{[ необходима цитата ]} Таким же образом, во время «снежного кома» большая часть континентальной поверхности была покрыта вечной мерзлотой , что снова уменьшило химическое выветривание, что привело к окончанию оледенений. Альтернативная гипотеза состоит в том, что в результате выделения газа из вулкана произошло выделение достаточного количества углекислого газа, что вызванное парниковым эффектом привело к повышению глобальной температуры. ^[133] Повышение вулканической активности произошло в результате распада Родинии примерно в то же время. ^{[ необходима цитата ]}

За криогенным периодом последовал эдиакарский период, который характеризовался быстрым развитием новых многоклеточных форм жизни. ^[134] Есть ли связь между окончанием суровых ледниковых периодов и увеличением разнообразия жизни, не ясно, но это не кажется случайным. Новые формы жизни, получившие название Ediacara biota, были больше и разнообразнее, чем когда-либо. Хотя систематика большинства эдиакарских форм жизни неясна, некоторые из них были предками групп современной жизни. ^[135] Важным событием стало происхождение мышечных и нервных клеток. Ни у одной из окаменелостей эдиакарских останков не было твердых тел, подобных скелетам. Впервые они появляются после границы между протерозоем и фанерозоем.эоны или эдиакарский и кембрийский периоды. ^{[ необходима цитата ]}

Фанерозойский эон

Фанерозой - это нынешний эон на Земле, начавшийся примерно 542 миллиона лет назад. Она состоит из трех эпох: палеозоя , мезозоя и кайнозоя , ^[22] и это время , когда многоклеточные жизнь сильно освоен почти всех организмов , известных сегодня. ^[136]

Палеозойская («старая жизнь») эпоха была первой и самой продолжительной эпохой фанерозойского эона, продолжавшейся от 542 до 251 млн лет назад. ^[22] В палеозое появилось много современных групп жизни. Жизнь колонизировала землю, сначала растения, затем животных. Произошло два крупных исчезновения. Континенты, образовавшиеся при разделении Паннотии и Родинии в конце протерозоя, снова медленно сдвинулись вместе, образуя суперконтинент Пангею в позднем палеозое. ^{[ необходима цитата ]}

Мезозойская эра («средняя жизнь») длилась от 251 до 66 млн лет. ^[22] Он подразделяется на триасовый , юрский и меловой периоды. Эра началась с пермско-триасового вымирания , самого серьезного вымирания в летописи окаменелостей; 95% видов на Земле вымерли. ^[137] Это закончилось вымиранием мелового и палеогенового периода, которое уничтожило динозавров . ^{[ необходима цитата ]} .

Кайнозойская эра («новая жизнь») началась 66 млн лет назад ^[22] и подразделяется на палеоген , неоген и четвертичный период. Эти три периода далее делятся на семь подразделений: палеоген состоит из палеоцена , эоцена и олигоцена , неоген разделен на миоцен , плиоцен и четвертичный период, состоящий из плейстоцена и голоцена. ^[138]Млекопитающие, птицы, земноводные, крокодилы, черепахи и лепидозавры пережили вымирание мелового и палеогенового периода, которое привело к гибели нептичьих динозавров и многих других форм жизни, и это была эпоха, в течение которой они трансформировались в свои современные формы. ^{[ необходима цитата ]}

Тектоника, палеогеография и климат

В конце протерозоя суперконтинент Паннотия распался на более мелкие континенты Лаврентия, Балтика , Сибирь и Гондвана. ^[139] В периоды, когда континенты раздвигаются, больше океанической коры формируется из-за вулканической активности. Поскольку молодая вулканическая кора относительно горячее и менее плотная, чем старая океаническая кора, дно океана в такие периоды поднимается. Это вызывает повышение уровня моря. Поэтому в первой половине палеозоя большие площади континентов находились ниже уровня моря. ^{[ необходима цитата ]}

Климат в раннем палеозое был теплее, чем сегодня, но в конце ордовика наблюдался короткий ледниковый период, во время которого ледники покрыли южный полюс, где находился огромный континент Гондвана. Следы оледенения этого периода можно найти только на территории бывшей Гондваны. Во время позднеордовикского ледникового периода произошло несколько массовых вымираний, в ходе которых исчезли многие брахиопод , трилобиты, мшанки и кораллы . Эти морские виды, вероятно, не могли справиться с понижением температуры морской воды. ^[140]

Континенты Лаврентия и Балтика столкнулись между 450 и 400 млн лет назад во время каледонского орогенеза , чтобы сформировать Лавруссию (также известную как Еврамерика). ^[141] Следы горного пояса, вызванного этим столкновением, можно найти в Скандинавии , Шотландии и северных Аппалачах . В девонский период (416–359 млн лет назад) ^[22] Гондвана и Сибирь начали двигаться в сторону Лавруссии. Столкновение Сибири с Лавруссией вызвало уральский орогенез , столкновение Гондваны с Лавруссией называется варисканским или герцинским орогенезом в Европе или аллегенским орогенезом.в Северной Америке. Последняя фаза пришлась на каменноугольный период (359–299 млн лет назад) ^[22] и привела к образованию последнего суперконтинента - Пангеи. ^[60]

К 180 млн. Лет назад Пангея распалась на Лавразию и Гондвану. ^{[ необходима цитата ]}

Кембрийский взрыв

Скорость эволюции жизни, зафиксированная окаменелостями, ускорилась в кембрийский период (542–488 млн лет назад). ^[22] Внезапное появление множества новых видов, типов и форм в этот период называется кембрийским взрывом. Биологическое разжигание кембрийского взрыва было беспрецедентным до и после того времени. ^{[59] : 229} В то время как эдиакарские формы жизни кажутся еще примитивными, и их нелегко отнести к какой-либо современной группе, в конце кембрия уже существовали самые современные типы. Развитие твердых частей тела, таких как раковины, скелеты или экзоскелеты, у таких животных, как моллюски , иглокожие ,криноидеи и членистоногие (хорошо известная группа членистоногих из нижнего палеозоя - трилобиты ) облегчили сохранение и окаменение таких форм жизни, чем у их протерозойских предков. По этой причине о жизни в кембрии и после него известно гораздо больше, чем о жизни более ранних периодов. Некоторые из этих кембрийских групп кажутся сложными, но, по-видимому, сильно отличаются от современной жизни; примерами являются Anomalocaris и Haikouichthys . Однако в последнее время они, кажется, нашли место в современной классификации. ^{[ необходима цитата ]}

Во время кембрия появились первые позвоночные животные, в том числе и первые рыбы . ^{[117] : 357} Существо, которое могло быть предком рыб или, вероятно, было тесно связано с ним, было Пикайя . У него была примитивная хорда , структура, которая могла позже развиться в позвоночный столб . Первые рыбы с челюстями ( Gnathostomata ) появились в следующий геологический период, ордовик . Колонизация новых нишпривели к огромным размерам тела. Таким образом, в раннем палеозое эволюционировали рыбы с увеличивающимися размерами, такие как титановая плакодерма Dunkleosteus , которая могла вырасти до 7 метров (23 фута) в длину. ^{[ необходима цитата ]}

Разнообразие форм жизни не сильно увеличилось из-за серии массовых вымираний, которые определяют широко распространенные биостратиграфические единицы, называемые биомерами . ^[142] После каждого импульса вымирания районы континентального шельфа вновь заселялись аналогичными формами жизни, которые, возможно, медленно развивались в других местах. ^[143] К концу кембрия трилобиты достигли наибольшего разнообразия и доминировали почти во всех ископаемых сообществах. ^{[144] : 34}

Колонизация земли

Накопление кислорода в результате фотосинтеза привело к образованию озонового слоя, который поглотил большую часть ультрафиолетового излучения Солнца , а это означало, что одноклеточные организмы, достигшие суши, с меньшей вероятностью умирали, а прокариоты начали размножаться и лучше адаптировались к выживанию вне воды. Линии прокариот ^[145], вероятно, заселили землю еще в 2,6 млрд лет ^[146], даже до появления эукариот. Долгое время земля оставалась бесплодной для многоклеточных организмов. Суперконтинент Паннотия сформировался около 600 млн лет назад, а затем распался через 50 миллионов лет. ^[147] Рыбы, самые ранние позвоночные , появились в океанах около 530 млн лет назад. ^{[117] :354} Крупное вымирание произошло ближе к концу кембрийского периода ^[148], который закончился 488 млн лет назад. ^[149]

Несколько сотен миллионов лет назад растения (вероятно, напоминающие водоросли ) и грибы начали расти у кромки воды, а затем и вне ее. ^{[150] : 138–140} Самые старые окаменелости наземных грибов и растений датируются 480–460 млн лет назад, хотя молекулярные данные свидетельствуют о том, что грибы могли колонизировать землю уже 1000 млн лет назад, а растения - 700 млн лет назад. ^[151] Изначально оставаясь близко к воде, мутации и вариации привели к дальнейшей колонизации этой новой среды. Время, когда первые животные покинули океаны, точно не известно: самое древнее явное свидетельство существования членистоногих на суше около 450 млн лет назад ^[152]возможно, процветает и становится лучше адаптированным из-за обширного источника пищи, обеспечиваемого наземными растениями. Есть также неподтвержденные данные о том, что членистоногие могли появиться на суше уже 530 млн лет назад. ^[153]

Эволюция четвероногих

В конце ордовикского периода, 443 млн лет ^[22], произошли дополнительные события вымирания , возможно, из-за одновременного ледникового периода. ^[140] Приблизительно от 380 до 375 млн лет назад из рыб произошли первые четвероногие . ^[154] Плавники превратились в конечности, которые первые четвероногие использовали, чтобы поднимать голову из воды, чтобы дышать воздухом. Это позволит им жить в воде с низким содержанием кислорода или преследовать мелкую добычу на мелководье. ^[154] Впоследствии они могли ненадолго выходить на сушу. В конце концов, некоторые из них настолько приспособились к земной жизни, что провели взрослую жизнь на суше, хотя вылупились в воде и вернулись, чтобы отложить яйца. Это было происхождение амфибий. Около 365 млн лет назад произошел еще один период вымирания , возможно, в результате глобального похолодания . ^[155] Примерно в это же время (примерно на 360 млн лет) у растений появились семена , которые резко ускорили их распространение на суше. ^{[156] [157]}

Примерно 20 миллионов лет спустя (340 млн лет назад ^{[117] : 293–296} ) появилось амниотическое яйцо , которое можно было отложить на суше, что дало эмбрионам четвероногих преимущество в выживании. Это привело к расхождению амниот от земноводных. Еще через 30 миллионов лет (310 млн. Лет ^{[117] : 254–256} ) произошло расхождение синапсидов (включая млекопитающих) от зауропсид (включая птиц и рептилий). Другие группы организмов продолжали развиваться, и линии разошлись - у рыб, насекомых, бактерий и т. Д. - но о деталях известно меньше. ^{[ необходима цитата ]}

После еще одного, самого серьезного вымирания периода (251 ~ 250 млн лет назад), около 230 млн лет назад, динозавры отделились от своих предков-рептилий. ^[158] триасовое вымирание на 200 млн пощадило многие динозавр, ^{[22] , [159]} и вскоре они стали доминирующими среди позвоночных. Хотя некоторые линии млекопитающих начали разделяться в этот период, существующие млекопитающие, вероятно, были небольшими животными, напоминающими землероек . ^{[117] : 169}

Граница между птичьими и нептичьими динозаврами не ясна, но археоптерикс , традиционно считающийся одной из первых птиц, жил около 150 млн лет назад. ^[160]

Самые ранние свидетельства развития цветков у покрытосеменных относятся к меловому периоду, примерно 20 миллионам лет спустя (132 млн лет назад). ^[161]

Вымирания

Первым из пяти крупных массовых вымираний было ордовикско-силурийское вымирание . Возможной причиной этого было сильное оледенение Гондваны, которое в конечном итоге привело к образованию снежного кома на Земле . Вымерли 60% морских беспозвоночных и 25% всех семейств. ^{[ необходима цитата ]}

Вторым массовым вымиранием было вымирание в позднем девоне , вероятно, вызванное эволюцией деревьев, что могло привести к истощению парниковых газов (например, CO2) или эвтрофикации воды. 70% всех видов вымерли. ^{[ необходима цитата ]}

Третье массовое вымирание было пермско-триасовым, или Великим вымиранием , возможно, было вызвано некоторой комбинацией вулканического события Сибирские ловушки , удара астероида, газификации гидрата метана , колебаний уровня моря и крупного аноксического события . Либо предполагаемый кратер Земли Уилкса ^[162] в Антарктиде, либо структура Бедаута.у северо-западного побережья Австралии может указывать на связь воздействия с пермско-триасовым вымиранием. Но остается неясным, являются ли эти или другие предполагаемые кратеры пермско-триасового периода реальными ударными кратерами или даже современниками пермско-триасового вымирания. Это было, безусловно, самое смертоносное вымирание за всю историю: около 57% всех семейств и 83% всех родов были убиты. ^{[163] [164]}

Четвертым массовым вымиранием было событие триасово-юрского вымирания, в результате которого вымерли почти все синапсиды и архозавры , вероятно, из-за новой конкуренции со стороны динозавров. ^{[ необходима цитата ]}

Пятым и самым последним массовым вымиранием было вымирание KT . В 66 млн лет назад 10-километровый астероид врезался в Землю недалеко от полуострова Юкатан - где-то на юго-западной оконечности тогдашней Лавразии - где сегодня находится кратер Чиксулуб . Это выбросило в воздух огромное количество твердых частиц и пара, которые закрывали солнечный свет, подавляя фотосинтез. 75% всего живого, включая нептичьих динозавров, вымерли ^[165], отметив конец мелового периода и мезозойскую эру. ^{[ необходима цитата ]}

Диверсификация млекопитающих

Первые настоящие млекопитающие эволюционировали в тени динозавров и других крупных архозавров, которые заполнили мир к концу триасового периода. Первые млекопитающие были очень маленькими и, вероятно, вели ночной образ жизни, чтобы избежать хищников. Диверсификация млекопитающих по-настоящему началась только после мелового-палеогенового вымирания. ^[166] К раннему палеоцену Земля оправилась от вымирания, и разнообразие млекопитающих увеличилось. Такие существа, как Амбулоцетус, попали в океаны, чтобы в конечном итоге превратиться в китов, ^{[167] в} то время как некоторые существа, такие как приматы, устремились к деревьям. ^[168] Все изменилось в течение среднего и позднего эоцена, когда между Антарктидой и Австралией сформировалось циркумантарктическое течение, которое нарушило погодные условия в глобальном масштабе. Без травысаванна начала преобладать на большей части ландшафта, и такие млекопитающие, как Andrewsarchus, выросли, чтобы стать крупнейшим из известных наземных хищных млекопитающих за всю историю ^[169], а первые киты, такие как Basilosaurus, взяли под контроль моря. ^{[ необходима цитата ]}

Эволюция травы внесла заметные изменения в ландшафт Земли, а новые открытые пространства подтолкнули млекопитающих к тому, чтобы становиться все больше и больше. Трава начала разрастаться в миоцене, а именно в миоцене впервые появились многие современные млекопитающие. Гигантские копытные, такие как Paraceratherium и Deinotherium, эволюционировали, чтобы править лугами. Эволюция травы также спустила приматов с деревьев и положила начало эволюции человека . В это время появились и первые большие кошки. ^[170] море Тетис было закрыто в результате столкновения Африки и Европы. ^[171]

Образование Панамы было, пожалуй, самым важным геологическим событием за последние 60 миллионов лет. Атлантические и тихоокеанские течения были отрезаны друг от друга, что привело к образованию Гольфстрима , сделавшего Европу теплее. Сухопутный мост позволил изолированным существам из Южной Америки мигрировать в Северную Америку, и наоборот. ^[172] Различные виды мигрировали на юг, что привело к появлению в Южной Америке лам , очковых медведей , кинкажу и ягуаров . ^{[ необходима цитата ]}

Три миллиона лет назад началась эпоха плейстоцена, которая характеризовалась резкими климатическими изменениями из-за ледниковых периодов. Ледниковые периоды привели к эволюции современного человека в Сахарской Африке и расширению. Доминировавшая мега-фауна питалась лугами, которые к настоящему времени заняли большую часть субтропического мира. Большое количество воды, удерживаемой во льду, привело к сокращению и иногда исчезновению различных водоемов, таких как Северное море и Берингов пролив. Многие считают, что вдоль Берингии произошла огромная миграция, поэтому сегодня есть верблюды (которые эволюционировали и вымерли в Северной Америке), лошади.(которые развились и вымерли в Северной Америке) и коренные американцы. Окончание последнего ледникового периода совпало с экспансией человека и массовым вымиранием мегафауны ледникового периода. Это вымирание называют « шестым вымиранием ».

Эволюция человека

Маленькая африканская обезьяна, жившая около 6 млн лет назад, была последним животным, чьи потомки будут включать как современных людей, так и их ближайших родственников, шимпанзе . ^{[117] : 100–101} Только две ветви его генеалогического древа имеют выживших потомков. Вскоре после раскола по неясным причинам обезьяны одной ветви развили способность ходить прямо . ^{[117] : 95–99} Размер мозга быстро увеличивался, и к 2 млн. Лет назад появились первые животные, отнесенные к роду Homo . ^{[150] : 300}Конечно, граница между различными видами или даже родами несколько условна, поскольку организмы непрерывно меняются из поколения в поколение. Примерно в то же время другая ветвь разделилась на предков обыкновенного шимпанзе и предков бонобо, поскольку эволюция продолжалась одновременно во всех формах жизни. ^{[117] : 100–101}

Способность управлять огнем, вероятно, появилась у Homo erectus (или Homo ergaster ), вероятно, не менее 790 000 лет назад ^[173], но, возможно, уже 1,5 млн лет назад. ^{[117] : 67} Использование и открытие контролируемого огня могло даже предшествовать Homo erectus . Возможно, огонь использовался ранним нижнепалеолитическим ( олдованским ) гоминидом Homo habilis или сильными австралопитеками, такими как Paranthropus . ^[174]

Происхождение языка установить труднее ; неясно, мог ли Homo erectus говорить или эта способность не проявлялась до Homo sapiens . ^{[117] : 67} По мере увеличения размера мозга младенцы рождались раньше, до того, как их головы становились слишком большими, чтобы проходить через таз . В результате они проявляли большую пластичность и, следовательно, обладали повышенной способностью к обучению и требовали более длительного периода зависимости. Социальные навыки стали более сложными, язык - более сложным, а инструменты - более сложными. Это способствовало дальнейшему сотрудничеству и интеллектуальному развитию. ^{[176] : 7}Считается, что современные люди ( Homo sapiens ) возникли около 200 000 лет назад или раньше в Африке ; самые старые окаменелости датируются примерно 160 000 лет назад. ^[177]

Первыми людьми, проявившими признаки духовности, являются неандертальцы (обычно классифицируются как отдельный вид без выживших потомков); они хоронили своих мертвецов, часто без всяких признаков еды или инструментов. ^{[178] : 17} Однако свидетельства более сложных верований, такие как ранние наскальные рисунки кроманьонцев (вероятно, имеющие магическое или религиозное значение) ^{[178] : 17–19} , появились только 32 000 лет назад. ^[179] кроманьонцы также оставили после себя каменные статуэтки, такие как Венера Виллендорфская , что, вероятно, также означает религиозную веру. ^{[178] : 17–19}К 11000 лет назад Homo sapiens достиг южной оконечности Южной Америки , последнего из необитаемых континентов (за исключением Антарктиды, которая оставалась неоткрытой до 1820 года нашей эры). ^[180] Использование инструментов и общение продолжали улучшаться, а межличностные отношения стали более сложными. ^{[ необходима цитата ]}

Человеческая история

На протяжении более 90% своей истории Homo sapiens жили небольшими группами в качестве кочевых охотников-собирателей . ^{[176] : 8} По мере того, как язык становился более сложным, способность запоминать и передавать информацию привела, согласно теории, предложенной Ричардом Докинзом , к новому репликатору: мему . ^[181] Идеями можно было быстро обмениваться и передаваться из поколения в поколение. Культурная эволюция быстро опередила биологическую , и началась собственно история . Между 8500 и 7000 годами до нашей эры люди Плодородного Полумесяца вНа Ближнем Востоке началось систематическое разведение растений и животных: сельское хозяйство . ^[182] Это распространилось на соседние регионы и развивалось независимо в других местах, пока большинство Homo sapiens не вело оседлый образ жизни в постоянных поселениях в качестве фермеров. Не все общества отказались от кочевничества, особенно в изолированных районах земного шара, бедных домашними видами растений, таких как Австралия . ^[183] Однако среди тех цивилизаций, которые действительно приняли сельское хозяйство, относительная стабильность и повышенная производительность, обеспечиваемые сельским хозяйством, позволили населению увеличиваться. ^{[ необходима цитата ]}

Большое влияние оказало сельское хозяйство; люди начали влиять на окружающую среду как никогда раньше. Избыток пищи позволил появиться классу священников или правящего класса, за которым последовало усиление разделения труда . Это привело к возникновению первой цивилизации Земли в Шумере на Ближнем Востоке между 4000 и 3000 г. до н.э. ^{[176] : 15} Дополнительные цивилизации быстро возникли в Древнем Египте , в долине реки Инд и в Китае. Изобретение письма привело к возникновению сложных обществ: учетных записей и библиотек.служил хранилищем знаний и увеличивал культурную передачу информации. Людям больше не приходилось тратить все свое время на работу, чтобы выжить, что позволило им получить первые специализированные занятия (например, ремесленники, торговцы, священники и т. Д.). Любознательность и образование привели к поиску знаний и мудрости, и возникли различные дисциплины, включая науку (в примитивной форме). Это, в свою очередь, привело к появлению все более крупных и сложных цивилизаций, таких как первые империи, которые временами торговали друг с другом или сражались за территорию и ресурсы.

Примерно к 500 г. до н.э. на Ближнем Востоке, в Иране, Индии, Китае и Греции существовали развитые цивилизации, которые временами расширялись, а иногда приходили в упадок. ^{[176] : 3} В 221 г. до н.э. Китай стал единым государством, которое расширило свою культуру и распространило свою культуру по всей Восточной Азии , и он остался самой густонаселенной страной в мире. Основы западной цивилизации во многом сформировались в Древней Греции , с первым в мире демократическим правительством и крупными достижениями в философии, науке и математике, а также в Древнем Риме в области права, государственного управления и инженерии. ^[184] Римская империя былаХристианизирован императором Константином в начале 4 века и пришел в упадок к концу 5 века . Начиная с VII века началась христианизация Европы . В 610 году был основан ислам, который быстро стал доминирующей религией в Западной Азии . Дом Мудрости был создан в Аббасидах -era Багдаде , Ирак . ^[185] Считается, что это был крупный интеллектуальный центр во время Золотого века ислама , когда мусульманские ученые в Багдаде и Каирепроцветал с девятого по тринадцатый века до монгольского разграбления Багдада в 1258 году нашей эры. В 1054 году нашей эры Великий раскол между Римско-католической церковью и Восточной православной церковью привел к заметным культурным различиям между Западной и Восточной Европой . ^{[ необходима цитата ]}

В 14 веке в Италии началось Возрождение с успехов в религии, искусстве и науке. ^{[176] : 317–319} В то время христианская церковь как политическое образование потеряла большую часть своей власти. В 1492 году Христофор Колумб достиг Америки, положив начало великим изменениям в новом мире . Европейская цивилизация начала меняться с 1500 года, что привело к научной и промышленной революциям. Этот континент начал оказывать политическое и культурное господство над человеческими обществами по всему миру, время, известное как колониальная эра (также см. Эпоху открытий ).^{[176] : 295–299} В XVIII веке культурное движение, известное как Век Просвещения, еще больше сформировало менталитет Европы и способствовало ее секуляризации . С 1914 по 1918 и с 1939 по 1945 годы страны всего мира были втянуты в мировые войны . Основана следующий мировой войны , то Лига Наций была первым шагом в создании международных институтов для разрешения споров мирным путем. Не сумев предотвратить Вторую мировую войну , самый кровавый конфликт человечества, ее заменила Организация Объединенных Наций . После войны было сформировано много новых государств, объявивших или получивших независимость в периоддеколонизация . Демократические капиталистические Соединенные Штаты и социалистический Советский Союз на какое-то время стали доминирующими сверхдержавами в мире , и до распада последней они поддерживали идеологическое, часто жестокое соперничество, известное как холодная война . В 1992 году несколько европейских стран присоединились к Европейскому Союзу . По мере развития транспорта и связи экономика и политические дела стран по всему миру становятся все более взаимосвязанными. Эта глобализация часто приводит к конфликтам и сотрудничеству. ^{[ необходима цитата ]}

Недавние события

Изменения продолжались быстрыми темпами с середины 1940-х годов до наших дней. Технологические разработки включают ядерное оружие , компьютеры , генную инженерию и нанотехнологии . Экономическая глобализация , подстегиваемая достижениями в области коммуникационных и транспортных технологий, повлияла на повседневную жизнь во многих частях мира. Культурные и институциональные формы, такие как демократия , капитализм и защита окружающей среды, имеют все большее влияние. Основные проблемы и проблемы, такие как болезни , войны , бедность , насильственный радикализм, а в последнее время масштабы антропогенного изменения климата усилились по мере увеличения населения мира. ^{[ необходима цитата ]}

В 1957 году Советский Союз запустил на орбиту первый искусственный спутник, а вскоре после этого Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшим в космосе. Нил Армстронг , американец, первым ступил на другой астрономический объект - Луну. Беспилотные зонды были отправлены на все известные планеты Солнечной системы, причем некоторые из них (например, два космических корабля « Вояджер» ) покинули Солнечную систему. Пять космических агентств, представляющих более пятнадцати стран ^[186] , работали вместе над созданием Международной космической станции . На борту этого, наблюдается непрерывное присутствие человека в космосе с 2000 года ^[187] World Wide Webстала частью повседневной жизни в 1990-х годах и с тех пор стала незаменимым источником информации в развитых странах . ^{[ необходима цитата ]}

Смотрите также

Примечания

Рекомендации