Awal mula evolusi biologis penampakan di bumi. Almanak “Hari demi Hari”: Sains. Budaya. Pendidikan. Hipotesis simbiosis tentang asal usul eukariota

Saat ini diketahui bahwa semua makhluk hidup, Pertama, memiliki seperangkat sifat yang sama dan terdiri dari kelompok polimer biologis yang sama yang menjalankan fungsi tertentu; Kedua , urutan transformasi biokimia yang memastikan proses metabolisme serupa hingga ke detailnya. Misalnya, pemecahan glukosa, biosintesis protein, dan reaksi lainnya terjadi hampir sama di berbagai organisme. Oleh karena itu, pertanyaan tentang asal usul kehidupan bermuara pada bagaimana dan dalam kondisi apa sistem transformasi biokimia universal tersebut muncul.

Meskipun planet-planet di tata surya memiliki asal usul yang sama, kehidupan hanya muncul di Bumi dan mencapai keanekaragaman yang luar biasa. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kondisi kosmik dan planet tertentu diperlukan untuk munculnya kehidupan. Pertama , massa planet tidak boleh terlalu besar, karena energi peluruhan atom zat radioaktif alami dapat menyebabkan panas berlebih pada planet atau pencemaran radioaktif terhadap lingkungan yang tidak sesuai dengan kehidupan; dan planet yang terlalu kecil tidak dapat mempertahankan atmosfer di sekitarnya karena gaya gravitasinya kecil. Kedua , planet harus berputar mengelilingi bintang dalam orbit melingkar atau hampir melingkar, yang memungkinkannya menerima sejumlah energi yang sangat penting darinya secara konstan dan merata. Ketiga , intensitas radiasi termasyhur harus konstan; aliran energi yang tidak merata akan menghambat kemunculan dan perkembangan kehidupan, karena keberadaan organisme hidup dimungkinkan dalam batas suhu yang sempit. Semua kondisi ini dipenuhi oleh Bumi, di mana sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu kondisi munculnya kehidupan mulai tercipta.

Pada tahap awal sejarahnya, Bumi merupakan planet panas. Karena rotasi, dengan penurunan suhu secara bertahap, atom-atom unsur berat berpindah ke pusat, dan atom-atom unsur ringan (hidrogen, karbon, oksigen, nitrogen), yang menyusun tubuh organisme hidup, terkonsentrasi di permukaan. lapisan. Logam dan unsur-unsur lain yang dapat teroksidasi bercampur dengan oksigen, dan tidak ada oksigen bebas di atmosfer bumi. Suasana terdiri dari hidrogen bebas dan senyawanya, yaitu bersifat restoratif. Menurut A.I. Oparin, ini merupakan prasyarat penting bagi munculnya molekul organik melalui cara non-biologis. DI DALAM 1953 ᴦ. L.S. Tukang giling secara eksperimental membuktikan kemungkinan sintesis abiogenik senyawa organik dari senyawa anorganik. Dengan melewatkan muatan listrik melalui campuran H2, H2O, CH4 dan NH3, ia memperoleh sekumpulan beberapa asam amino dan asam organik. Belakangan ditemukan hal serupa jika tidak ada oksigen Banyak senyawa organik yang merupakan bagian dari polimer biologis (protein, asam nukleat dan polisakarida) telah disintesis.

Kemungkinan sintesis abiogenik senyawa organik dikonfirmasi oleh fakta bahwa hidrogen sianida, formaldehida, asam format, metil dan etil alkohol, dll. telah ditemukan di luar angkasa.
Diposting di ref.rf
Asam lemak, gula, dan asam amino ditemukan di beberapa meteorit. Semua ini menunjukkan bahwa senyawa organik yang cukup kompleks dapat muncul dalam kondisi yang ada di Bumi 4,0-4,5 miliar tahun yang lalu.

Lebih dari 4 miliar tahun yang lalu, banyak gunung berapi meletus dengan mengeluarkan lava panas dalam jumlah besar, uap dalam jumlah besar dilepaskan, dan kilat menyambar. Saat planet mendingin, uap air di atmosfer mengembun dan menghujani bumi, membentuk hamparan air yang sangat luas. Karena permukaan bumi pada saat itu panas, air menguap, dan kemudian, setelah mendingin di lapisan atas atmosfer, air tersebut jatuh kembali ke permukaan planet, dan hal ini berlanjut selama jutaan tahun. Komponen atmosfer dan berbagai garam terlarut di perairan laut primer. Pada saat yang sama, senyawa organik - gula, asam amino, basa nitrogen, asam organik, dll. - juga terus terbentuk di atmosfer di bawah pengaruh radiasi ultraviolet keras dari Matahari, suhu tinggi di daerah pelepasan petir dan gunung berapi aktif. aktivitas.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, kondisi terjadinya abiogenik senyawa organik adalah : sifat reduksi atmosfer bumi (senyawa yang bersifat reduksi mudah berinteraksi satu sama lain dan zat pengoksidasi), suhu tinggi, pelepasan petir dan kuatnya radiasi ultraviolet Matahari, yang belum terhalang oleh lapisan ozon.

Lautan primer rupanya mengandung berbagai molekul organik dan anorganik dalam bentuk terlarut yang masuk dari atmosfer dan tersapu dari lapisan permukaan bumi. Konsentrasi senyawa organik terus meningkat, dan akhirnya perairan laut menjadi ʼʼ kalduʼʼ terbuat dari zat mirip protein– peptida, serta asam nukleat dan senyawa organik lainnya.

Molekul organik memiliki berat molekul yang besar dan konfigurasi spasial yang kompleks. Οʜᴎ dikelilingi oleh cangkang air dan bergabung membentuk kompleks dengan berat molekul tinggi - coacervate, atau tetes coacervate (sebagaimana A.I. Oparin menyebutnya). Coacervates memiliki kemampuan menyerap berbagai zat terlarut di perairan laut primer. Sebagai akibatnya, struktur internal coacervate berubah, yang menyebabkan disintegrasi atau akumulasi zat, yaitu pertumbuhan dan perubahan komposisi kimia, meningkatkan stabilitas tetesan coacervate dalam kondisi yang terus berubah.

Dalam jumlah besar, coacervate turun telah terjadi pilihan paling berkelanjutan dalam kondisi khusus ini. Setelah mencapai ukuran tertentu, tetesan induk coacervate dapat terurai menjadi tetesan anak, tetapi hanya tetesan anak tersebut yang tetap ada. tetes coacervate siapa, masuk ke dasar bentuk pertukaran dengan lingkungan , mempertahankan kekonstanan relatif komposisinya. Lebih jauh mereka memperoleh kemampuan untuk menyerap tidak semuanya berasal dari lingkungan zat , tetapi hanya yang menjamin stabilitasnya, dan juga mengeluarkan produk metabolisme . Secara paralel, perbedaan antara komposisi kimia tetesan air dan lingkungan meningkat. Selama proses seleksi yang panjang(evolusi kimia) hanya coacervate tersebut yang dipertahankan, yang setelah membusuk menjadi anak perempuan tidak kehilangan fitur struktural, yaitu diperoleh sifat reproduksi diri .

Selama evolusi, komponen terpenting dari tetesan coacervate - polipeptida – mengembangkan kemampuannya untuk aktivitas katalitik, mis. untuk percepatan reaksi biokimia yang signifikan, mengarah pada transformasi senyawa organik, dan polinukleotida ternyata dapat berkomunikasi satu sama lain menurut prinsip saling melengkapi dan oleh karena itu, melakukan sintesis non-enzimatik anak perusahaan rantai polinukleotida.

Langkah penting berikutnya evolusi prebiologis – penyatuan kemampuan polinukleotida untuk mereproduksi dirinya sendiri dengan kemampuan polipeptida untuk mempercepat jalannya reaksi kimia, karena penggandaan molekul DNA lebih efisien dilakukan dengan partisipasi protein dengan aktivitas katalitik. Komunikasi asam nukleat Dan molekul protein akhirnya mengarah ke munculnya kode genetik, yaitu suatu organisasi molekul DNA di mana urutan nukleotida mulai berfungsi sebagai informasi untuk membangun urutan asam amino tertentu dalam protein.

Evolusi progresif lebih lanjut struktur prebiologis dipimpin untuk pembentukan lapisan lipid (batas lipid), antara coacervat, kaya akan senyawa organik, dan lingkungan perairan sekitar. Dalam proses evolusi selanjutnya lemak berubah ke dalam membran luar , secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup dan stabilitas organisme. Munculnya membran telah menentukan arah evolusi kimia lebih lanjut di sepanjang jalur pengembangan sistem pengaturan mandiri yang semakin maju hingga munculnya sel pertama .

Dengan demikian, kejadian di sistem fisikokimia ( coacervate) metabolisme (metabolisme) dan reproduksi diri yang akurat - ini adalah prasyarat utama munculnya sistem biologis - sel anaerobik heterotrofik primitif.

Fungsi biogeokimia kehidupan karena keragaman dan kompleksitasnya, mereka tidak dapat diasosiasikan hanya dengan satu bentuk kehidupan saja. Biosfer primer awalnya disajikan keragaman fungsional yang kaya. Biocenosis primer terdiri dari organisme uniseluler paling sederhana, karena semua fungsi makhluk hidup di biosfer, tanpa kecuali, dilakukan oleh mereka.

Organisme primer, yang muncul di Bumi sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu, memiliki sifat-sifat berikut:

‣‣‣ adalah organisme heterotrofik , yaitu mereka memakan senyawa organik siap pakai yang terakumulasi pada tahap evolusi kosmik Bumi;

‣‣‣ adalah prokariota – organisme yang tidak memiliki inti yang terbentuk;

‣‣‣ adalah organisme anaerobik menggunakan fermentasi ragi sebagai sumber energi;

‣‣‣ muncul dalam bentuk biosfer primer , terdiri dari biocenosis, termasuk berbagai jenis organisme bersel tunggal;

‣‣‣ muncul dan eksis dalam jangka waktu yang lama saja di perairan lautan primer .

Munculnya sel primitif menandai berakhirnya evolusi prebiologis makhluk hidup dan awal dari evolusi biologis kehidupan . Dipercaya bahwa seleksi coacervates dan tahap batas evolusi kimia dan biologi berlangsung sekitar 750 juta tahun. Pada akhir periode ini (sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu), Pertama sel berinti primitif – prokariota (sebagian besar bakteri tingkat) . Organisme hidup pertama - heterotrof – memanfaatkan senyawa organik yang terlarut di perairan laut primer sebagai sumber energi (makanan). Karena tidak ada oksigen bebas di atmosfer bumi, heterotrof memiliki jenis metabolisme anaerobik (bebas oksigen), yang efisiensinya rendah. Peningkatan jumlah heterotrof menyebabkan menipisnya perairan laut primer, dimana semakin sedikit bahan organik siap pakai yang dapat digunakan untuk nutrisi.

Organisme yang telah mengembangkan kemampuan untuk menggunakan energi radiasi matahari berada dalam posisi yang lebih menguntungkan. Untuk sintesis bahan organik dari anorganik – fotosintesis . Transisi dari yang hidup ke fotosintesis dan jenis nutrisi autotrofik merupakan titik balik dalam evolusi makhluk hidup. Atmosfer bumi mulai “terisi” dengan oksigen, yang merupakan racun bagi bakteri anaerob. Karena alasan ini, banyak bakteri anaerob uniseluler mati, namun beberapa beradaptasi dengan oksigen. Organisme fotosintetik pertama, melepaskan oksigen ke atmosfer sianobakteri (sianea). Transisi ke fotosintesis adalah proses yang panjang dan berakhir sekitar1,8 miliar tahun yang lalu. Dengan munculnya fotosintesis, semakin banyak energi dari sinar matahari yang terakumulasi dalam bahan organik bumi, yang mempercepat siklus biologis zat dan evolusi makhluk hidup secara umum.

Dalam lingkungan oksigen mereka terbentuk eukariota , yaitu uniseluler, memiliki inti organisme. Ini adalah organisme yang lebih maju dengan kemampuan fotosintesis. Milik mereka DNA sudah terkonsentrasi V kromosom , sedangkan pada sel prokariotik zat herediter didistribusikan ke seluruh sel. Kromosom eukariotik terkonsentrasi di inti sel , dan sel itu sendiri sudah bereproduksi tanpa perubahan signifikan. Banyak ilmuwan modern yang menerimanya hipotesa tentang kemunculannya eukariotik sel melalui serangkaian simbiosis berturut-turut, karena sudah mempunyai dasar yang kuat. Pertama-tama, alga uniseluler bahkan sekarang dengan mudah bersekutu dengan hewan - eukariota (misalnya, alga chlorella hidup di tubuh sepatu ciliate). Kedua, beberapa organel sel - mitokondria dan plastida - memiliki struktur DNA yang sangat mirip dengan sel bakteri prokariotik dan cyanobacteria.

Evolusi selanjutnya eukariota dikaitkan dengan pembagian menjadi sayur-mayur Dan binatang sel. Pembelahan ini terjadi pada masa Proterozoikum, ketika Bumi dihuni oleh organisme bersel tunggal.

Sel tumbuhan telah berevolusi untuk mengurangi kemampuan bergerak karena perkembangan membran selulosa yang keras, tetapi menggunakan fotosintesis.

Sel hewan telah berevolusi untuk meningkatkan kemampuannya bergerak dan meningkatkan kemampuannya dalam menyerap dan mengeluarkan produk makanan.

Tahap selanjutnya dalam perkembangan makhluk hidup adalah seksual reproduksi. Itu muncul sekitar 900 juta tahun yang lalu.

Langkah selanjutnya dalam evolusi makhluk hidup terjadi sekitar 700-800 juta tahun yang lalu, ketika organisme multiseluler dengan tubuh, jaringan, dan organ yang berdiferensiasi yang melakukan fungsi tertentu. Ini adalah spons, coelenterata, arthropoda, dll., yang berhubungan dengan hewan multiseluler.

Sepanjang Proterozoikum dan awal Paleozoikum, tumbuhan terutama menghuni lautan dan samudera. Itu sebagian besar adalah ganggang hijau dan merah.

Kambrium periode ditandai dengan kemunculannya secara masif hewan dengan kerangka mineral (kapur, fosfat, batu api). Di antara hewan laut pada masa itu, dikenal krustasea, bunga karang, karang, moluska, trilobita, dll.Biota darat pada zaman Kambrium diwakili oleh lumut, lumut kerak, dan hewan multiseluler pertama, seperti cacing dan arthropoda (kelabang). Cyanobiont berkembang pesat di laut.

DI DALAM mendiang Ordovisium Karnivora besar, serta vertebrata tak berahang mirip ikan, mulai bermunculan.

Peristiwa yang paling menonjol Silurian diasosiasikan dengan tanah. Untuk pertama kalinya, muncul tumbuhan tingkat tinggi sejati (cooksonia, dll.) yang berpenampilan herba. Οʜᴎ terkait erat dengan daerah pesisir yang lembab. Di antara organisme hewan - artropoda - perwakilan terestrial yang andal - chelicerata juga muncul.

DI DALAM Devonian yang pertama adalah tipikal ruang terestrial besar sekali perkembangan tumbuhan tingkat tinggi (rhiniophytes, psilophytes, lycophytes dan pakis). Evolusi lebih lanjut vertebrata berjalan ke arah makhluk mirip ikan berahang itu. Di Devonian, vertebrata diwakili oleh tiga kelompok ikan asli: ikan lungfish, ikan bersirip pari, dan ikan bersirip lobus. Hanya ikan bersirip lobus yang mampu beradaptasi dengan kehidupan di darat berkat anggota tubuh dan paru-parunya yang berotot. Pada akhir zaman Devonian, ikan bersirip lobus memunculkan ikan pertama amfibi darat (vertebrata). Pada akhir zaman Devonian, serangga muncul (persediaan makanan bagi vertebrata darat masa depan).

Transisi ke kehidupan di udara memerlukan banyak perubahan pada organisme hidup dan melibatkan pengembangan adaptasi yang tepat. Dia secara tajam meningkatkan laju evolusi kehidupan di Bumi.

Jadi, karbon , atau periode Karbon, adalah waktu pembentukan intensif dan diversifikasi untuk tumbuhan tingkat tinggi, invertebrata darat dan vertebrata. Untuk tumbuhan tingkat tinggi karbon - ϶ᴛᴏ waktu masa kejayaan lycophytes, arthropoda (atau ekor kuda), pakis dan gymnospermae pertama, bentuk kayunya mencapai ketinggian 20-40 m (misalnya, Lepidodendron). Tumbuh suburnya vegetasi dan munculnya berbagai relung ekologi erat kaitannya dengan perkembangan kondisi terestrial oleh moluska, arakhnida, dan serangga. Di zaman Karbon, invertebrata pertama kali menguasai ruang udara. Yang paling mencolok pada saat itu adalah makhluk mirip capung raksasa dengan lebar sayap hingga 2 m dan panjang kecoa hingga 3 cm.Keanekaragaman morfofisiologis dan ekologi amfibi menyebabkan munculnya reptil. Mereka adalah reptil vertebrata pertama yang beradaptasi dengan kondisi kehidupan di darat. Telur mereka ditutupi cangkang keras, tidak takut mengering, dan mendapat pasokan makanan dan oksigen untuk embrio.

Periode Permian Perkembangan dunia organik terutama ditandai dengan musnahnya biota laut (dari 400 famili di awal hingga 200 famili di akhir). Hal ini disebabkan oleh kekeringan iklim global, pembentukan gunung yang intens, dan glasiasi yang terkait.

Fitur Periode Trias merupakan sifat peralihan dari susunan sistematis biota. Misalnya, kelompok reptil air baru muncul - ichthyosaurus mirip ikan, plesiosaurus dengan leher ular panjang, kepala kecil, tubuh dengan sirip, dan ekor pendek. Keanekaragaman reptilia darat semakin meningkat. Dinosaurus dan pterosaurus muncul. Banyak reptil mirip binatang terus ada, sehingga memunculkan Trias Akhir mamalia pertama berukuran kecil (ovipar), secara lahiriah menyerupai tikus. DI DALAM Trias Akhir muncul dan burung-burung . Dengan munculnya burung dan mamalia, hewan bertambah banyak berdarah panas, meskipun beberapa reptil mungkin juga memilikinya.

Sebagai bagian dari vegetasi terestrial Glottal mendominasi (Bennettiaceae, Cycadaceae, Conifers, dll.), dan pakis diwakili oleh kelompok baru yang mencapai puncaknya pada zaman Jurassic.

DI DALAM Jura Keanekaragaman hayati di lingkungan laut dan darat meningkat pesat. Diamati di Jurassic mekarnya reptil . Οʜᴎ diwakili oleh semua kelompok lingkungan. Perwakilan perairan (ichthyosaurus, plesiosaurus) terus ada. Dinosaurus Saurian dan Ornithischia hidup di darat. Di Jurassic, komposisi kadal terbang diperbarui. Burung diwakili oleh burung berekor kadal - Archaeopteryx. Subkelas mamalia baru telah muncul – hewan berkantung . Di antara invertebrata hal itu diamati masa kejayaan tanah serangga .

Vegetasi tanah dicirikan mekarnya pakis (bentuk pohon dan tanaman merambat) dan suara (cycads dan bennettites), yang membentuk hutan tropis dan subtropis.

Peristiwa biotik besar Periode Kapur – penampilan Dan pengembangan intensif angiospermae (berbunga) tanaman.

Pada zaman Kapur, spesialisasi binatang melata (reptil) terus berlanjut, mencapai ukuran yang sangat besar; Dengan demikian, massa beberapa dinosaurus melebihi 50 ton. Evolusi paralel tanaman berbunga dan serangga penyerbuk dimulai. Muncul di kapur Pertama plasenta mamalia(pemakan serangga, hewan berkuku purba, primata awal, dan juga, mungkin, karnivora mirip kucing).

Pada akhir zaman Kapur (67 juta tahun yang lalu), terjadi kepunahan massal banyak kelompok hewan dan tumbuhan. Krisis lingkungan hidup global ini skalanya lebih kecil dibandingkan krisis Permian-Trias. Pada saat yang sama, akibat pendinginan ini, luas vegetasi semi-akuatik berkurang; herbivora punah, diikuti oleh dinosaurus predator (reptil besar hanya bertahan hidup di zona tropis); banyak bentuk invertebrata dan kadal laut punah di laut; Hewan berdarah panas - burung dan mamalia - mendapat keuntungan dalam seleksi alam.

Zaman Kenozoikum- ϶ᴛᴏ waktu dominasi tanaman berbunga, serangga, burung Dan mamalia. Viviparitas mamalia dan pemberian susu kepada anaknya merupakan faktor kuat dalam evolusi mereka, yang memungkinkan mereka berkembang biak dalam berbagai kondisi lingkungan. Sistem saraf yang berkembang berkontribusi pada berbagai bentuk adaptasi dan perlindungan organisme.

Paleogen(khususnya Eosen) – masa penyebaran mamalia berikut secara global: ovipar, marsupial, tetapi faktor penentunya adalah keanekaragaman plasenta (predator purba, ungulata purba, primata primitif, dll.). Reptil dan penyu bersisik juga hidup di darat, dan buaya hidup di perairan tawar. Burung ompong baru ini cukup beragam. Di antara vertebrata akuatik, ikan bertulang mendominasi. Invertebrata laut beragam.

Pada zaman Neogen, amfibi dan reptil secara bertahap memperoleh penampilan modernnya. Burung besar mirip burung unta menarik perhatian. Perkembangan mamalia berplasenta terus berlanjut: berjari ganjil (hipparion) dan berjari genap (rusa, unta, babi), predator baru (harimau bertaring tajam), belalai (mastodon). Pada akhir Neogen, semua keluarga mamalia modern telah ditemukan.

Tahap yang menentukan dalam evolusi kehidupan di Bumi adalah perkembangan ordo primata. Pada masa Kenozoikum, sekitar 67-27 juta tahun yang lalu, primata terbagi menjadi kera tingkat rendah dan kera besar, yang merupakan nenek moyang paling purba manusia modern.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, dalam catatan fosil sangat mengesankan penampilan massal Hidup dapat mencakup banyak peristiwa. Dari jumlah tersebut, kami akan menunjukkan yang berikut, dengan memperhatikan awal kemunculannya (lihat MGS):

● 3,8–3,5 miliar tahun (AR1 – Eoarchean). Munculnya kehidupan. Munculnya bakteri dan cyanobiont. Litosfer mulai diperkaya dengan batuan asal biogenik (grafit, shungit).

● 3,2 miliar tahun (AR2/AR3 – paleoarchean/mesoarchean). Perkembangan massal cyanobiont. Litosfer memperoleh lapisan karbonat biogenik yang disebut stromatolitik. Atmosfer mulai diperkaya dengan oksigen molekuler yang dilepaskan oleh cyanobion selama fotosintesis.

● 1,6 miliar tahun (PR1/PR2 – Paleoproterozoikum/Mesoproterozoikum). Munculnya bakteri aerob, alga tingkat rendah, hewan dan jamur.

● 1,0–0,7 Ga (PR3 – Neoproterozoikum). Munculnya alga multiseluler dan invertebrata non-rangka yang andal, diwakili oleh cnidaria, cacing, artropoda, (?) echinodermata, dan kelompok lainnya.

● 542,0 ±1,0–521 (530) juta tahun yang lalu (Kambrium Awal). Kemunculan massal kerangka mineral di Kerajaan Hewan di hampir semua jenis yang diketahui.

● 416,0±2,8 juta tahun yang lalu (S2/D1 – Silur Akhir/Devonian Awal). Kemunculan massal vegetasi terestrial.

● 359,2±2,5 juta tahun (D/C – Devon Akhir/Karbon Awal). Kemunculan massal invertebrata darat pertama (serangga, arakhnida) dan vertebrata (amfibi, reptil).

● 65,5±0,3 juta tahun (MZ/KZ – batas Mesozoikum dan Kenozoikum). Kemunculan massal angiospermae dan mamalia.

● 2,8 juta tahun (N2 – Pliosen, Piacenza). Penampilan manusia.

Hari ini dijelaskan lebih lanjut 1 juta spesies hewan, di dekat 0,5 juta spesies tumbuhan, ratusan ribu spesies jamur, lebih dari 3 ribu spesies bakteri. Diperkirakan setidaknya 1 juta spesies masih belum terdeskripsikan. Sorotan biologi modern lima kerajaan : Bakteri, Cyanobion, Tumbuhan, Jamur, Hewan.

Masalah asal usul dan evolusi kehidupan di Bumi. - konsep dan tipe. Klasifikasi dan ciri-ciri kategori "Masalah permulaan dan evolusi kehidupan di Bumi". 2017, 2018.

Munculnya sel primitif berarti akhir dari evolusi prabiologis makhluk hidup dan awal dari evolusi biologis kehidupan.

Organisme bersel tunggal pertama yang muncul di planet kita adalah bakteri primitif yang tidak memiliki inti, yaitu prokariota. Seperti telah ditunjukkan, ini adalah organisme bersel tunggal dan bebas nuklir. Mereka bersifat anaerob, karena mereka hidup di lingkungan bebas oksigen, dan heterotrof, karena mereka memakan senyawa organik siap pakai dari “kaldu organik”, yaitu zat yang disintesis selama evolusi kimia. Metabolisme energi pada sebagian besar prokariota terjadi menurut jenis fermentasi. Namun lambat laun “kaldu organik” berkurang akibat konsumsi aktif. Ketika habis, beberapa organisme mulai mengembangkan cara untuk membentuk makromolekul secara biokimia, di dalam sel itu sendiri dengan bantuan enzim. Dalam kondisi seperti itu, sel yang mampu menerima sebagian besar energi yang dibutuhkan langsung dari radiasi matahari ternyata bersifat kompetitif. Proses pembentukan klorofil dan fotosintesis mengikuti jalur ini.

Peralihan makhluk hidup ke fotosintesis dan jenis nutrisi autotrofik merupakan titik balik dalam evolusi makhluk hidup. Atmosfer bumi mulai “terisi” dengan oksigen, yang merupakan racun bagi bakteri anaerob. Oleh karena itu, banyak bakteri anaerob uniseluler mati, yang lain berlindung di lingkungan bebas oksigen - rawa-rawa dan, saat mencari makan, tidak mengeluarkan oksigen, tetapi metana. Yang lain lagi telah beradaptasi dengan oksigen. Mekanisme metabolisme utama mereka adalah respirasi oksigen, yang memungkinkan peningkatan hasil energi berguna sebesar 10-15 kali lipat dibandingkan dengan jenis metabolisme anaerobik - fermentasi. Transisi ke fotosintesis merupakan proses yang panjang dan selesai sekitar 1,8 miliar tahun yang lalu. Dengan munculnya fotosintesis, semakin banyak energi dari sinar matahari yang terakumulasi dalam bahan organik bumi, yang mempercepat siklus biologis zat dan evolusi makhluk hidup secara umum.

Dalam lingkungan oksigen, eukariota, yaitu organisme bersel tunggal dengan nukleus, terbentuk. Ini adalah organisme yang lebih maju dengan kemampuan fotosintesis. DNA mereka sudah terkonsentrasi pada kromosom, sedangkan pada sel prokariotik, zat herediter didistribusikan ke seluruh sel. Kromosom eukariotik terkonsentrasi di inti sel, dan sel itu sendiri sudah bereproduksi tanpa perubahan signifikan. Dengan demikian, sel anak eukariota hampir merupakan salinan persis dari sel induk dan memiliki peluang bertahan hidup yang sama dengan sel induk.

Pendidikan tumbuhan dan hewan

Evolusi eukariota selanjutnya dikaitkan dengan pembelahan menjadi sel tumbuhan dan hewan. Pembelahan ini terjadi pada masa Proterozoikum, ketika Bumi dihuni oleh organisme bersel tunggal.

Sejak awal evolusi, eukariota berkembang secara ganda, yaitu mereka secara bersamaan memiliki kelompok dengan nutrisi autotrofik dan heterotrofik, yang menjamin integritas dan otonomi signifikan dunia kehidupan.

Sel tumbuhan telah berevolusi untuk mengurangi kemampuan bergerak karena perkembangan membran selulosa yang keras, tetapi menggunakan fotosintesis.

Sel hewan telah berevolusi untuk meningkatkan kemampuannya bergerak dan meningkatkan kemampuannya dalam menyerap dan mengeluarkan produk makanan.

Tahap selanjutnya dalam perkembangan makhluk hidup adalah reproduksi seksual. Itu muncul sekitar 900 juta tahun yang lalu.

Tahap selanjutnya dalam evolusi makhluk hidup terjadi sekitar 700–800 juta tahun yang lalu, ketika organisme multiseluler muncul dengan tubuh, jaringan, dan organ yang berbeda dan menjalankan fungsi tertentu. Ini adalah spons, coelenterata, arthropoda, dll., yang berhubungan dengan hewan multiseluler.

Sepanjang Proterozoikum dan awal Paleozoikum, tumbuhan terutama menghuni lautan dan samudera. Ini adalah ganggang hijau dan coklat, emas dan merah. Selanjutnya, banyak jenis hewan yang sudah ada di laut Kambrium. Kemudian mereka mengkhususkan dan meningkatkan. Hewan laut pada masa itu antara lain krustasea, bunga karang, karang, moluska, dan trilobita.

Pada akhir periode Ordovisium, karnivora besar, serta vertebrata, mulai bermunculan.

Evolusi lebih lanjut dari vertebrata mengarah ke hewan berahang yang mirip ikan. Di Devonian, lungfish - amfibi, dan kemudian serangga - mulai bermunculan. Sistem saraf berangsur-angsur berkembang sebagai akibat dari perbaikan bentuk refleksi.

Tahapan yang sangat penting dalam evolusi makhluk hidup adalah munculnya organisme tumbuhan dan hewan dari air ke darat dan peningkatan lebih lanjut dalam jumlah spesies tumbuhan dan hewan darat. Di masa depan, dari merekalah bentuk-bentuk kehidupan yang sangat terorganisir muncul. Kemunculan tumbuhan di darat dimulai pada akhir zaman Silur, dan penaklukan aktif tanah oleh vertebrata dimulai pada zaman Karbon.

Transisi ke kehidupan di udara memerlukan banyak perubahan pada organisme hidup dan melibatkan pengembangan adaptasi yang tepat. Dia secara tajam meningkatkan laju evolusi kehidupan di Bumi. Manusia menjadi puncak evolusi makhluk hidup. Kehidupan di udara telah “meningkatkan” berat badan organisme, udara tidak mengandung nutrisi, udara mentransmisikan cahaya, suara, panas secara berbeda dari air, dan jumlah oksigen di dalamnya lebih tinggi. Penting untuk beradaptasi dengan semua ini. Vertebrata pertama yang beradaptasi dengan kondisi kehidupan di darat adalah reptil. Telur mereka mendapat pasokan makanan dan oksigen untuk embrio, ditutupi cangkang keras, dan tidak takut mengering.

Ini memastikan suhu tubuh tinggi yang konstan dan fungsi organ dalam mamalia yang stabil. Viviparitas mamalia dan pemberian susu kepada anaknya merupakan faktor kuat dalam evolusi mereka, yang memungkinkan mereka berkembang biak dalam berbagai kondisi lingkungan. Sistem saraf yang berkembang berkontribusi pada berbagai bentuk adaptasi dan perlindungan organisme. Terjadi pembagian hewan karnivora menjadi hewan berkuku dan predator, dan mamalia pemakan serangga pertama menandai awal evolusi organisme berplasenta dan berkantung.

Pada awalnya ada gaya hidup kawanan. Hal ini memungkinkan untuk membentuk landasan komunikasi sosial di masa depan. Apalagi jika pada serangga (lebah, semut, rayap) biososialitas menyebabkan hilangnya individualitas, maka pada nenek moyang manusia purba justru sebaliknya berkembang ciri-ciri individu. Ini adalah kekuatan pendorong yang kuat bagi perkembangan tim.

Era dan periode

Menurut perkiraan modern, umur bumi sekitar 4,5-5 miliar tahun. Kemunculan badan air pertama di planet ini, yang dikaitkan dengan asal usul kehidupan, berjarak 3,8-4 miliar tahun dari masa kini. Sejarah Bumi biasanya dibagi menjadi periode waktu yang besar - era dan periode. Batasan di antara keduanya adalah peristiwa geologi besar yang terkait dengan sejarah perkembangan planet sebagai benda kosmik. Peristiwa tersebut meliputi proses pembentukan gunung, peningkatan aktivitas gunung berapi, naik turunnya daratan, perubahan garis besar benua dan lautan.

Sejarah geokronologis bumi terdiri dari 5 era.

^ Tabel 1. Kronologi peristiwa besar dalam evolusi organisme multiseluler

Zaman	Periode	Dimulai, jutaan tahun yang lalu	Pengaturan geologi singkat	Peristiwa evolusi besar
Kenozoikum	Kuarter	2,4	Desain garis besar benua dan relief modern. Perubahan iklim yang berulang. Empat glasiasi besar di Belahan Bumi Utara	Punahnya banyak spesies tumbuhan, berkurangnya bentuk kayu, tumbuh suburnya bentuk herba. Evolusi manusia. Kepunahan spesies mamalia besar.
Neogen		Pendakian gunung yang luas. Iklimnya mendekati modern dalam karakteristiknya.	Dominasi angiospermae dan tumbuhan runjung, peningkatan luas stepa. Munculnya mamalia berplasenta. Munculnya kera besar.
Paleogen		Iklimnya hangat	Masa kejayaan angiospermae, mamalia, burung.
Mesozoikum	Kapur		Pendinginan iklim di banyak daerah.	Perkembangan mamalia, burung, tumbuhan berbunga. Kepunahan banyak reptil.
Yura		Iklim lembab, hangat, dan kering menjelang akhir periode.	Dominasi reptilia di darat, air dan udara. Munculnya angiospermae dan burung.
Trias			Penampilan mamalia. Berkembangnya reptil, penyebaran gymnospermae.
Paleozoikum	Permian		Mundurnya lautan, peningkatan aktivitas gunung berapi, iklim menjadi lebih kontinental, lebih kering dan lebih dingin.	Marinir Hebat Sekarat. Munculnya gymnospermae, penyebaran reptilia.
Karbon		Menurunkan tingkat benua. Iklim awalnya hangat dan lembab, kemudian sejuk.	Penampilan reptil.
Devonian			Munculnya amfibi dan serangga purba. Dominasi ikan. Penampakan hutan pakis dan lumut.
Silur		Pembentukan satu benua Euro-Amerika. Munculnya benua, terbentuknya dataran rendah. Iklimnya hangat, lembab dan bergantian dengan kering.	Keluarnya tumbuhan dan invertebrata ke darat.
Ordovisium		Iklimnya hangat dan lembab.	Kelimpahan rumput laut. Penampakan hewan vertebrata pertama (tanpa rahang).
Kambrium		Amblesnya benua dan meluasnya banjir melalui lautan. Iklimnya sedang, kering, dan lembab bergantian.	Kehidupan terkonsentrasi di lautan. Perkembangan invertebrata. Munculnya tumbuhan tingkat tinggi.
Proterozoikum	Proterozoikum Akhir	1650		Perkembangan eukariota, tumbuhan dan hewan multiseluler
Proterozoikum Awal	2600		Perkembangan tumbuhan tingkat rendah
Archaeozoikum		4000		Asal usul kehidupan, munculnya prokariota. Dominasi bakteri dan hijau biru, munculnya alga hijau.

Untuk memudahkan pengkajian, sejarah perkembangan bumi dibagi menjadi empat era dan sebelas periode. Dua periode terakhir ini pada gilirannya dibagi menjadi tujuh sistem atau era.

Kerak bumi bertingkat, yaitu. berbagai batuan yang menyusunnya terletak berlapis-lapis di atas satu sama lain. Biasanya, umur batuan menurun menuju lapisan atas. Pengecualiannya adalah wilayah yang lapisannya terganggu akibat pergerakan kerak bumi. William Smith pada abad ke-18 memperhatikan bahwa selama periode waktu geologis, beberapa organisme mengalami kemajuan signifikan dalam strukturnya.

Menurut perkiraan modern, umur planet bumi kira-kira 4,6 - 4,9 10 tahun. Perkiraan ini terutama didasarkan pada studi batuan menggunakan metode penanggalan radiometrik.

ARCHAY

Tidak banyak yang diketahui tentang kehidupan di Archean. Satu-satunya organisme hewan adalah prokariota seluler - bakteri dan ganggang biru-hijau. Produk dari aktivitas vital mikroorganisme primitif ini juga merupakan batuan sedimen tertua (stromatolit) - formasi berkapur berbentuk pilar yang ditemukan di Kanada, Australia, Afrika, Ural, dan Siberia.

Batuan sedimen besi, nikel, dan mangan mempunyai basis bakteri. Banyak mikroorganisme yang berperan aktif dalam pembentukan sumber daya mineral yang sangat besar dan belum terdilusi dengan baik di dasar Samudra Dunia. Peran mikroorganisme dalam pembentukan serpih minyak, minyak dan gas juga besar. Bakteri biru-hijau dengan cepat menyebar ke seluruh archaea dan menjadi penguasa planet ini. Organisme ini tidak memiliki inti yang terpisah, tetapi sistem metabolisme yang berkembang dan kemampuan untuk bereproduksi. Selain itu, tanaman biru-hijau juga memiliki alat fotosintesis. Kemunculan yang terakhir ini merupakan aromorfosis terbesar dalam evolusi satwa liar dan membuka salah satu cara (mungkin khususnya terestrial) untuk pembentukan oksigen bebas. Menjelang akhir zaman Arkean (2,8-3 miliar tahun yang lalu), alga kolonial pertama muncul, sisa-sisa fosilnya ditemukan di Australia, Afrika, dll. Tahap terpenting dalam perkembangan kehidupan di Bumi erat kaitannya dengan perubahan konsentrasi oksigen di atmosfer dan pembentukan lapisan ozon. Berkat aktivitas vital tanaman hijau-biru, kandungan oksigen bebas di atmosfer meningkat secara signifikan. Akumulasi oksigen menyebabkan munculnya lapisan ozon primer di lapisan atas biosfer, yang membuka cakrawala kemakmuran.

PROTEROZOIK

Proterozoikum adalah tahap besar dalam sejarah perkembangan Bumi. Selama periode ini, bakteri dan alga mencapai kemakmuran yang luar biasa, dan dengan partisipasi mereka, proses sedimentasi berlangsung secara intensif. Sebagai hasil dari aktivitas vital bakteri besi di Proterozoikum, endapan bijih besi terbesar terbentuk. Pada pergantian Riphean Awal dan Tengah, dominasi prokariota digantikan oleh berkembangnya eukariota - ganggang hijau dan emas. Dari eukariota uniseluler, organisme multiseluler dengan organisasi dan spesialisasi yang kompleks berkembang dalam waktu singkat. Perwakilan hewan multiseluler tertua diketahui sejak akhir Riphean (700-600 juta tahun yang lalu). Sekarang kita dapat mengatakan bahwa 650 juta tahun yang lalu, lautan di bumi dihuni oleh berbagai organisme multiseluler: polip soliter dan kolonial, ubur-ubur, cacing pipih, dan bahkan nenek moyang Annelida modern, artropoda, moluska, dan echinodermata. Di antara organisme tumbuhan pada waktu itu, organisme uniseluler mendominasi, tetapi alga multiseluler (hijau, coklat, merah) dan jamur juga muncul.

PALEOZOIK

Pada awal era Paleozoikum, kehidupan mungkin telah melewati bagian paling penting dan sulit dalam perjalanannya. Empat kerajaan alam yang hidup terbentuk: prokariota, atau senapan, jamur, tumbuhan hijau, hewan. Nenek moyang kerajaan tumbuhan hijau adalah ganggang hijau uniseluler, yang umum di lautan Proterozoikum. Selain bentuk mengambang, bentuk yang menempel di bagian bawah juga muncul di bagian bawah. Gaya hidup yang tetap membutuhkan pemotongan tubuh menjadi beberapa bagian. Namun perolehan multiseluleritas, pembagian tubuh multiseluler menjadi bagian-bagian yang menjalankan fungsi berbeda, ternyata lebih menjanjikan. Munculnya aromorfosis penting seperti proses seksual sangat penting bagi evolusi lebih lanjut.

Bagaimana dan kapan pembagian dunia kehidupan menjadi tumbuhan dan hewan terjadi? Apakah akarnya sama? Perselisihan di kalangan ilmuwan seputar masalah ini tidak mereda hingga saat ini. Mungkin hewan pertama diturunkan dari batang umum semua eukariota atau dari perairan hijau bersel tunggal tumbuh besar.

KAMBRIAN

Munculnya invertebrata kerangka. Selama periode ini, terjadi periode lain pembangunan pegunungan dan redistribusi wilayah darat dan laut. Iklim Kambrium sedang, benua tidak berubah. Hanya bakteri dan tumbuhan biru-hijau yang masih hidup di darat. Lautan didominasi oleh alga hijau dan coklat yang menempel di dasar; Diatom, ganggang emas, dan ganggang euglena berenang di kolom air. Akibat meningkatnya pencucian garam dari darat, hewan laut mampu menyerap garam mineral dalam jumlah besar. Dan hal ini, pada gilirannya, membuka jalan lebar bagi mereka untuk membangun kerangka yang kokoh. Artropoda yang paling tersebar luas - trilobita, yang penampilannya mirip dengan krustasea modern - kutu kayu, telah mencapai distribusi terluas. Ciri khas Kambrium adalah jenis hewan multiseluler yang aneh - archaeocyaths, yang punah menjelang akhir periode tersebut. Pada masa itu juga terdapat berbagai macam bunga karang, karang, brakiopoda, dan moluska. Bulu babi muncul belakangan .

ORDOVIK

Di laut Ordovisium, ganggang hijau, coklat dan merah serta banyak trilobita terwakili secara beragam. Pada zaman Ordovisium, cephalopoda pertama, kerabat gurita dan cumi-cumi modern, muncul, dan brakiopoda serta gastropoda menyebar. Terjadi proses intensif pembentukan terumbu oleh karang bermata empat dan tabulata. Graptolit tersebar luas - hemichordata, menggabungkan karakteristik invertebrata dan vertebrata, mengingatkan pada lancelet modern. Di zaman Ordovisium, tanaman penghasil spora muncul - psilophytes, tumbuh di sepanjang tepi badan air tawar.

SILUR

Laut dangkal yang hangat di Ordovisium digantikan oleh daratan yang luas, yang menyebabkan iklim kering.

Di laut Silur, graptolit menjalani hidup mereka, trilobita mengalami penurunan, tetapi cephalopoda mencapai kemakmuran yang luar biasa. Karang secara bertahap menggantikan archaeocyaths. Di Silur, artropoda aneh berkembang - kalajengking krustasea raksasa, yang panjangnya mencapai 2 m. Pada akhir Paleozoikum, seluruh kelompok kalajengking krustasea hampir punah. Mereka mirip dengan kepiting tapal kuda modern. Peristiwa yang sangat penting pada periode ini adalah kemunculan dan penyebaran perwakilan pertama vertebrata - “ikan” lapis baja. “Ikan” ini hanya menyerupai ikan asli, tetapi termasuk dalam kelas vertebrata yang berbeda - tidak berahang atau siklostom. Mereka tidak bisa berenang lama dan kebanyakan berbaring di dasar teluk dan laguna. Karena gaya hidup mereka yang tidak banyak bergerak, mereka tidak dapat berkembang lebih jauh. Di antara perwakilan siklostom modern, lamprey dan hagfish dikenal. Ciri khas periode Silur adalah pengembangan intensif tanaman darat. Salah satu tumbuhan terestrial pertama, atau lebih tepatnya amfibi, adalah psilofita, yang nenek moyangnya berasal dari ganggang hijau. Di waduk, alga menyerap air dan zat-zat terlarut di dalamnya ke seluruh permukaan tubuh, itulah sebabnya mereka tidak memiliki akar, dan hasil tubuh yang menyerupai akar hanya berfungsi sebagai organ penempelan. Karena kebutuhan untuk mengalirkan air dari akar ke daun, timbullah sistem pembuluh darah. Munculnya tumbuhan ke darat adalah salah satu momen Evolusi terbesar. Itu disiapkan oleh evolusi dunia organik dan anorganik sebelumnya.

DEVONIAN

Devon adalah periode ikan. Iklim Devonian lebih tajam di benua; lapisan es terjadi di daerah pegunungan Afrika Selatan. Di daerah yang lebih hangat, iklim berubah menjadi lebih kering, dan muncullah daerah gurun dan semi-gurun.

Ikan tumbuh subur di laut Devonian. Diantaranya adalah ikan bertulang rawan, dan muncul ikan dengan kerangka tulang. Berdasarkan struktur siripnya, ikan bertulang dibedakan menjadi sirip pari dan sirip lobus. Sampai saat ini, diyakini bahwa hewan bersirip lobus punah pada akhir Paleozoikum. Namun pada tahun 1938, sebuah kapal pukat ikan mengirimkan ikan tersebut ke Museum London Timur dan diberi nama coelacanth. Pada akhir Paleozoikum, tahap paling signifikan dalam perkembangan kehidupan adalah penaklukan tanah oleh tumbuhan dan hewan. Hal ini difasilitasi oleh berkurangnya cekungan laut dan naiknya daratan.

Tumbuhan spora yang khas berevolusi dari psilofita: lumut, ekor kuda, dan pteridofita. Hutan pertama kali muncul di permukaan bumi.

Pada awal Zaman Karbon, terjadi pemanasan dan pelembapan yang nyata. Di lembah yang luas dan hutan tropis, dalam kondisi musim panas yang terus menerus, segala sesuatu tumbuh dengan pesat. Evolusi telah membuka jalan baru - perbanyakan dengan biji. Oleh karena itu, gymnospermae mengambil tongkat estafet evolusi, dan tumbuhan spora tetap menjadi cabang sampingan evolusi dan menghilang ke latar belakang. Munculnya vertebrata ke darat terjadi pada periode Devon Akhir, setelah penakluk darat - psilophytes. Saat ini udara sudah dikuasai oleh serangga, dan keturunan ikan bersirip lobus mulai menyebar ke seluruh bumi. Metode pergerakan baru memungkinkan mereka menjauh dari air untuk beberapa waktu. Hal ini menyebabkan munculnya makhluk dengan cara hidup baru - amfibi. Perwakilan mereka yang paling kuno - ichthyoshegs - ditemukan di Greenland di batuan sedimen Devonian. Masa kejayaan amfibi kuno dimulai pada zaman Karbon. Pada periode inilah stegocephal berkembang secara luas. Mereka hanya tinggal di wilayah pesisir dan tidak mampu menaklukkan wilayah pedalaman yang jauh dari perairan.

Berkat ciri struktural ini, amfibi mengambil langkah menentukan pertama di darat, tetapi keturunan mereka, reptil, menjadi penguasa penuh atas daratan tersebut. Perkembangan iklim kering pada periode Permian menyebabkan kepunahan stegocephalians dan perkembangan reptilia, yang dalam siklus hidupnya tidak ada tahapan yang berhubungan dengan air. Karena cara hidup di darat, beberapa aromorfosis utama muncul pada reptil.

MESOZOIK

Mesozoikum tepat disebut sebagai era reptilia dan gymnospermae. Menjelang akhir Mesozoikum, kepunahan massal dinosaurus terjadi secara bertahap selama beberapa juta tahun. Dominasi dinosaurus sepanjang era geologi dan hampir punahnya mereka di akhir era merupakan misteri besar bagi ahli paleontologi. Pada Trias, perwakilan pertama hewan berdarah panas muncul - mamalia primitif kecil. Pada zaman Jurassic, reptilia merupakan kelompok hewan kedua yang berupaya menguasai lingkungan udara. Ada dua jenis kadal terbang: rhamphorhynchus dan kadal bersayap lebar. Dari keanekaragaman menakjubkan kelas reptilia sebelumnya, 6.000 spesies masih bertahan hingga saat ini. Ini adalah perwakilan dari lima cabang evolusi: tuataria, kadal, ular, kura-kura, buaya. Burung muncul pada periode Jurassic. Mereka mewakili cabang lateral reptil yang telah beradaptasi untuk terbang. Burung pertama Jurassic, Archaeopteryx, memiliki kemiripan yang sangat kuat dengan reptil. Dinamakan periode Kapur karena banyaknya kapur di sedimen laut pada waktu itu. Itu terbentuk dari sisa-sisa cangkang hewan protozoa - foraminifera. Pada awal periode Kapur, perubahan besar berikutnya dalam evolusi tumbuhan terjadi - tumbuhan berbunga (angiospermae) muncul. Perubahan aromorfik ini memberikan kemajuan biologis pada tanaman berbunga di era Kenozoikum berikutnya. Mereka menghuni bumi secara luas dan dicirikan oleh keragaman yang besar. Beberapa bentuknya bertahan hingga hari ini: pohon poplar, willow, oak, eucalyptus, pohon palem.

Kenozoikum

Kenozoikum - era kehidupan baru - masa kejayaan tumbuhan berbunga, serangga, burung, dan mamalia.

Pada zaman dinosaurus, dikenal sekelompok mamalia - hewan berbulu kecil berukuran kecil yang muncul dari theraspid atau hewan mirip binatang. Viviparitas, berdarah panas, otak yang lebih berkembang dan aktivitas yang lebih besar yang terkait dengannya menjamin kemajuan mamalia, kebangkitan mereka ke garis depan evolusi. Pada masa Tersier, mamalia mengambil posisi dominan, beradaptasi dengan berbagai kondisi di darat, di udara, di air, dan seolah-olah menggantikan reptilia Mesozoikum. Pada Paleosen dan Eosen, predator pertama berevolusi dari insektivora, dan kelompok karnivora modern bercabang dari mereka pada Oligosen. Mereka mulai menaklukkan lautan. Dan juga hewan berkuku pertama berasal dari karnivora Paleosen kuno.

Karena kekeringan di beberapa daerah, tanaman serealia bermunculan.

Pada paruh pertama periode Tersier, semua ordo mamalia modern telah muncul, dan pada pertengahan periode tersebut, nenek moyang kera dan manusia tersebar luas. Selama periode Kuarter, mastodon, mammoth, harimau bertaring tajam, sloth raksasa, dan rusa gambut bertanduk besar punah.

Manusia menetap di Dunia Lama setidaknya 500 ribu tahun yang lalu. Sebelum glasiasi, para pemburu menetap hingga Tierra del Fuego. Saat gletser mencair, wilayah yang terbebas dari gletser dihuni kembali oleh manusia.

Sekitar 10.000 tahun yang lalu, domestikasi hewan dan pengenalan tumbuhan ke dalam budaya dimulai di daerah beriklim hangat di bumi. “Revolusi Neolitik” dimulai, terkait dengan transisi manusia dari mengumpulkan dan berburu ke pertanian dan peternakan.

Kuliah 6: Pembentukan keanekaragaman hayati selama periode perkembangan biosfer yang berbeda

Tujuan kuliah: uraian tentang perubahan-perubahan utama yang terjadi pada benua-benua di bumi, beserta flora dan faunanya sepanjang sejarah planet kita dari kemunculannya hingga zaman modern.

Masalah yang dibahas:

1.Era Archean dan Proterozoikum

2.Pengantar Paleozoikum menggunakan contoh periode Karbon

3. Skala dan esensi perbedaan antara periode Karbon dan Karbon.

4. Skala dan esensi perbedaan serat karbon dengan era modern.

5. Teori pergeseran benua A. Wagener dan teori lempeng tektonik.

6. Peranan makhluk hidup dalam menciptakan kondisi bagi kehidupan untuk mencapai daratan.

7. Gagasan tentang Mesozoikum dengan menggunakan contoh zaman Kapur.

8.Revolusi komposisi tumbuhan akibat berkembangnya angiospermae.

9. Fauna laut cephalopoda dan fauna dinosaurus yang menyukai panas.

10. Munculnya mamalia dan burung berplasenta dari tipe organisasi modern.

11. Era Kenozoikum dan Antropogen. Penampilan manusia. Perkembangan glasiasi dan dampaknya terhadap umat manusia. Tren utama dalam evolusi biosfer.

1. Kuliah ini menjelaskan tentang perubahan-perubahan utama yang terjadi pada benua-benua di bumi, beserta flora dan faunanya sepanjang sejarah planet kita sejak kemunculannya hingga zaman modern. Jalur perkembangan utama yang dilalui kehidupan ditunjukkan, dan perwakilan utamanya yang hidup dalam kondisi alam yang berbeda dan era geologi yang berbeda diidentifikasi. Diagram umum evolusi dunia hewan selama lebih dari satu miliar tahun ditunjukkan pada Gambar. 1. Seluruh dunia hewan berkembang dari nenek moyang yang sama - organisme bersel tunggal primitif purba (1). Dari mereka muncul berbagai hewan uniseluler (2, 3, 4) dan multiseluler. Seiring berkembangnya dunia hewan, semakin banyak hewan yang terorganisir dengan baik bermunculan. Lapisan ganda primitif (13) memunculkan perkembangan dua cabang evolusi yang berbeda. Selain itu, satu cabang mengarah pada perkembangan invertebrata tingkat tinggi: moluska, krustasea, serangga, dan cabang lainnya mengarah pada perkembangan vertebrata. Dengan demikian, kedua kelompok hewan ini berkembang secara mandiri. Angka-angka tersebut menunjukkan berbagai kelompok hewan, baik yang sudah ada maupun yang telah punah, yang ditandai dengan lingkaran bergaris hitam.

Beras. 1. Skema perkembangan hewan. 1 - uniseluler primer; 2 - amuba; 3 - ciliate; 4 - flagela; 5 - flagelata kolonial pertama; 6 - spons; 7 - multiseluler dua lapis bawah; 8,9, 10 - coelenterata: polip karang, hydra, ubur-ubur; 11 - cacing pipih; 12 - cacing gelang; 13 - ctenophora kuno; 14 - ctenophora; 15 - cincin primitif; 16,17,18 - moluska: gastropoda (siput, cangkang kerang), cephalopoda (cumi-cumi); 19 - krustasea; 20 - arakhnida; 21 - kelabang; 22 - bukan serangga; 23 - cacing annelida (cacing tanah); 24 - cincin laut; 25 - bunga lili laut; 26 - echinodermata; 27 – bintang laut; 28 - chordata bawah; 29 - lancelet (tanpa tengkorak); 30 - ikan purba; 31 - ikan modern; 32 - ikan bersirip lobus; 33 - amfibi; 34 - reptil purba (dinosaurus); 35 - reptil; 36 - burung; 37 - mamalia.

^ Era Archean dan Proterozoikum (dari asal mula planet ini hingga 540 juta tahun yang lalu). Era ini berlangsung sejak terbentuknya bumi hingga munculnya organisme multiseluler pertama sekitar 540 juta tahun yang lalu. Batuan tertua yang kita kenal hanya berumur 3,9 miliar tahun, jadi sangat sedikit yang diketahui tentang masa muda planet kita. Terlebih lagi, bahkan bebatuan ini telah mengalami transformasi besar selama miliaran tahun sehingga hanya sedikit informasi yang dapat kita ketahui tentangnya. Sekitar 2-3 miliar tahun lalu, inti benua yang dipisahkan oleh air mulai terbentuk. Pada akhir Proterozoikum, mereka bersatu menjadi benua super pertama Pangaea, yang mencakup Afrika di tengah, Amerika, lempeng Eropa dan Siberia (Rusia) di utara, serta Antartika, Australia, India, dan Arab di selatan.

^ Era Archean. Sisa-sisa pertama dan tanda-tanda aktivitas organisme hidup berasal dari 3,5 miliar tahun yang lalu (deposit di Afrika Selatan). Kehidupan dapat muncul hanya jika kondisi yang menguntungkan diciptakan untuk ini, pertama-tama, suhu yang menguntungkan. Materi hidup, antara lain, terbuat dari protein. Oleh karena itu, pada saat kehidupan muncul, suhu di permukaan bumi harus cukup turun agar protein tidak rusak. Banyak peneliti yang mempelajari asal usul kehidupan di Bumi percaya bahwa kehidupan berasal dari perairan laut dangkal sebagai akibat dari proses fisik dan kimia kompleks yang melekat pada bahan anorganik. Senyawa kimia tertentu terbentuk dalam kondisi tertentu, dan kemungkinan pembentukan senyawa organik kompleks sangat tinggi pada atom karbon karena karakteristik spesifiknya. Itulah sebabnya karbon menjadi bahan bangunan yang menurut hukum fisika dan kimia, relatif muncul senyawa organik paling kompleks. Molekul tidak segera mencapai tingkat kerumitan yang disyaratkan, sehingga kita dapat berbicara tentang evolusi kimia, yang prosesnya agak lambat.

Organisme hidup pertama hanya dapat memakan bahan organik, yaitu mereka heterotrofik. Namun setelah menghabiskan cadangan bahan organik di lingkungan terdekatnya, dalam perjalanan evolusi, beberapa organisme (tumbuhan) memperoleh kemampuan untuk menyerap energi sinar matahari dan, dengan bantuannya, memecah air menjadi unsur-unsur penyusunnya. Dengan menggunakan hidrogen, mereka mampu mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat dan menggunakannya untuk membangun zat organik lain di dalam tubuh mereka (proses fotosintesis). Dengan munculnya organisme autotrofik, akumulasi oksigen bebas di atmosfer dimulai dan jumlah total bahan organik di bumi mulai meningkat tajam. Segera setelah pembentukan planet kita, atmosfer mengandung banyak hidrogen dan helium, namun lambat laun menguap ke luar angkasa dan secara bertahap digantikan oleh metana, nitrogen, dan karbon dioksida, yang dilepaskan oleh batuan. Dan hanya sebagai akibat dari kemunculan dan aktivitas organisme hidup di atmosfer, akumulasi oksigen dimulai, yang diperlukan untuk perkembangan kehidupan lebih lanjut.

Organisme hidup pada masa itu hanya dapat hidup di lingkungan perkenalan, karena kolom air mengurangi efek berbahaya radiasi ultraviolet dari luar angkasa, serta sejumlah zat berbahaya, yang efek toksiknya berkurang ketika dilarutkan. Selain itu, fluktuasi suhu yang signifikan di dalam air telah dihaluskan. Pada akhir era Archean, makhluk hidup terbagi menjadi prokariota dan eukariota. Diasumsikan bahwa grafit yang terdapat pada sedimen pada masa itu berasal dari organik dan jumlahnya sesuai dengan jumlah makhluk hidup pada masa itu. Bukti material pertama tentang asal usul kehidupan adalah stromalolit - struktur berlapis yang dibentuk oleh cyanobacteria.

2. Era Proterozoikum. Pada saat ini, perkembangan lebih lanjut makhluk hidup terus berlanjut: terdapat pembagian yang jelas dari tiga kingdom eukariota menjadi tumbuhan, jamur, dan hewan. Alga uniseluler sangat tersebar luas, alga hijau multiseluler pertama dan jamur tingkat rendah pertama kali muncul (1,4 miliar tahun yang lalu). Hewan diwakili oleh protozoa, dan kemudian organisme multiseluler pertama ditemukan - perwakilan dari jenis spons dan coelenterate. Makhluk primitif ini belum memiliki kerangka berkapur, tetapi kadang-kadang ditemukan jejak tubuh mereka. Keberadaan makhluk hidup yang lebih besar (cacing) ditunjukkan dengan jejak zigzag yang jelas - jejak merangkak, serta sisa-sisa “cerpelai” yang ditemukan di sedimen dasar laut. Pada tahun 1947, ilmuwan Australia R.K. Spriggs menemukan fauna yang sangat menarik di Perbukitan Ediacara (Australia Selatan). Ternyata sebagian besar spesies hewan fauna Ediacaran yang ada 600 juta tahun lalu termasuk dalam kelompok organisme non-kerangka yang sebelumnya tidak diketahui. Beberapa di antaranya termasuk nenek moyang ubur-ubur, bunga karang, arthropoda, ada pula yang menyerupai cacing – annelida. Sebagian besar hewan pada masa itu menjalani gaya hidup bentik (moluska), yang dijelaskan oleh konsentrasi tumbuhan dan zat organik di dasar yang berfungsi sebagai makanan.
Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan beberapa organisme fauna Ediacaran.

Beras. 2. Proterozoikum Akhir: 1-alga, 2-spons, 3,6-usus-banded (3-ubur-ubur, 6-delapan karang), 4,8 cacing bercincin, 5-echinodermata, 7-artropoda, 9- stromatolit (dibentuk oleh cyanobacteria ).

3. Era Paleozoikum: Periode Kambrium (540 hingga 488 juta tahun yang lalu)

Periode ini dimulai dengan ledakan evolusi yang menakjubkan, di mana perwakilan dari sebagian besar kelompok hewan yang dikenal ilmu pengetahuan modern pertama kali muncul di Bumi. Batas antara Prakambrium dan Kambrium ditandai dengan bebatuan yang tiba-tiba menampakkan beragam fosil hewan dengan kerangka mineral yang menakjubkan - hasil dari "ledakan Kambrium" bentuk kehidupan.

Pada periode Kambrium, daratan luas ditempati oleh air, dan superbenua pertama Pangaea terbagi menjadi dua benua - utara (Laurasia) dan selatan (Gondwana). Terjadi erosi tanah yang signifikan, aktivitas vulkanik yang sangat intensif, benua-benua tenggelam dan naik, mengakibatkan terbentuknya beting dan laut dangkal, yang terkadang mengering selama beberapa juta tahun dan kemudian terisi air kembali. Saat ini, gunung tertua muncul di Eropa Barat (Skandinavia) dan Asia Tengah (Sayan).

Semua hewan dan tumbuhan hidup di laut, namun zona intertidal sudah dihuni oleh alga mikroskopis yang membentuk kerak alga terestrial. Dipercayai bahwa lumut kerak dan jamur terestrial pertama mulai muncul pada saat ini. Fauna pada masa itu, pertama kali ditemukan pada tahun 1909 di pegunungan Kanada oleh C. Walcott, terutama diwakili oleh organisme bentik, seperti archaeocyath (analog dengan karang), spons, berbagai echinodermata (bintang laut, bulu babi, teripang, dll. . ), cacing, artropoda (berbagai trilobita, kepiting tapal kuda). Yang terakhir adalah bentuk makhluk hidup yang paling umum pada masa itu (sekitar 60% dari semua spesies hewan adalah trilobita, yang terdiri dari tiga bagian - kepala, batang tubuh, dan ekor). Semuanya punah pada akhir periode Permian, dari kepiting tapal kuda, hanya perwakilan dari satu keluarga yang bertahan hingga hari ini. Sekitar 30% spesies Kambrium adalah brakiopoda - hewan laut dengan cangkang kerang, mirip dengan moluska. Dari trilobita yang beralih ke predasi, muncul kalajengking krustasea yang panjangnya mencapai 2 m.Pada akhir periode Kambrium, muncul cephalopoda, termasuk genus nautiluses, yang masih dipertahankan, dan dari echinodermata - chordata primitif (tunicates dan anesculate). Kemunculan notochord yang memberikan kekakuan pada tubuh merupakan peristiwa penting dalam sejarah perkembangan kehidupan.

^ Era Paleozoikum: Periode Ordovisium dan Silur (dari 488 hingga 416 juta tahun yang lalu)

Pada awal periode Ordovisium, sebagian besar belahan bumi selatan masih ditempati oleh benua besar Gondwana, sementara daratan besar lainnya terkonsentrasi di dekat garis khatulistiwa. Eropa dan Amerika Utara (Laurentia) semakin terdesak oleh meluasnya Samudera Iapetus. Mula-mula lautan ini mencapai lebar sekitar 2000 km, kemudian mulai menyempit kembali seiring daratan yang membentuk Eropa, Amerika Utara, dan Greenland mulai berangsur-angsur saling mendekat hingga akhirnya menyatu menjadi satu kesatuan. Selama periode Silur, Siberia “berenang” ke Eropa (bukit-bukit kecil Kazakh terbentuk), Afrika bertabrakan dengan bagian selatan Amerika Utara, dan sebagai hasilnya, lahirlah superbenua raksasa baru Laurasia.

Setelah Kambrium, evolusi ditandai bukan dengan munculnya jenis-jenis hewan yang benar-benar baru, namun dengan berkembangnya jenis-jenis hewan yang sudah ada. Pada masa Ordovisium, terjadi banjir daratan terparah dalam sejarah bumi, akibatnya sebagian besar daratan tertutup rawa-rawa besar; arthropoda dan cephalopoda banyak ditemukan di laut. Vertebrata tak berahang pertama muncul (misalnya, siklostom saat ini - lamprey). Ini adalah bentuk dasar yang memakan sisa-sisa organik. Tubuh mereka ditutupi dengan perisai yang melindungi mereka dari kalajengking krustasea, tetapi belum ada kerangka bagian dalam.

Sekitar 440 juta tahun yang lalu, dua peristiwa penting terjadi sekaligus: munculnya tumbuhan dan invertebrata ke darat. Pada masa Silurian terjadi peningkatan daratan secara signifikan dan penurunan perairan laut. Pada saat ini, lumut dan tumbuhan darat pertama yang menyerupai alga - psilophytes - muncul di sepanjang tepi rawa waduk, di zona pasang surut. Sebagai adaptasi terhadap kehidupan di darat, muncul epidermis dengan stomata, sistem penghantar pusat, dan jaringan mekanis. Spora dengan cangkang tebal terbentuk, melindunginya dari kekeringan. Selanjutnya, evolusi tumbuhan berjalan ke dua arah: lumut dan tumbuhan berspora tingkat tinggi, serta tumbuhan berbiji.

Munculnya invertebrata ke darat disebabkan adanya pencarian habitat baru dan tidak adanya pesaing dan predator. Invertebrata darat pertama diwakili oleh tardigrades (yang tahan terhadap pengeringan dengan baik), annelida, dan kemudian lipan, kalajengking, dan arakhnida. Kelompok-kelompok ini muncul dari trilobita yang sering berada di perairan dangkal saat air surut. Pada Gambar. Gambar 3 menyajikan perwakilan utama hewan Paleozoikum awal.

Beras. 3. Paleozoikum Awal: 1-archaeocyath, 2,3-coelenterata (2-karang bermata empat, 3-ubur-ubur), 4-trilobita, 5,6-moluska (5-sefalopoda, 6-gastropoda), 7-brakiopoda, 8, 9-echinodermata (9-crinoids), 10-graptolite (hemachordate), 11 ikan tanpa rahang.

Era Paleozoikum: Periode Devonian (dari 416 hingga 360 juta tahun yang lalu)

Periode Devonian adalah masa bencana alam terbesar di planet kita. Eropa, Amerika Utara, dan Greenland saling bertabrakan, membentuk benua super besar di utara Laurasia. Pada saat yang sama, sejumlah besar batuan sedimen terdorong ke atas dari dasar laut, membentuk sistem pegunungan besar di Amerika Utara bagian timur (Appalachia) dan Eropa bagian barat. Erosi dari pegunungan yang meninggi telah menghasilkan kerikil dan pasir dalam jumlah besar. Ini membentuk endapan besar batupasir merah. Sungai membawa tumpukan sedimen ke laut. Delta rawa yang luas terbentuk, yang menciptakan kondisi ideal bagi hewan yang berani mengambil langkah pertama yang sangat penting dari air ke darat.

Di antara hewan laut invertebrata pada masa ini, paruh kedua era Paleozoikum, kemunculan predator laut baru amon harus diperhatikan - cephalopoda dengan cangkang yang berputar secara spiral, seringkali dengan permukaan yang sangat terpahat, serta cumi-cumi dan gurita. Vertebrata yang ditutupi cangkang keras sekitar 400 juta tahun yang lalu memunculkan gnathostoma primitif - ikan bertulang rawan lapis baja (placoderma). Munculnya makhluk dengan rahang bertulang yang kuat (seperti Dunkleosteus yang panjangnya 6 m) dijelaskan oleh kebutuhan untuk secara aktif menangkap makanan dan peralihan ke gaya hidup aktif berenang. Belakangan, dari gnathostoma lapis baja, muncul ikan bertulang rawan (hiu, pari, dan chimaera), yang paling umum di laut dan air tawar adalah ikan bertulang bersirip pari, yang siripnya berupa pari bertulang panjang, sekarang ikan paru-paru yang langka (yaitu, memiliki baik insang maupun paru-paru), serta ikan bersirip lobus, yang saat ini diwakili oleh satu genus peninggalan - coelacanth. Ikan bersirip lobus dan ikan paru-paru adalah bentuk ikan bersirip lobus yang diawetkan - sirip berdagingnya memiliki proses tulang di dasarnya, tempat sinar tulang memanjang.

Pada akhir zaman Devonian, vertebrata datang ke darat. Hal ini disebabkan oleh perubahan iklim dan mengeringnya perairan dangkal. Ikan bersirip lobus, nenek moyang vertebrata darat, yang mampu menghirup udara atmosfer dan merangkak dari satu perairan ke perairan lain dengan menggunakan sirip, awalnya hanya meninggalkan air dalam waktu singkat. Mereka tidak bergerak dengan baik di darat, menggunakan lekuk tubuh seperti ular untuk tujuan ini (seolah-olah mereka sedang berenang di darat). Hanya secara bertahap pasangan anggota badan mulai memainkan peran yang semakin penting dalam pergerakan di darat, yang dalam perjalanannya berubah dari sirip menjadi anggota badan karena kebutuhan untuk berpegang pada tanah dan mendorong dari bawah. Amfibi pertama yang muncul 370 juta tahun yang lalu - acanthostegas, ichthyostegas dan stegocephals (panjang 1-2 m) - masih memiliki banyak ciri mirip ikan dalam strukturnya. Berkat proses pembentukan tanah yang intensif dan kondisi iklim khusus, pada akhir periode ini muncul hutan dataran rendah, yang dibentuk oleh berbagai ekor kuda, lumut, dan pakis mirip pohon, yang muncul pada periode ini (380 juta tahun yang lalu). Penyebaran invertebrata darat, terutama arthropoda, dimulai.

^ Era Paleozoikum: Periode Karbon (dari 360 hingga 299 juta tahun lalu)

Pada awal periode Karbon (Carboniferous), sebagian besar daratan bumi terkumpul menjadi dua superkontinen besar: Laurasia di utara dan Gondwana di selatan. Selama Zaman Karbon Akhir, kedua superkontinen terus bergerak mendekat satu sama lain. Pergerakan ini mendorong barisan pegunungan baru ke atas yang terbentuk di sepanjang tepi lempeng kerak bumi, dan tepian benua secara harfiah dibanjiri oleh aliran lahar yang keluar dari perut bumi. Iklim terasa sangat dingin, dan saat Gondwana "berenang" melintasi Kutub Selatan, planet ini mengalami setidaknya dua kali glasiasi.

Berkat iklim hangat dan lembab pada periode Karbon, tanaman spora mirip pohon tumbuh subur, ciri khasnya adalah lycophytes (sigillaria dan lepidodendron setinggi 30-50 m), ekor kuda raksasa (calamites), dan berbagai pakis. Pada saat ini, muncul tumbuhan berbiji pertama yang berkembang biak bukan dengan spora yang terdiri dari satu sel germinal, tetapi dengan biji multiseluler - pakis berbiji (pteridospermid) dan gymnospermae (cordites). Tumbuhan berbiji yang muncul dapat menetap di tempat yang lebih kering, karena ciri perkembangbiakannya tidak berhubungan dengan ketersediaan air. Hutan besar dengan berbagai pepohonan, yang setelah mati membentuk lapisan gambut tebal, menjadi dasar terbentuknya endapan batubara modern.

Di antara hewan-hewan saat ini, hewan darat menjadi yang paling mencolok. Pada periode Karbon, serangga primitif pertama muncul, yang merupakan organisme hidup paling beragam (lebih dari satu juta spesies) - kecoa, Coleoptera (kumbang), Orthoptera (belalang, jangkrik), Diptera (lalat, nyamuk), capung punah , yang mencapai ukuran raksasa ( hingga 50 cm), arthropoda lain (laba-laba dan kalajengking) juga berkembang. Ada juga berbagai macam amfibi dengan anggota badan yang menonjol, yang memiliki 5-8 jari. Menjelang akhir periode iklim menjadi semakin gersang dan kontinental. Hal ini mendorong munculnya kelompok hewan baru – reptilia (reptil) sekitar 310 juta tahun yang lalu, yang menghuni daerah yang lebih kering, menghindari persaingan dan predator. Mereka mengembangkan karakteristik evolusi baru - pembuahan internal dan perkembangan embrio di dalam sel telur. Sekitar waktu yang sama, empat subkelas reptilia muncul, berbeda dalam struktur tengkoraknya: anapsida (nenek moyang penyu) yang telah punah sepenuhnya, kadal mirip binatang (synapsida), yang menjadi nenek moyang mamalia, diapsida yang sangat beragam (kadal, ular). , buaya, dinosaurus dan keturunannya - burung), reptil laut (ichthyosaurus) - parapsida.
^ Era Paleozoikum: Periode Permian (299 hingga 251 juta tahun lalu)

Sepanjang periode Permian, benua super Gondwana dan Laurasia secara bertahap saling mendekat. Asia bertabrakan dengan Eropa, memunculkan pegunungan Ural. Dan di Amerika Utara, Appalachian tumbuh besar. Pada akhir periode Permian, pembentukan benua super raksasa Pangaea telah selesai seluruhnya. Pada zaman Permian terjadi penyusutan laut terbesar dalam sejarah bumi, dan aktivitas gunung berapi kembali meningkat. Hamparan daratan yang luas terbentuk, dan di wilayah pedalaman benua, iklim menjadi sangat kontinental. Glasiasi yang signifikan terjadi di hampir seluruh Afrika modern, Australia, dan Antartika.

Pada saat ini, iklim dingin dan kering terjadi. Hutan batubara rawa yang luas lenyap, karena hampir semua lumut raksasa, ekor kuda dan pakis, serta cordaites punah. Sebagai gantinya, berbagai bentuk gymnospermae muncul dan mulai berkembang secara aktif - ginkgo, sikas, dan tumbuhan runjung.

Beras. 4. Paleozoikum Akhir: 1-coelenterates (karang tunggal dan kolonial), 2,3-moluska (2-gastropoda, 3-cephalopoda (goniatite), 4-brachiopoda, 5,6-echinodermata (5-bintang laut, 6 lili laut ), 7-9-ikan (7-sirip, 8-cangkang, 9-tulang rawan), 10-amfibi; 11-13-reptil (11-pelycosaurus, 12-pareiasaurus, 13-inostracevia), 14-18-tanaman ( 14-psilofit, 15-artikulasi (calamites), 16-lycophytes (lepidodendron dan sigillaria), 17-pakis, 18-cordite).

Di dunia hewan, kelas reptilia berkembang secara intensif: yang pertama, kotylosaurus, menjadi pendahulu dari semua bentuk reptilia lainnya. Pertama-tama, kadal (pelikosaurus, yang memiliki tonjolan kulit besar untuk mengatur suhu tubuh). Beberapa saat kemudian, mereka digantikan oleh therapsida (kemungkinan nenek moyang mamalia), yang menggabungkan karakteristik amfibi, reptil dan mamalia, serta archosaurus (kadal purba) dalam strukturnya. Pada akhir periode Permian, peristiwa kepunahan paling signifikan dalam sejarah Bumi terjadi - sekitar 90-95% spesies hewan dan tumbuhan menghilang: moluska laut besar, trilobita, ikan raksasa (panjangnya mencapai 15 m), hewan lapis baja, serangga besar dan arakhnida punah. Banyak amfibi juga mati, setelah itu mereka tidak lagi menjadi kelompok besar. 4 dunia hewan dan tumbuhan pada paruh kedua era Paleozoikum.

^ Era Mesozoikum: Periode Trias dan Jurassic (dari 251 hingga 145 juta tahun yang lalu)

Periode Trias dalam sejarah bumi menandai dimulainya era Mesozoikum, atau “era kehidupan paruh baya”. Sebelum dia, semua benua bergabung menjadi satu superbenua raksasa, Pangaea. Dengan dimulainya Trias, Pangea mulai terpecah secara bertahap, dan proses pembentukan gunung yang dimulai pada Permian terus berlanjut. Iklim pada masa itu sama di seluruh dunia. Di kutub dan di khatulistiwa, kondisi cuaca jauh lebih mirip dibandingkan saat ini. Menjelang akhir Trias, iklim menjadi lebih kering. Danau, sungai, dan laut pedalaman yang luas mulai mengering dengan cepat, dan endapan garam serta gipsum kini ditemukan di tempatnya. Gurun luas terbentuk di wilayah pedalaman benua.

Era dominasi gymnospermae dimulai, termasuk sikas, mirip dengan pakis dan palem, tumbuhan runjung (cemara, cemara, yew), ginkgo dan benettidaceae - pendahulu angiospermae. Semua tumbuhan ini membentuk hutan kering. Di lautan, amon, belemnit (nenek moyang gurita modern, sotong, dan cumi-cumi), karang bermata enam yang lebih maju, echinodermata, hiu, dan ikan bersirip pari yang bermigrasi dari perairan tawar tersebar luas, dan bivalvia muncul dan berkembang biak. Di darat, berbagai serangga berkembang, termasuk serangga terbang; sebagai ganti amfibi purba yang punah, perwakilan pertama amfibi modern “datang” - tak berekor (katak, kodok), berekor (kadal air dan salamander), tak berkaki (caecilian - makhluk serupa hingga cacing tanah dengan panjang 1,5 m) dan Albanepreton yang sudah punah. Perwakilan modern dari organisme ini muncul 50-70 juta tahun yang lalu.

Periode Mesozoikum juga merupakan era kemakmuran bagi reptil. Mereka secara bertahap menaklukkan ketiga elemen: air, tanah, dan udara. Pada masa ini (mulai 220 juta tahun yang lalu) muncul berbagai macam reptil. Archosaurus memunculkan beberapa garis evolusi: thecodont yang punah awal, yang saat ini ada (total tiga keluarga) buaya, pterosaurus (reptil terbang) dan dinosaurus, yang terakhir dibagi menjadi dua subkelompok - kadal hippie (mereka dibagi menjadi herbivora - sauropoda - dan karnivora - theropoda - bentuk) dan ornithischia, yang merupakan vegetarian. Sejalan dengan mereka, keturunan kotylosaurus berkembang - penyu, yang muncul di Bumi 210 juta tahun yang lalu dan bertahan hingga hari ini, reptil laut (ichthyosaurus dan plesiosaurus mirip lumba-lumba, menyerupai persilangan antara buaya, anjing laut, dan jerapah. ), kepala berparuh (hanya satu spesies yang hidup di Selandia Baru yang bertahan, - hatteria), bersisik (berbagai kadal dan ular) dan mirip binatang (therapsida). Dari therapsida kecil, sekitar 225 juta tahun yang lalu, mamalia primitif berevolusi yang menyerupai hewan pengerat kecil (tikus dan landak) dan sepanjang Mesozoikum, berkembang, tidak melebihi ukuran kucing. Belakangan, mereka digantikan oleh monotremes (proto-beast), yang menggabungkan kualitas reptil dan hewan, hingga saat ini, hanya 3 spesies hewan tersebut yang bertahan di Australia - platipus dan 2 spesies echidna.

Selama periode Jurassic, iklim menjadi hangat dan lembab, cukup merata, dan terbentuklah rawa-rawa dan danau yang luas. Pakis mendominasi di tempat yang lembab dan teduh. Sekitar 80% flora di bumi saat ini adalah gymnospermae. Dan fauna pada masa itu, yang paling tersebar luas adalah reptil, yang mencapai ukuran raksasa yang memecahkan rekor. Diantaranya adalah brontosaurus dan diplodocus yang hidup di tepian waduk dengan panjang mencapai 25-30 meter dan massa 20 ton, serta tyrannosaurus bipedal predator yang panjangnya mencapai 15 meter. Habitatnya didominasi oleh kadal terbang (pterosaurus) dengan lebar sayap hingga 12 m dan panjang ichthyosaurus hingga 20 m.Sekitar 150 juta tahun yang lalu, burung purba berevolusi dari salah satu bentuk dinosaurus predator, yang berkembang ke beberapa arah sepanjang tahun. periode Kapur. Perwakilan burung purba yang paling terkenal dan terdeskripsikan dengan baik (10 kerangka) adalah Archaeopteryx (yang berarti “bulu purba”), kerangka pertama ditemukan pada tahun 1861, beberapa tahun setelah munculnya teori evolusi Darwin.

^ Era Mesozoikum: Zaman Kapur (dari 145 hingga 65 juta tahun yang lalu)

Selama periode ini, permukaan planet kita mulai terlihat modern: Amerika Utara terpisah, disintegrasi Gondwana terus berlanjut, dan Amerika Selatan, Afrika, Australia, dan Antartika yang merdeka muncul. Di tengah Samudera Hindia terdapat lempeng Hindustan. Di antara benua selatan dan Eurasia masih ada Samudera Tethys kuno. Nama periode tersebut dikaitkan dengan ditemukannya endapan sedimen kapur putih di semua benua, yang merupakan batuan paling khas pada masa itu. Proses pembentukan gunung terjadi di Amerika bagian barat dan Asia bagian timur.

Pada pertengahan periode, banyak wilayah daratan yang terendam banjir.

Pada Kapur Awal dan Tengah, berbagai bentuk reptil khusus muncul: stegosaurus, pterodactyl, mosasaurus, dll. Penyebaran burung dimulai, yang masih memiliki gigi, seperti reptil. Di pertengahan Zaman Kapur, tanaman berbunga pertama (angiospermae) muncul, mungkin berasal dari beberapa nenek moyang mirip benettid tidak lebih dari 150 juta tahun yang lalu. Mereka dengan cepat berkembang dan beradaptasi dengan berbagai kondisi alam. Sekitar 90 juta tahun yang lalu, tumbuhan berbunga dibagi menjadi dua kelas - dikotil (yang sekarang menjadi mayoritas) dan monokotil (total 50 ribu spesies, termasuk serealia). Pada akhir periode, bentuk mamalia baru yang lebih maju muncul - marsupial dan plasenta. Di perbatasan Mesozoikum dan Kenozoikum, terjadi bencana global (kemungkinan besar jatuhnya meteorit besar, yang kawahnya ditemukan di Amerika Utara di Semenanjung Yucatan.). Pada saat ini, 75% dari semua spesies yang menghuni planet ini punah - semua dinosaurus, pterosaurus, semua burung purba (kecuali nenek moyang burung berekor kipas modern), reptil laut, moluska besar (ammonit dan belemnit), karang , organisme planktonik, sebagian besar gymnospermae (oleh karena itu, saat ini, kelompok tumbuhan ini hanya diwakili oleh tumbuhan runjung, sikas, dan satu-satunya spesies ginkgo peninggalan yang masih hidup).

Perwakilan utama organisme hidup di era Mesozoikum ditunjukkan pada Gambar. 5.

Beras. 5. Kehidupan di Mesozoikum: 1-karang bermata enam, 2-echinodermata, 3-6-moluska (3-bivalvia, 4-gastropoda, 5-amon, 6-belemnit), 7-archeopteryx, 8-11-terestrial dinosaurus (8 -stegosaurus, 9-diplodocus, 10-triceratops, 11-tyrannosaurus), 12-13-dinosaurus akuatik (12-plesiosaurus, 13-ichthyosaurus), 14,15 dinosaurus terbang - pterosaurus (14-rhamphorhynchus, 15- pteronodon), 16 - pakis, 17 - benenetites, 18 - sikas, 19 - ginkgo, 20 - gymnospermae.

^ Era Kenozoikum: Periode Paleogen (dari 65 hingga 24,6 juta tahun lalu)

Paleogen menandai dimulainya era Kenozoikum. Pada saat itu, benua-benua masih bergerak karena “benua besar selatan” Gondwana terus pecah. Amerika Selatan kini benar-benar terputus dari dunia luar dan berubah menjadi semacam “bahtera” terapung dengan fauna mamalia purba yang unik. Afrika, India, dan Australia semakin menjauh satu sama lain. Sepanjang Paleogen, Australia terletak di dekat Antartika. Permukaan air laut turun dan daratan baru bermunculan di banyak wilayah di dunia.

Awal era Kenozoikum dikaitkan dengan pembangunan pegunungan Alpen yang besar (hampir semua sistem pegunungan tertinggi di dunia muncul sekitar waktu ini). Pada masa Kenozoikum, terjadi beberapa glasiasi benua yang meliputi wilayah yang luas (terutama di belahan bumi utara).

Pada awal Paleogen, iklim tropis dan subtropis berkembang di sebagian besar wilayah bumi. Pada paruh pertama periode ini, flora tropis yang disebut Poltava terbentuk di Eropa, menggantikan gymnospermae dan diwakili oleh berbagai palem (sabal, nipa), pakis, ficus, magnolia, laurel, pohon kayu manis, myrtles, dll. Tumbuhan runjung (yews dan sequoias) juga terus berkembang). Hutan dan hutan tersebar luas. Bukan suatu kebetulan jika sebagian besar hewan tersebut adalah penghuni hutan. Mamalia berkantung dan mamalia berplasenta berevolusi secara paralel. Namun, yang pertama hanya bertahan di Australia, pulau-pulau tertentu di Samudera Pasifik dan sedikit di Amerika Selatan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa benua-benua ini terpisah lebih awal dari benua lain, ketika plasenta belum berkembang di sana. Di antara yang terakhir, karnivora muncul dari insektivora, dan ungulata berevolusi untuk memakan berbagai makanan nabati, yang menjadi beragam mamalia; mereka termasuk equid (yang muncul 55 juta tahun yang lalu, tersebar luas, tetapi sebagian besar punah dan sekarang hanya diwakili oleh tiga keluarga - kuda, tapir, dan badak), artiodactyl (saat ini berkembang pesat dan sangat beragam - kuda nil, unta, jerapah, rusa, babi, dll.), bekantan (muncul beberapa saat kemudian dan membentuk beberapa bentuk berbeda (dinotherium, mammoth), tetapi hanya dua genera yang bertahan - gajah Afrika dan India), cetacea (paus, lumba-lumba), sirene (yang sekarang hampir punah kepunahan), dll. Di antara hewan laut, perlu diperhatikan penyebaran moluska bentuk baru (termasuk gurita raksasa dan cumi-cumi), bulu babi, krustasea (kepiting, lobster), dan ikan bertulang.

Pada paruh kedua Paleogen, iklim menjadi lebih kontinental (lapisan es pertama muncul di Arktik dan Antartika). Flora Poltava di Eropa digantikan di utara oleh flora Turgai, yang diwakili oleh spesies gugur: pohon ek, beech, birch, alder, poplar, maple, dan tumbuhan runjung. Hutan digantikan oleh sabana dan semak belukar. Mayoritas mamalia besar hidup di sepanjang tepi sungai dan danau. Ini adalah badak, tapir, brontotheres, indicatherium besar (panjangnya lebih dari 8 m), babi predator raksasa (entelodon - panjangnya lebih dari 3 m), rusa bertanduk besar (rentang tanduk 3 m). Sejarah perkembangan equid menarik; nenek moyang mereka adalah Hyracotherium, seukuran anjing; pada zaman Tersier mereka hidup terutama di Amerika Utara, tetapi kemudian mereka mati di sana dan dibawa kembali ke sana hanya selama pemukiman Amerika oleh orang Eropa. . Pada era Kenozoikum (kemudian 60 juta tahun yang lalu), setelah penyebaran hewan herbivora, predator muncul dan berkembang biak, termasuk insektivora (tikus tanah, kelelawar), mustelida (berang-berang laut, musang), beruang, dan pinniped (anjing laut, singa laut). ), dan luwak (pemburu ular), dan hyena (pemulung). Namun yang paling khas dari mereka adalah kucing dan serigala. Mereka dapat berburu hewan terbesar berkat penampilan taringnya yang kuat hingga sepanjang 20 cm (kucing bertaring tajam, misalnya Smilodon). Dunia burung modern yang muncul 65-60 juta tahun yang lalu sangat beragam - rheas (burung unta), crane (bangau, bustard), Anseriformes (angsa, bebek, angsa, dll), burung hantu (burung hantu, burung hantu elang). difasilitasi oleh banyaknya serangga, buah-buahan dan biji tanaman berbunga. Karena tidak adanya musuh yang serius, ada diatryma - burung pemangsa besar yang berlari setinggi 2,5 m, burung hantu setinggi 1 m, pelikan dengan lebar sayap 6 m 60-55 juta tahun yang lalu, tahap baru dalam perkembangan amfibi dimulai, ular dan kadal berkembang, hewan pengerat tersebar luas (2000 spesies), yang jumlahnya sekarang berjumlah sekitar setengah dari seluruh mamalia. Ini termasuk tupai (tupai dan berang-berang), tikus, mirip tikus (hamster, tikus, mencit dan mencit, dua bentuk terakhir hanya muncul di tengah-tengah Neogen), landak, babi, dan ordo lagomorph yang terpisah dan lebih kuno.

Era Kenozoikum: Periode Neogen (24,6 hingga 2,6 juta tahun lalu)

Selama masa Neogen, benua-benua masih “bergerak”, dan selama tumbukannya sejumlah bencana alam besar terjadi. Afrika "terhempas" ke Eropa dan Asia, akibatnya muncullah Pegunungan Alpen. Ketika India dan Asia bertabrakan, pegunungan Himalaya menjulang tinggi. Pada saat yang sama, Pegunungan Rocky dan Andes terbentuk ketika lempeng-lempeng raksasa lainnya terus bergeser dan meluncur di atas satu sama lain. Namun, Australia dan Amerika Selatan tetap terisolasi dari dunia luar, dan masing-masing benua terus mengembangkan fauna dan flora uniknya sendiri.

Di Neogen, vegetasi hutan dan semak padang rumput digantikan oleh vegetasi stepa dan sabana, dan semi-gurun dan gurun pertama terbentuk. Komunitas rumput dan sedimen muncul; pohon dan semak ditemukan dalam bentuk pulau hazel, birch, walnut, juniper, ash, maple, pine, dll; pohon willow, poplar, dan alder tumbuh di sepanjang tepi sungai dan danau. Pada saat ini, hewan - penghuni ruang terbuka (yang disebut fauna Hipparion) menjadi sangat tersebar luas: kuda primitif (Hipparions), antelop, jerapah, banteng, gajah (berbagai macam), badak, yang menjadi korban bertaring tajam kucing (Mahairodus, dan kemudian - Smilodon ), hyena, beruang, dan serigala primitif. Burung lari raksasa tersebar luas, begitu pula burung nasar, condor, corvids, anseriformes, dan lain-lain. Neogen menandai beragamnya primata, yang muncul sekitar 60 juta tahun yang lalu dan awal perkembangan antropoid. Sekarang sekitar 200 spesies monyet diketahui: prosimians (lemur, tarsius), kera tingkat rendah (monyet berhidung lebar di Amerika Selatan dan marmoset di Dunia Lama), antropoid (simpanse, gorila, orangutan) dan hominid terkait (manusia). Mereka semua memiliki ciri-ciri yang sama - sepasang kelenjar susu, kuku sebagai pengganti cakar, ibu jari yang berlawanan, mata memandang ke depan, otak dan perilaku yang sangat berkembang. Kera muncul 20-25 juta tahun yang lalu. Perwakilan purba mereka yang punah adalah Dryopithecus (nenek moyang gorila), Sivapithecus (nenek moyang orangutan dan siamang), Oreopithecus dan Ouranopithecus - nenek moyang simpanse dan hominid. Pada Gambar. Gambar 6 menunjukkan ciri-ciri hewan dan tumbuhan utama pada zaman Kenozoikum.

Beras. 6. Organisme hidup Paleogen dan Neogen: 1-karang bermata enam, 2,3 moluska (2-bivalvia, 3-gastropoda), 4-krustasea (kepiting), 5,6-ikan (5-tulang, 6-tulang rawan - hiu) , 7 burung (Anseri), 8-13 mamalia (8-artiodactyl (Eohippus), 9-harimau bertaring tajam (Smilodon), 10-oddactyl (Hipparion), 11-indicatherium 12-dinotherium, 13-lemur), 14 - pohon palem, 15 tumbuhan runjung, 16 tumbuhan berbunga (ek).

Era Kenozoikum: Periode Antroposen (dari 2,6 juta tahun yang lalu hingga saat ini)

Pada awal periode ini, sebagian besar benua menempati lokasi yang sama seperti saat ini, dan beberapa di antaranya perlu melintasi separuh dunia untuk melakukan hal ini. Sebuah jembatan darat sempit menghubungkan Amerika Utara dan Selatan. Australia terletak di seberang bumi dari Inggris. Lapisan es raksasa mulai menyebar di belahan bumi utara. Dunia berada dalam cengkeraman glasiasi besar yang berakhir 10.000 tahun lalu. Iklim menghangat, gletser menyusut (sisa-sisanya sekarang berupa lapisan es di Arktik dan Antartika), dan tibalah waktunya bagi masa kejayaan umat manusia.

Beras. 7. Kehidupan pada Zaman Antroposen: 1,2 moluska (1-gastropoda, 2-cephalopoda - cumi-cumi), 3-ikan, 4,5-cetacea (4-paus, 5-lumba-lumba), 6-rusa bertanduk besar, 7 mamut, 8 badak, 9 beruang gua, 10 homo sapiens, 11 burung, 12 tumbuhan berbunga - birch, 13 tumbuhan runjung - cemara dan pinus.

Di Eurasia, akibat glasiasi, vegetasi tundra dan taiga tersebar luas (hingga Prancis, Spanyol Utara, Italia, dll.) Untuk Eropa, ada tiga periode glasiasi: Likhvin, Dnieper, dan Valdai. Faunanya diwakili oleh bison, beruang gua, mammoth, badak berbulu, dll. (yang disebut fauna raksasa). Sekitar 2 juta tahun yang lalu, Homo habilis pertama kali muncul (Afrika Timur) dan perkembangan hominid dimulai, yang diwakili oleh tiga bentuk fosil manusia berturut-turut - habilis, erectus, dan sapiens. Flora dan fauna telah memperoleh penampilan modern. Beras. 7 mewakili hewan dan tumbuhan modern hingga manusia purba, dan pada Gambar. 8 tahapan utama antropogenesis dan ciri-ciri masing-masing tahapan dalam perkembangan biologis dan sosial manusia.

Beras. 8. Tahapan utama evolusi manusia.

Masa Depan Bumi

Para ilmuwan sedang mempertimbangkan skenario untuk perkembangan lebih lanjut dari planet kita dan kehidupan di dalamnya. Mereka bergantung pada fenomena spesifik yang dapat mempengaruhi perkembangan bumi.
1) Pertama, masa hidup Matahari kita tidak terbatas; dalam waktu sekitar 4-5 miliar tahun, ia akan kehabisan bahan bakar hidrogen. Ia akan mengembang hingga seukuran raksasa merah dan “menelan” semua planet terdekat di tata surya. Ini adalah proses yang paling mungkin terjadi, tetapi tidak akan terjadi dalam waktu dekat.

2) Aktifitas manusia yang aktif dapat membawa perubahan yang serius. Saat ini, manusia sudah dapat mengubah beberapa sistem ekologi dan mempengaruhi proses geologi. Dan penggunaan senjata nuklir dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak dapat diperbaiki jika hubungan antara wilayah geografis yang berbeda terganggu secara serius.

3) Ada kemungkinan besar Bumi akan bertabrakan dengan benda kosmik - asteroid atau komet. Dalam hal ini, tergantung pada ukuran benda yang jatuh ke Bumi, bencana yang bersifat regional atau global dapat terjadi. Contoh khas dari peristiwa semacam itu adalah

Ingat bagaimana makhluk hidup di alam - organisme - berbeda dari benda mati. Unsur kimia apa yang menyusun organisme?

Beras. 236. Francesco Redi (1626-1698) dan pengalamannya

Pertanyaan tentang asal usul biosfer terkait erat dengan pertanyaan lain - bagaimana kehidupan muncul di Bumi? Pertanyaan ini adalah yang paling sulit dalam sains. Kehidupan adalah fenomena planet, sehingga para ilmuwan dari berbagai spesialisasi - ahli biologi, fisikawan, ahli kimia, filsuf - sibuk mencari jawabannya. Ada beberapa teori tentang asal usul kehidupan di Bumi, dan juga biosfer. Mari kita lihat beberapa di antaranya.

Teori asal usul kehidupan di Bumi. Menurut teori kreasionisme yang disebutkan di atas, kehidupan di Bumi diciptakan oleh Tuhan sebagai tindakan satu kali saja (Gbr. 235). Keyakinan para pendukung teori ini didasarkan pada iman. Kreasionisme tidak mengedepankan bukti ilmiah apa pun dan tidak ada hubungannya dengan sains.

Teori timbulnya kehidupan secara spontan menyatakan bahwa makhluk hidup mampu muncul dari benda mati dalam kondisi tertentu. Sanggahan terhadap hal ini diperoleh dalam eksperimen dokter Italia Francesco Redi (Gbr. 236).

Pada tahun 1668, ia melakukan percobaan dengan menggunakan beberapa toples berleher lebar yang di dalamnya ia meletakkan bangkai ular. Dia menutupi beberapa kaleng dengan kain tebal, membiarkan yang lain terbuka. Tak lama kemudian, lalat-lalat itu menyerbu masuk dan bertelur di atas ular-ular yang mati di dalam toples terbuka, yang kemudian menjadi larva. Tidak ada larva di dalam toples yang ditutup kain, karena lalat tidak dapat menembusnya dan bertelur (Gbr. 236). Oleh karena itu, F. Redi menyimpulkan, larva tersebut muncul dari telur yang diletakkan oleh lalat, dan tidak muncul secara spontan dari ular yang mati, seperti yang diyakini pada saat itu.

Beras. 235.Michelangelo Buonarrott. Penciptaan dunia. Tuhan menciptakan planet. Fragmen lukisan Kapel Sistina di Vatikan

Menurut teori panspermia (dari bahasa Yunani pan - segala sesuatu dan sperma - benih), kehidupan di Bumi berasal dari luar bumi, yaitu asal usul kosmik. Pendukung aktif dan pengembang teori asal usul kehidupan ini adalah ahli kimia Swedia Svante August Arrhenius (Gbr. 237) dan V.I. Vernadsky.

Beras. 237. Svante Agustus Arrhenius (1859-1927)

Embrio organisme sederhana, seperti bakteri, yang disebut “benih kehidupan”, menurut teori panspermia, jatuh ke Bumi bersama dengan meteorit dan debu kosmik (Gbr. 238). Dan kemudian mereka memunculkan kehidupan. Asumsi ini didasarkan pada ketahanan beberapa spora bakteri terhadap radiasi matahari, ruang hampa udara, dan suhu rendah. Berdasarkan teori panspermia, keberadaan organisme di planet lain dapat diasumsikan memiliki kondisi yang sesuai untuk itu.

Beras. 238. 1 - meteorit dari Mars; 2 - Bentuk organik mirip bakteri ditemukan di retakan meteorit

Teori biopoiesis (dari bahasa Yunani bios - kehidupan dan poiesis - pembentukan) memandang kemunculan makhluk hidup di bumi sebagai akibat dari evolusi kimia senyawa karbon anorganik. Teori ini diterima secara umum dalam ilmu pengetahuan modern. Menurutnya, munculnya kehidupan di planet mana pun tidak dapat dihindari jika dua kondisi yang diperlukan untuk hal ini tercipta dan ada dalam jangka waktu yang cukup lama - senyawa anorganik tertentu dan sumber energi. Teori ini membedakan tiga tahap munculnya kehidupan: 1) sintesis senyawa organik dari senyawa anorganik; 2) pembentukan polimer biologis dari monomer organik; 3) pembentukan struktur membran dan sel pertama dari polimer biologis.

Evolusi kimia dan kemunculan probion. Bumi dan planet-planet lain di Tata Surya terbentuk sekitar 5 miliar tahun yang lalu dari awan gas dan debu yang terdiri dari atom hidrogen, helium, karbon, oksigen, nitrogen, dan fosfor (Gbr. 239). Saat berputar, awan tersebut mendatar dan memanas, sehingga terbentuklah Matahari dan planet-planet. Pendinginan Matahari dan planet-planet selanjutnya menyebabkan terbentuknya struktur mereka. Dengan demikian, bumi membentuk kerak, mantel, inti, dan atmosfer primer, yang terdiri dari metana, amonia, karbon dioksida, karbon monoksida, hidrogen, dan uap air. Tidak ada oksigen di atmosfer utama bumi. Berkat kondensasi uap air, lautan primer terbentuk.

Beras. 239. Awan gas dan debu dari materi kosmik primer

Berkat energi listrik dalam kondisi bebas oksigen di Bumi, sintesis senyawa organik - protein dari senyawa anorganik - kemudian dapat dimulai. Hipotesis ini dikemukakan pada tahun 1924 oleh ilmuwan Rusia Alexander Ivanovich Oparin (Gbr. 240). Asumsinya kemudian mendapat konfirmasi eksperimental.

Beras. 240. Alexander Ivanovich Oparin (1894 - 1980)

Pada tahun 1953, ilmuwan Amerika Stanley Miller dan Harold Urey membangun sebuah instalasi yang mereproduksi kondisi Bumi purba, atmosfer utamanya, dan lautan (Gbr. 241). Dalam labu reaksi, pelepasan listrik berkekuatan 60.000 volt, setara dengan jumlah energi yang diterima bumi dalam 50 juta tahun, dialirkan melalui campuran gas (metana, amonia, hidrogen) dan uap air pada suhu tertentu. dari 80°C. Seminggu kemudian, senyawa organik sederhana ditemukan dalam kondensat yang terbentuk selama pendinginan - asam laktat, urea, dan asam amino.

Beras. 241. Instalasi sintesis abiogenik bahan organik oleh S. Miller dan G. Ury

Jadi, langkah pertama dalam jalur evolusi kimia adalah sintesis abiogenik (di luar sistem kehidupan) zat organik sederhana dari zat anorganik dalam kondisi bebas oksigen di Bumi purba.

Beras. 242. Coacervate tetes yang bersifat protein

Langkah kedua dalam jalur evolusi kimia adalah pembentukan senyawa organik sederhana yang lebih kompleks. Jadi, dari monomer, misalnya asam amino, seharusnya terbentuk polimer - protein (Gbr. 242). Para ilmuwan masih memperdebatkan mekanisme proses semacam ini dan belum dapat mencapai konsensus. Menurut Oparin, proses ini dapat terjadi melalui koaservasi (dari bahasa Latin coacervatus - terakumulasi, dikumpulkan) - pemisahan spontan larutan asam amino dalam air menjadi tetesan protein yang dipisahkan dari air (Gbr. 243).

Beras. 243. Koakervasi

Langkah ketiga, terakhir dalam jalur evolusi kimia adalah pembentukan struktur membran dan sel pertama dari polimer biologis. Dorongan untuk hal ini bisa jadi adalah gangguan pada lapisan film, yang terdiri dari molekul protein dan lipid yang disintesis secara abiogenik, yang disebabkan oleh angin. Film tersebut melorot dan membentuk gelembung membran. Gelembung-gelembung tersebut tertiup angin dan jatuh kembali ke permukaan film, kemudian ditutupi dengan membran kedua (Gbr. 244). Dengan demikian, ternyata struktur membran yang mirip dengan membran plasma sel dapat terbentuk.

Beras. 244. Pembentukan struktur membran dari polimer biologis

Selama jutaan tahun, membran diperbaiki, yang menyebabkan munculnya probion (dari bahasa Latin pro - depan dan bahasa Yunani bios - kehidupan). Mereka, menurut Oparin, dapat dianggap sebagai pendahulu sel nyata, karena proses metabolisme yang kompleks dan transfer informasi genetik yang akurat belum terjadi di dalamnya. Transisi sekitar 3,8-3,5 miliar tahun yang lalu dari probion ke sel nyata, yang memiliki tanda-tanda kehidupan terpenting ini, berarti munculnya kehidupan dan awal evolusi biologis.

Awal dari evolusi biosfer. Semua organisme yang ada di Bumi saat ini terkait erat satu sama lain dan dengan alam mati di sekitarnya melalui hubungan yang erat. Mustahil membayangkan kemunculan organisme pertama yang terisolasi dari lingkungan di masa lalu di planet kita. Rupanya, kehidupan di Bumi segera muncul dalam bentuk biocenosis primer, yang sudah termasuk dalam siklus biogeokimia. Biocenosis ini menyatukan beberapa organisme bersel tunggal primitif yang berbeda dalam cara makannya. Di antara mereka pasti ada organisme autotrofik dan heterotrofik - produsen, konsumen, dan perusak bahan organik. Biocenosis primer dihubungkan dengan sifat mati bumi purba menjadi satu biogeocenosis. Evolusi biosfer lebih lanjut mengarah pada isolasi organisme individu dari biocenosis primer ini, yang kemudian digabungkan menjadi komunitas lain.

Dengan demikian, hanya organisme yang sudah termasuk dalam siklus biogeokimia dan aliran energi di biosfer yang dapat hidup dan berkembang secara berkelanjutan di planet kita.

Latihan berdasarkan materi yang dibahas

Bagaimana berbagai teori menjelaskan munculnya kehidupan di planet kita? Bandingkan mereka satu sama lain. Apa saja kelemahan dan kelebihan berbagai teori asal usul kehidupan di bumi.
Sebutkan tahapan utama evolusi kimia.
Kondisi dan senyawa kimia apa yang diperlukan untuk sintesis abiogenik senyawa organik dari senyawa anorganik di Bumi purba?
Kapan evolusi biologis dimulai di planet kita?
Jelaskan mengapa para ilmuwan percaya bahwa kehidupan di Bumi muncul segera dalam bentuk biocenosis primer.

Tahap awal evolusi biologis

Munculnya sel primitif berarti akhir dari evolusi prabiologis makhluk hidup dan awal dari evolusi biologis kehidupan.

Pendidikan tumbuhan dan hewan

Evolusi eukariota selanjutnya dikaitkan dengan pembelahan menjadi sel tumbuhan dan hewan. Pembelahan ini terjadi pada masa Proterozoikum, ketika bumi dihuni oleh organisme bersel tunggal (Tabel 8.2).

Tabel 8.2

Kemunculan dan sebaran organisme dalam sejarah bumi (menurut Z. Brem dan I. Meinke, 1999)

Sel tumbuhan telah berevolusi untuk mengurangi kemampuan bergerak karena perkembangan membran selulosa yang keras, tetapi menggunakan fotosintesis.

Sel hewan telah berevolusi untuk meningkatkan kemampuannya bergerak dan meningkatkan kemampuannya dalam menyerap dan mengeluarkan produk makanan.

Tahap selanjutnya dalam perkembangan makhluk hidup adalah reproduksi seksual. Itu muncul sekitar 900 juta tahun yang lalu.

Sepanjang Proterozoikum dan awal Paleozoikum, tumbuhan terutama menghuni lautan dan samudera. Ini adalah ganggang hijau dan coklat, emas dan merah.

Selanjutnya, banyak jenis hewan yang sudah ada di laut Kambrium. Kemudian mereka mengkhususkan dan meningkatkan. Di antara hewan laut pada masa itu adalah krustasea, bunga karang, karang, moluska, trilobita, dll.

Pada akhir periode Ordovisium, karnivora besar, serta vertebrata, mulai bermunculan.

Kehidupan di udara telah “meningkatkan” berat badan organisme, udara tidak mengandung nutrisi, udara mentransmisikan cahaya, suara, panas secara berbeda dari air, dan jumlah oksigen di dalamnya lebih tinggi. Penting untuk beradaptasi dengan semua ini. Vertebrata pertama yang beradaptasi dengan kondisi kehidupan di darat adalah reptil. Telur mereka mendapat pasokan makanan dan oksigen untuk embrio, ditutupi cangkang keras, dan tidak takut mengering.

Sekitar 67 juta tahun yang lalu, burung dan mamalia memperoleh keuntungan dalam seleksi alam. Berkat sifat mamalia berdarah panas, mereka dengan cepat memperoleh posisi dominan di Bumi, yang dikaitkan dengan kondisi pendinginan di planet kita. Pada saat ini, sifat berdarah panaslah yang menjadi faktor penentu kelangsungan hidup. Ini memastikan suhu tubuh tinggi yang konstan dan fungsi organ dalam mamalia yang stabil. Viviparitas mamalia dan pemberian susu kepada anaknya merupakan faktor kuat dalam evolusi mereka, yang memungkinkan mereka berkembang biak dalam berbagai kondisi lingkungan. Sistem saraf yang berkembang berkontribusi pada berbagai bentuk adaptasi dan perlindungan organisme.

Terjadi pembagian hewan karnivora menjadi hewan berkuku dan predator, dan mamalia pemakan serangga pertama menandai awal evolusi organisme berplasenta dan berkantung.

Tahap yang menentukan dalam evolusi kehidupan di planet kita adalah munculnya ordo primata. Pada masa Kenozoikum, sekitar 67–27 juta tahun yang lalu, primata terbagi menjadi kera dan kera, yang merupakan nenek moyang tertua manusia modern. Prasyarat munculnya manusia modern dalam proses evolusi terbentuk secara bertahap. Pada awalnya ada gaya hidup kawanan. Hal ini memungkinkan untuk membentuk landasan komunikasi sosial di masa depan. Apalagi jika pada serangga (lebah, semut, rayap) biososialitas menyebabkan hilangnya individualitas, maka pada nenek moyang manusia purba justru sebaliknya berkembang ciri-ciri individu. Ini adalah kekuatan pendorong yang kuat bagi perkembangan tim.

Evolusi kehidupan mengambil langkah selanjutnya dengan munculnya Homo sapiens (Homo sapiens). Homo sapiens-lah yang memiliki kemampuan untuk dengan sengaja mengubah dunia di sekitarnya, menciptakan kondisi buatan untuk habitatnya, dan mengubah penampilan planet kita.

Teori evolusi Charles Darwin

Di bawah evolusi (dari lat. evolusi– pengembangan, penyebaran) harus dipahami sebagai proses perubahan jangka panjang, bertahap, lambat yang mengarah pada perubahan baru yang mendasar dan kualitatif (pembentukan struktur, bentuk, organisme, dan spesiesnya yang lain).

Gagasan tentang perubahan jangka panjang dan bertahap pada semua spesies hewan dan tumbuhan telah diungkapkan oleh para ilmuwan jauh sebelum Charles Darwin. Aristoteles, naturalis Swedia C. Linnaeus, ahli biologi Prancis J. Lamarck, sezaman dengan Charles Darwin, naturalis Inggris A. Wallace, dan ilmuwan lain berbicara dalam semangat ini pada waktu yang berbeda.

Kelebihan Charles Darwin yang tidak diragukan lagi bukanlah gagasan evolusi itu sendiri, tetapi fakta bahwa dialah yang pertama kali menemukan prinsip seleksi alam di alam dan menggeneralisasi gagasan evolusi individu ke dalam satu teori evolusi yang koheren. Dalam pengembangan teorinya, Charles Darwin mengandalkan sejumlah besar materi faktual, eksperimen dan praktik pemuliaan untuk mengembangkan varietas tanaman baru dan berbagai jenis hewan.

Pada saat yang sama, Charles Darwin sampai pada kesimpulan bahwa dari sekian banyak fenomena alam yang hidup, ada tiga faktor fundamental dalam evolusi makhluk hidup yang menonjol, disatukan oleh rumusan singkat: variabilitas, hereditas, seleksi alam.

Prinsip-prinsip dasar ini didasarkan pada kesimpulan dan pengamatan berikut terhadap dunia kehidupan:

1. Variabilitas. Ini adalah karakteristik dari setiap kelompok hewan dan tumbuhan; organisme berbeda satu sama lain dalam banyak hal yang berbeda. Di alam, tidak mungkin menemukan dua organisme yang identik. Variabilitas adalah sifat integral organisme hidup, ia memanifestasikan dirinya secara konstan dan di mana saja.

Menurut Charles Darwin, ada dua jenis variabilitas di alam - pasti dan tidak terbatas.

1) Variabilitas tertentu(modifikasi adaptif) adalah kemampuan semua individu dari spesies yang sama dalam kondisi lingkungan tertentu untuk bereaksi dengan cara yang sama terhadap kondisi tersebut (makanan, iklim, dll). Menurut konsep modern, modifikasi adaptif tidak diwariskan, dan oleh karena itu, sebagian besar, tidak dapat menyediakan bahan untuk evolusi organik.

2) Variabilitas yang tidak pasti(mutasi) menyebabkan perubahan signifikan pada tubuh dalam berbagai arah. Variabilitas ini, tidak seperti variabilitas tertentu, bersifat turun-temurun, dan penyimpangan kecil pada generasi pertama meningkat pada generasi berikutnya. Variabilitas yang tidak pasti juga dikaitkan dengan perubahan lingkungan, namun tidak secara langsung, seperti pada modifikasi adaptif, namun secara tidak langsung. Oleh karena itu, menurut Charles Darwin, perubahan yang tidak pastilah yang berperan menentukan dalam evolusi.

2. Kelimpahan spesies yang konstan. Jumlah organisme dari setiap spesies yang dilahirkan lebih besar daripada jumlah organisme yang dapat mencari makan dan bertahan hidup; namun, kelimpahan masing-masing spesies relatif konstan dalam kondisi alami.

3. Hubungan kompetitif individu. Karena lebih banyak individu yang dilahirkan daripada yang dapat bertahan hidup, selalu terjadi perjuangan untuk bertahan hidup di alam, persaingan untuk mendapatkan makanan dan habitat.

4. Kemampuan beradaptasi, kemampuan beradaptasi organisme. Perubahan yang memudahkan suatu organisme untuk bertahan hidup di lingkungan tertentu memberikan pemiliknya keunggulan dibandingkan organisme lain yang kurang beradaptasi dengan kondisi eksternal dan akibatnya mati. Gagasan “survival of the fittest” adalah inti dari teori seleksi alam. 5. Reproduksi karakteristik yang diperoleh “sukses” pada keturunannya. Individu yang bertahan hidup melahirkan keturunan, dan dengan demikian perubahan positif yang “sukses” yang memungkinkan mereka bertahan hidup diwariskan ke generasi berikutnya.

Hakikat proses evolusi adalah adaptasi organisme hidup yang terus menerus terhadap berbagai kondisi lingkungan alam dan munculnya organisme yang semakin kompleks. Oleh karena itu, evolusi biologi diarahkan dari bentuk biologis yang sederhana ke bentuk yang lebih kompleks.

Dengan demikian, seleksi alam yang merupakan hasil perjuangan eksistensi merupakan faktor utama evolusi yang mengarahkan dan menentukan perubahan evolusioner. Perubahan ini menjadi nyata setelah melewati beberapa generasi. Dalam seleksi alam salah satu ciri mendasar makhluk hidup tercermin - dialektika interaksi antara sistem organik dan lingkungan.

Keunggulan teori evolusi Charles Darwin yang tidak diragukan lagi juga memiliki beberapa kelemahan. Oleh karena itu, dia tidak dapat menjelaskan alasan munculnya struktur tertentu pada beberapa organisme yang tampaknya tidak berguna; banyak spesies tidak memiliki bentuk peralihan antara hewan modern dan fosil; gagasan tentang keturunan juga merupakan titik lemah. Selanjutnya ditemukan kekurangan mengenai penyebab utama dan faktor evolusi organik. Sudah di abad ke-20. menjadi jelas bahwa teori Charles Darwin memerlukan penyempurnaan dan perbaikan lebih lanjut, dengan mempertimbangkan pencapaian terkini dalam ilmu biologi. Hal ini menjadi prasyarat terciptanya teori evolusi sintetik (STE).

Teori evolusi sintetik

Prestasi genetika dalam mengungkap kode genetik, keberhasilan biologi molekuler, embriologi, morfologi evolusi, genetika populer, ekologi dan beberapa ilmu lainnya menunjukkan perlunya memadukan genetika modern dengan teori evolusi Charles Darwin. Asosiasi ini muncul pada paruh kedua abad ke-20. paradigma biologis baru - teori evolusi sintetik. Karena didasarkan pada teori Charles Darwin maka disebut neo-Darwinian. Teori ini dianggap sebagai biologi non-klasik. Teori evolusi sintetik memungkinkan kita mengatasi kontradiksi antara teori evolusi dan genetika. STE belum memiliki model evolusi fisik, tetapi merupakan ajaran yang memiliki banyak segi dan kompleks yang mendasari biologi evolusi modern. Sintesis genetika dan ajaran evolusi ini merupakan lompatan kualitatif baik dalam perkembangan genetika itu sendiri maupun dalam teori evolusi modern. Lompatan ini menandai terciptanya pusat baru sistem pengetahuan biologi dan transisi biologi ke tingkat perkembangan non-klasik modern. STE sering disebut teori umum evolusi, yang merupakan gabungan antara gagasan evolusi Charles Darwin, terutama seleksi alam, dengan hasil penelitian modern di bidang hereditas dan variabilitas.

Ide dasar STE dikemukakan oleh ahli genetika Rusia S. Chetverikov pada tahun 1926 dalam karyanya tentang genetika populer. Ide-ide ini didukung dan dikembangkan oleh ahli genetika Amerika R. Fisher, S. Wright, ahli biologi dan genetika Inggris D. Haldane, dan ahli genetika Rusia modern N. Dubinin (1906–1998).

Prasyarat utama untuk sintesis genetika dengan teori evolusi adalah pendekatan biometrik dan fisik dan matematika untuk analisis evolusi, teori hereditas kromosom, studi empiris tentang variabilitas populasi alami, dll.

Hal yang mendukung STE adalah gagasan bahwa komponen dasar evolusi bukanlah spesies (menurut Darwin) atau individu (menurut Lamarck), melainkan populasi. Justru inilah sistem interkoneksi holistik antar organisme, yang memiliki semua data untuk pengembangan diri. Bukan sembarang ciri individu atau individu yang harus diseleksi, tetapi seluruh populasi, genotipenya. Namun seleksi tersebut dilakukan melalui perubahan sifat fenotipik individu individu, yang menyebabkan munculnya sifat-sifat baru seiring dengan perubahan generasi biologis.

Unit dasar dari hereditas adalah gen. Ini adalah bagian dari molekul DNA (atau kromosom) yang menentukan perkembangan karakteristik tertentu dari suatu organisme. Ahli genetika Soviet N.V. Timofeev-Resovsky (1900–1981) merumuskan posisi tentang fenomena dan faktor evolusi. Ini adalah sebagai berikut:

♦ populasi – unit struktural dasar;

♦ proses mutasi merupakan pemasok materi evolusi dasar;

♦ gelombang populasi – fluktuasi ukuran populasi dalam satu arah atau lainnya dari rata-rata jumlah individunya;

♦ isolasi mengkonsolidasikan perbedaan-perbedaan dalam kumpulan genotipe dan menyebabkan pembagian populasi asli menjadi beberapa populasi independen;

♦ seleksi alam – kelangsungan hidup selektif dengan kemungkinan meninggalkan keturunan oleh individu yang telah mencapai usia reproduksi.

Faktor penentu utama teori evolusi sintetik adalah seleksi alam, yang mengarahkan proses evolusi. Signifikansi biologis murni suatu individu sebagai organisme yang telah menghasilkan keturunan dinilai dari kontribusinya terhadap kumpulan gen suatu populasi. Objek seleksi dalam suatu populasi adalah fenotipe individu. Fenotipe suatu organisme individu ditentukan dan dibentuk berdasarkan informasi genotipe yang diwujudkan dalam perubahan kondisi lingkungan. Akibatnya, dari generasi ke generasi, seleksi berdasarkan fenotipe mengarah pada seleksi genotipe.

Evolusi adalah sebuah proses tunggal. Di STE ada dua tingkat evolusi: mikroevolusi, terjadi pada tingkat populasi-spesies dalam waktu yang relatif singkat di wilayah terbatas, dan makroevolusi, terjadi pada tingkat subspesies, di mana muncul pola dan arah umum sejarah perkembangan makhluk hidup.

Mikroevolusi adalah serangkaian proses evolusi yang terjadi pada populasi suatu spesies, yang menyebabkan perubahan pada kumpulan gen populasi tersebut dan pembentukan spesies baru. Hal ini terjadi atas dasar variabilitas mutasi di bawah kendali ketat seleksi alam. Satu-satunya sumber munculnya karakteristik baru secara kualitatif adalah mutasi. Seleksi adalah faktor selektif kreatif yang mengarahkan perubahan evolusioner dasar sepanjang jalur adaptasi organisme terhadap perubahan kondisi lingkungan. Sifat proses mikroevolusi dipengaruhi oleh perubahan ukuran populasi (gelombang kehidupan), pertukaran informasi genetik di antara mereka, dan isolasi. Mikroevolusi mengarah pada perubahan seluruh kumpulan gen suatu spesies secara keseluruhan (evolusi filogenetik), atau pemisahan mereka dari spesies asli induknya sebagai bentuk baru (spesiasi).

Makroevolusi– ini adalah transformasi evolusioner yang menyebabkan perubahan taksa pada tingkat yang lebih tinggi daripada spesies (famili, ordo, kelas). Ia tidak memiliki mekanisme yang khas dan dilakukan melalui proses mikroevolusi. Berakumulasi secara bertahap, proses mikroevolusi menerima ekspresi eksternalnya dalam fenomena makroevolusi. Makroevolusi adalah gambaran umum perubahan evolusioner yang diamati dari perspektif sejarah yang luas. Oleh karena itu, hanya pada tingkat makroevolusi muncul kecenderungan umum, pola dan arah evolusi satwa liar yang tidak dapat diamati pada tingkat mikroevolusi.

Konsep modern STE menunjukkan bahwa perubahan evolusioner bersifat acak dan tidak terarah, karena mutasi acak adalah bahan awalnya. Evolusi berlangsung secara bertahap dan berbeda melalui seleksi mutasi kecil yang acak. Dalam hal ini, bentuk-bentuk kehidupan baru terbentuk melalui perubahan-perubahan besar yang bersifat turun-temurun, yang hak untuk hidup ditentukan oleh seleksi alam. Proses evolusi yang lambat dan bertahap juga dapat bersifat tiba-tiba, terkait dengan perubahan kondisi lingkungan akibat proses bifurkasi dalam perkembangan planet kita.

Teori evolusi sintetik bukanlah semacam kanon, suatu sistem posisi teoretis yang membeku. Dalam rentang yang memungkinkan, arah penelitian baru sedang dibentuk, penemuan-penemuan mendasar bermunculan dan akan terus bermunculan, berkontribusi pada pengetahuan lebih lanjut tentang proses evolusi makhluk hidup.

Menurut konsep modern, tugas praktis penting STE adalah mengembangkan cara optimal untuk mengelola proses evolusi dalam kondisi tekanan antropogenik yang terus meningkat terhadap lingkungan alam. Teori ini digunakan untuk memecahkan masalah hubungan antara manusia dan alam, alam dan masyarakat manusia.

Namun, teori evolusi sintetik mempunyai beberapa isu kontroversial dan kesulitan yang memunculkan konsep evolusi non-Darwinian. Misalnya saja teori nomogenesis, konsep punktualisme dan lain-lain.

Teori nomogenesis dikemukakan pada tahun 1922 oleh ahli biologi Rusia L. Berg. Hal ini didasarkan pada gagasan bahwa evolusi adalah proses terprogram untuk mewujudkan pola internal tertentu yang melekat pada makhluk hidup. Organisme hidup melekat pada kekuatan internal tertentu dari alam, yang selalu bertindak, terlepas dari kondisi eksternal, dengan sengaja menuju komplikasi struktur kehidupan. Untuk mendukung hal ini, L. Berg menunjuk pada beberapa data tentang evolusi konvergen dan paralel dari beberapa kelompok tumbuhan dan hewan.

Salah satu konsep non-Darwinian yang baru-baru ini muncul adalah punktualisme. Para pendukung tren ini percaya bahwa proses evolusi berlangsung secara tidak teratur - melalui lompatan yang jarang dan cepat, yang hanya terjadi 1% dari waktu evolusi. Sisa 99% keberadaannya, spesies ini tetap dalam keadaan stabil. Dalam kasus ekstrim, lompatan ke spesies baru dapat terjadi pada populasi kecil sebanyak sepuluh individu dalam satu generasi atau lebih. Konsep ini didasarkan pada dasar genetik yang ditetapkan oleh genetika molekuler dan biokimia modern. Punctualisme menolak model spesiasi genetik-populasi, gagasan Charles Darwin tentang varietas dan subspesies sebagai spesies yang muncul. Punktualisme memusatkan perhatiannya pada genetika molekuler individu sebagai pembawa sifat-sifat spesies. Gagasan tentang perpecahan makro dan mikroevolusi serta independensi faktor-faktor yang dikendalikannya memberikan nilai tertentu pada konsep ini.

Kemungkinan besar di masa depan akan muncul teori terpadu tentang kehidupan yang menggabungkan teori evolusi sintetik dengan konsep non-Darwinian tentang perkembangan alam yang hidup.

Gambaran evolusi dunia. Evolusionisme global

Gagasan pembangunan dunia merupakan gagasan terpenting peradaban dunia. Dalam bentuknya yang jauh dari sempurna, ilmu pengetahuan alam mulai merambah pada abad ke-18. Namun sudah di abad ke-19. dapat dengan aman disebut sebagai abad gagasan evolusioner. Pada masa ini konsep-konsep pembangunan mulai merambah ke bidang geologi, biologi, sosiologi dan humaniora. Pada paruh pertama abad ke-20. ilmu pengetahuan mengakui evolusi alam, masyarakat, dan manusia, tetapi masih belum ada prinsip filosofis umum tentang perkembangan.

Dan baru pada akhir abad ke-20, ilmu pengetahuan alam memperoleh landasan teoretis dan metodologis untuk menciptakan model terpadu evolusi universal, mengidentifikasi hukum arah universal dan kekuatan pendorong evolusi alam. Dasar seperti itu adalah teori pengorganisasian diri materi, yang mewakili sinergi. (Seperti disebutkan di atas, sinergi adalah ilmu tentang pengorganisasian materi.) Konsep evolusionisme universal, yang mencapai tingkat global, menghubungkan menjadi satu kesatuan asal mula Alam Semesta (kosmogenesis), kemunculan Tata Surya dan planet. Bumi (geogenesis), dan munculnya kehidupan (biogenesis), manusia dan masyarakat manusia (anthroposociogenesis). Model perkembangan alam ini disebut juga evolusionisme global, karena model inilah yang mencakup semua manifestasi materi yang ada dan dapat dibayangkan secara mental dalam satu proses pengorganisasian diri alam.

Evolusionisme global harus dipahami sebagai konsep perkembangan Alam Semesta sebagai satu kesatuan alami yang berkembang seiring berjalannya waktu. Pada saat yang sama, seluruh sejarah Alam Semesta, mulai dari Big Bang dan berakhir dengan kemunculan umat manusia, dianggap sebagai satu proses, di mana jenis evolusi kosmik, kimia, biologi, dan sosial saling berhubungan erat secara berturut-turut dan secara genetis. . Kimia kosmik, geologi, dan biologi dalam satu proses evolusi sistem molekuler mencerminkan transisi fundamentalnya dan transformasi menjadi materi hidup yang tak terhindarkan. Oleh karena itu, keteraturan terpenting evolusionisme global adalah arah perkembangan dunia secara keseluruhan (universum) menuju peningkatan organisasi strukturalnya.

Gagasan seleksi alam memegang peranan penting dalam konsep evolusionisme universal. Di sini, sesuatu yang baru selalu muncul sebagai hasil pemilihan formasi yang paling efektif. Pertumbuhan baru yang tidak efektif ditolak oleh proses sejarah. Tingkat pengorganisasian materi yang secara kualitatif baru “ditegaskan” oleh sejarah hanya jika ia mampu menyerap pengalaman sejarah perkembangan materi sebelumnya. Pola ini terutama terlihat jelas pada bentuk gerak biologis, tetapi merupakan ciri seluruh evolusi materi secara umum.

Prinsip evolusionisme global didasarkan pada pemahaman tentang logika internal perkembangan tatanan kosmik, logika perkembangan Alam Semesta secara keseluruhan. Pemahaman ini memainkan peran penting prinsip antropik. Esensinya adalah bahwa pertimbangan dan pengetahuan tentang hukum-hukum alam semesta dan strukturnya dilakukan oleh orang yang berakal. Alam menjadi apa adanya hanya karena ada manusia di dalamnya. Dengan kata lain, hukum-hukum konstruksi Alam Semesta harus sedemikian rupa sehingga suatu saat pasti akan melahirkan seorang pengamat; jika mereka berbeda, maka tidak akan ada seorang pun yang mengetahui Alam Semesta. Prinsip antropik menunjukkan kesatuan internal hukum sejarah evolusi Alam Semesta dan prasyarat kemunculan dan evolusi materi hidup hingga antropososiogenesis.

Paradigma evolusionisme universal merupakan pengembangan lebih lanjut dan kelanjutan dari berbagai gambaran ideologis dunia. Akibatnya, gagasan evolusionisme global memiliki karakter pandangan dunia. Tujuan utamanya adalah untuk menetapkan arah proses pengorganisasian diri dan pengembangan proses pada skala Semesta. Saat ini, gagasan evolusionisme global memainkan peran ganda. Di satu sisi, ia mewakili dunia sebagai suatu kesatuan, memungkinkan kita untuk memahami hukum-hukum umum keberadaan dalam kesatuannya; di sisi lain, ia mengarahkan ilmu pengetahuan alam modern untuk mengidentifikasi pola-pola tertentu dari evolusi materi pada semua tingkat struktural organisasinya dan pada semua tahap perkembangan dirinya.

Juga sesuai topik

Dongeng didaktik dalam biologi Biologi 7 kisah tentang hydra yang tangguh

Masalah lingkungan di zaman kita

Ciri-ciri struktur internal dan aktivitas vital burung yang terkait dengan penerbangan Fitur-fitur struktur internal yang terkait dengan

Interaksi gen non-alelik: saling melengkapi, epistasis, polimer, pleiotropi

Almanak "Hari demi Hari": Sains