История Земли - History of Earth

В история Земли касается развития планета земной шар от его образования до наших дней.^[1][2] Почти все филиалы естественные науки способствовали пониманию основных событий прошлого Земли, характеризуемых постоянным геологический изменение и биологические эволюция.

В геологическая шкала времени (GTS), как определено в международной конвенции,^[3] изображает большие промежутки времени от зарождения Земли до наших дней, а его разделы представляют собой хронику некоторых важных событий истории Земли. (На рисунке: Ga означает «миллиард лет назад»; Ма, «миллион лет назад».) Земля сформировалась около 4,54 миллиарда лет назад, что составляет примерно одну треть от возраст вселенной, к нарастание от солнечная туманность.^[4][5][6] Вулканический дегазация вероятно создали первозданный атмосфера а затем океан, но в ранней атмосфере почти не было кислород. Большая часть Земли была расплавлена ​​из-за частых столкновений с другими телами, что привело к сильному вулканизму. В то время как Земля была на самой ранней стадии (Ранняя Земля ), гигантское ударное столкновение с телом размером с планету, названным Theia считается, что образовала Луну. Со временем Земля остыла, вызвав образование твердого корка и позволяя жидкой воде находиться на поверхности.

Хадейский эон представляет время до появления надежных (ископаемых) летописей жизни; он начался с образования планеты и закончился 4,0 миллиарда лет назад. Следующие архейские и протерозойские эоны породили начало жизни на Земле и ее ранняя эволюция. Следующий эон - фанерозой, разделенный на три эры: палеозой, эра членистоногих, рыб и первая жизнь на суше; мезозойский период, в течение которого происходили подъем, господство и кульминационное вымирание нептичьих динозавров; и Кайнозойский, который стал свидетелем роста млекопитающих. Узнаваемые люди появились самое большее 2 миллиона лет назад - исчезающе маленький период в геологическом масштабе.

В самое раннее неоспоримое свидетельство жизни на Земле датируется по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад,^[7][8][9] вовремя Эоархейский Эра, после того как геологическая кора начала затвердевать вслед за более ранним расплавленным Hadean Eon. Есть микробный коврик окаменелости Такие как строматолиты найдено в 3,48 миллиарда лет песчаник обнаружен в Западная Австралия.^[10][11][12] Другие ранние вещественные доказательства биогенное вещество является графит в возрасте 3,7 миллиарда лет метаосадочные породы обнаружен на юго-западе Гренландия^[13] а также "остатки биотическая жизнь "найден в скалах возрастом 4,1 миллиарда лет в Западной Австралии.^[14][15] По словам одного из исследователей, «если жизнь возникла на Земле относительно быстро ... то она могла быть обычным явлением в вселенная."^[14]

Фотосинтезирующие организмы появился между 3,2 и 2,4 миллиардами лет назад и начал обогащать атмосферу кислородом. Жизнь оставались в основном маленькими и микроскопическими примерно до 580 миллионов лет назад, когда сложный многоклеточная жизнь возникли, развились с течением времени и завершились Кембрийский взрыв около 541 миллиона лет назад. Это внезапное разнообразие форм жизни привело к появлению большинства основных типов, известных сегодня, и отделило протерозойский эон от кембрийского периода палеозойской эры. Подсчитано, что 99 процентов всех видов, которые когда-либо жили на Земле, более пяти миллиардов,^[16] Ушел вымерший.^[17][18] Оценки количества земных токов разновидность колеблется от 10 миллионов до 14 миллионов,^[19] из которых около 1,2 миллиона задокументированы, но более 86 процентов не описаны.^[20] Однако недавно было заявлено, что в настоящее время на Земле обитает 1 триллион видов, из которых описана лишь одна тысячная процента.^[21]

Земная кора постоянно менялась с момента своего образования, как и жизнь с момента своего первого появления. Виды продолжают развиваться, принимая новые формы, разделяясь на дочерние виды или вымирающие перед лицом постоянно меняющейся физической среды. Процесс тектоника плит продолжает формировать континенты и океаны Земли, а также жизнь в них. Человеческая деятельность в настоящее время является доминирующей силой, влияющей на глобальные изменения, наносящей ущерб биосфера, поверхность Земли, гидросфера, и атмосфера с потерей диких земель, чрезмерной эксплуатацией океанов, производством парниковые газы, деградация озоновый слой, а также общее ухудшение качества почвы, воздуха и воды.

Эоны

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

Шкала геологического времени

Историю Земли можно организовать в хронологическом порядке по геологическая шкала времени, который разбивается на интервалы на основе стратиграфический анализ.^[2][22]Следующие четыре шкалы времени показывают геологическую шкалу времени. Первый показывает все время от образования Земли до настоящего времени, но это дает мало места для самого последнего эона. Таким образом, вторая шкала времени показывает расширенный вид самого последнего эона. Аналогичным образом самая последняя эра расширяется на третьей временной шкале, а самая последняя эпоха расширяется на четвертой временной шкале.

Миллионы лет

Формирование Солнечной системы

Художественный рендеринг протопланетный диск

Стандартная модель формирования Солнечная система (в том числе земной шар ) это гипотеза солнечной туманности.^[23] В этой модели Солнечная система образовалась из большого вращающегося облака межзвездной пыли и газа, называемого солнечная туманность. Он состоял из водород и гелий созданный вскоре после то Большой взрыв 13.8 Ga (миллиард лет назад) и тяжелее элементы выброшен сверхновые. Около 4,5Ga, туманность начала сокращение, которое могло быть вызвано ударная волна из ближайшего сверхновая звезда.^[24] Ударная волна также заставила бы туманность вращаться. Когда облако начало ускоряться, его угловой момент, сила тяжести, и инерция сплющил это в протопланетный диск перпендикулярно его оси вращения. Маленький возмущения из-за столкновений и углового момента других крупных обломков создали средства, с помощью которых протопланеты начал формироваться, вращаясь вокруг центра туманности.^[25]

Центр туманности, не обладая большим угловым моментом, быстро схлопнулся, сжатие нагревает его до тех пор, пока термоядерная реакция водорода в гелий. После дальнейшего сжатия Т Тельца звезда зажегся и превратился в солнце. Между тем, во внешней части туманности гравитация вызвала иметь значение чтобы конденсироваться вокруг возмущений плотности и пылевых частиц, а остальная часть протопланетного диска стала разделяться на кольца. В процессе, известном как побег нарастание, последовательно более крупные фрагменты пыли и обломков слипались вместе, образуя планеты.^[25] Земля сформировалась таким образом около 4,54 миллиарда лет назад (с неуверенность от 1%)^{[26][27][4][28]} и был в основном завершен за 10–20 миллионов лет.^[29] В Солнечный ветер недавно сформировавшейся звезды Т Тельца удалили большую часть материала в диске, который еще не конденсировался в более крупные тела. Ожидается, что тот же процесс даст аккреционные диски вокруг практически всех вновь образующихся звезд во Вселенной, некоторые из которых дают планеты.^[30]

Протоземля росла путем аккреции, пока ее недра не стали достаточно горячими, чтобы растопить тяжелую сидерофил металлы. Имея высшее плотности чем силикаты, эти металлы затонули. Это так называемое железная катастрофа привело к разделению примитивная мантия и (металлическое) ядро ​​всего через 10 миллионов лет после начала формирования Земли, в результате чего образовалась слоистая структура Земли и налаживание формирования Магнитное поле Земли.^[31] J.A. Джейкобс ^[32] был первым, кто предположил, что Внутреннее ядро ​​Земли - твердый центр, отличный от жидкого внешнее ядро -является замораживание и вырастает из жидкого внешнего ядра из-за постепенного охлаждения недр Земли (около 100 градусов Цельсия за миллиард лет^[33]).

Хадейские и архейские эоны

Представление художника о Хадеан Эон Земля, когда она была намного жарче и негостеприимна для всех форм жизни.

Первый эон в истории Земли Hadean, начинается с образования Земли и сопровождается Архейский эон в 3,8 млрд лет.^[2]:145 Самые старые породы, найденные на Земле, датируются примерно 4,0 млрд лет назад, а самые старые обломочный циркон кристаллы в породах примерно до 4,4 млрд лет,^[34][35][36] вскоре после образования Земли корка и сама Земля. В гипотеза гигантского удара для формирования Луны утверждает, что вскоре после образования начальной коры, протоземля столкнулась с меньшей протопланетой, которая выбросила часть мантия и кора в космос и создала Луну.^[37][38][39]

Из количество кратеров на других небесных телах предполагается, что период интенсивных ударов метеоритов, называемый Поздняя тяжелая бомбардировка, началась около 4,1 млрд лет и завершилась около 3,8 млрд лет в конце хадея.^[40] Кроме того, вулканизм был серьезным из-за большого тепловой поток и геотермальный градиент.^[41] Тем не менее, обломочные кристаллы циркона, датированные 4,4 млрд лет назад, демонстрируют свидетельства контакта с жидкой водой, что позволяет предположить, что на Земле в то время уже были океаны или моря.^[34]

К началу архея Земля значительно остыла. Современные формы жизни не могли выжить на поверхности Земли, потому что архейской атмосфере не хватало кислород следовательно, не было озоновый слой блокировать ультрафиолетовый свет. Тем не менее, считается, что первобытная жизнь начала развиваться еще в раннем архее. окаменелости датируется примерно 3,5 млрд лет.^[42] Некоторые ученые даже предполагают, что жизнь могла начаться в раннем Хаде, еще в 4,4 млрд лет назад, после возможного периода поздних тяжелых бомбардировок в гидротермальные источники под поверхностью Земли.^[43]

Формирование Луны

Впечатление художника от колоссального столкновения, которое, вероятно, образовало Луну

Только на Земле естественный спутник, Луна, больше по отношению к своей планете, чем любой другой спутник Солнечной системы.^{[nb 1]} В течение Программа Аполлон, на Землю были доставлены камни с поверхности Луны. Радиометрическое датирование из этих пород показывает, что возраст Луны 4,53 ± 0,01 миллиарда лет,^[46] сформировался по крайней мере через 30 миллионов лет после Солнечной системы.^[47] Новые данные свидетельствуют о том, что Луна сформировалась еще позже, 4,48 ± 0,02 млрд лет, или через 70–110 миллионов лет после начала Солнечной системы.^[48]

Теории образования Луны должны объяснять ее позднее формирование, а также следующие факты. Во-первых, Луна имеет низкую плотность (в 3,3 раза больше плотности воды по сравнению с 5,5 у Земли.^[49]) и небольшой металлический сердечник. Во-вторых, на Луне практически нет воды или других летучих веществ. В-третьих, у Земли и Луны одинаковый кислород. изотопная подпись (относительное содержание изотопов кислорода). Из теории, предложенной для объяснения этих явлений, широко принята одна: гипотеза гигантского удара предполагает, что Луна произошла от тела размером с Марс (иногда называют Theia^[47]) нанес по прото-Земле скользящий удар.^{[1]:256[50][51]}

В результате столкновения высвободилось примерно в 100 миллионов раз больше энергии, чем при недавнем столкновении. Chicxulub удар считается, что это привело к исчезновению нептичьих динозавров. Этого было достаточно, чтобы испарить некоторые внешние слои Земли и расплавить оба тела.^[50][1]:256 Часть мантийного материала была выброшен на орбиту вокруг Земли. Гипотеза гигантского удара предсказывает, что Луна была обеднена металлическим материалом,^[52] объясняя его ненормальный состав.^[53] Выброс на орбите вокруг Земли мог бы сконденсироваться в единое тело за пару недель. Под действием собственной силы тяжести выброшенный материал стал более сферическим телом: Луной.^[54]

Первые континенты

Геологическая карта Северной Америки с цветовой кодировкой по возрасту. От самого недавнего до самого старого возраст обозначается желтым, зеленым, синим и красным. Красные и розовые цвета указывают на скалу из Архейский.

Мантийная конвекция, процесс, который движет тектоникой плит, является результатом теплового потока из недр Земли к поверхности Земли.^[55]:2 Он предполагает создание жестких тектонические плиты в срединно-океанические хребты. Эти пластины уничтожены субдукция в мантию на зоны субдукции. Во время раннего архея (около 3,0 млрд лет назад) мантия была намного горячее, чем сегодня, вероятно, около 1600 ° C (2910 ° F),^[56]:82 поэтому конвекция в мантии была быстрее. Хотя процесс, похожий на нынешнюю тектонику плит, действительно имел место, он также пошел бы быстрее. Вероятно, что во время Хадея и Архея зоны субдукции были более обычными, и поэтому тектонические плиты были меньше.^[1]:258[57]

Первоначальная кора, образовавшаяся, когда поверхность Земли впервые затвердела, полностью исчезла в результате сочетания этой быстрой тектоники гадийских плит и интенсивных воздействий Поздней тяжелой бомбардировки. Однако считается, что это было базальтовый по составу, как сегодня океаническая кора, потому что еще не произошло существенной дифференциации земной коры.^[1]:258 Первые большие куски Континентальный разлом, который является продуктом дифференциации более легких элементов во время частичное плавление в нижней коре, образовавшейся в конце Хадея, примерно в 4,0 млрд лет. То, что осталось от этих первых небольших континентов, называется кратоны. Эти части коры позднего гадея и раннего архея образуют ядра, вокруг которых выросли сегодняшние континенты.^[58]

В самые старые скалы на Земле находятся в Североамериканский кратон из Канада. Они есть тоналиты примерно с 4,0 млрд лет. На них видны следы метаморфизм высокой температурой, но также и осадочными зернами, которые были округлены в результате эрозии во время переноса по воде, что свидетельствует о существовании рек и морей тогда.^[59] Кратоны состоят в основном из двух чередующихся типов террейны. Первые так называемые зеленокаменные пояса, состоящий из низкометаморфизованных осадочных пород. Эти «зеленые камни» похожи на отложения, которые сегодня встречаются в океанические желоба, над зонами субдукции. По этой причине зеленые камни иногда рассматриваются как свидетельство субдукции во время архея. Второй тип - это комплекс фельзический магматические породы. Эти породы в основном состоят из тоналита, трондьемит или гранодиорит, типы горных пород, близкие по составу к гранит (отсюда такие террейны и называют TTG-террейнами). ТТГ-комплексы рассматриваются как реликвии первой континентальной коры, образованной частичным плавлением базальта.^{[60]:Глава 5}

Океаны и атмосфера

График, показывающий диапазон оценочных частичное давление атмосферного кислорода через геологическое время ^[61]

Земля часто описывается как имеющая три атмосферы. Первая атмосфера, захваченная из солнечной туманности, состояла из света (атмофил ) элементы из солнечной туманности, в основном водород и гелий. Комбинация солнечного ветра и тепла Земли могла бы прогнать эту атмосферу, в результате чего атмосфера теперь обеднена этими элементами по сравнению с космическим изобилием.^[62] После удара, в результате которого была создана Луна, расплавленная Земля выпустила летучие газы; а позже больше газов было выпущено вулканы, завершая вторую атмосферу, богатую парниковые газы но бедный кислородом. ^[1]:256 Наконец, третья атмосфера, богатая кислородом, появилась, когда бактерии начал производить кислород около 2,8 млрд лет.^{[63]:83–84, 116–117}

В ранних моделях образования атмосферы и океана вторая атмосфера была образована путем дегазации летучие вещества из недр Земли. Теперь считается вероятным, что многие летучие вещества были доставлены во время аккреции в результате процесса, известного как ударная дегазация в котором падающие тела испаряются при ударе. Следовательно, океан и атмосфера начали бы формироваться даже тогда, когда образовалась Земля.^[64] Новая атмосфера, вероятно, содержала водяной пар, углекислый газ, азот и другие газы в меньшем количестве.^[65]

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

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

Происхождение жизни

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

Первым шагом в возникновении жизни могли быть химические реакции, в результате которых возникло множество более простых органический соединения, в том числе азотистые основания и аминокислоты, которые являются кирпичиками жизни. An эксперимент 1953 г. к Стэнли Миллер и Гарольд Юри показали, что такие молекулы могут образовываться в атмосфере воды, метана, аммиака и водорода с помощью искр, чтобы имитировать эффект молния.^[72] Хотя состав атмосферы, вероятно, отличался от того, который использовали Миллер и Юри, более поздние эксперименты с более реалистичными составами также позволили синтезировать органические молекулы.^[73] Компьютерное моделирование покажи это внеземные органические молекулы мог образоваться в протопланетном диске до образования Земли.^[74]

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

Репликация в первую очередь: мир РНК

Даже самые простые члены три современных домена использования жизни ДНК записывать свои «рецепты» и сложный массив РНК и белок молекулы, чтобы «прочитать» эти инструкции и использовать их для роста, поддержания и самовоспроизведения.

Открытие того, что некая молекула РНК называется рибозим может катализировать и его собственная репликация, и построение белков привели к гипотезе о том, что более ранние формы жизни полностью основывались на РНК.^[76] Они могли бы сформировать Мир РНК в котором были люди, но не было разновидность, так как мутации и горизонтальный перенос генов означало бы, что потомство в каждом поколении, скорее всего, будет иметь разные геномы от тех, с которых начинали их родители.^[77] Позже РНК была заменена ДНК, которая более стабильна и, следовательно, может строить более длинные геномы, расширяя диапазон возможностей, которые может иметь отдельный организм.^[78] Рибозимы остаются основными компонентами рибосомы, «белковые фабрики» современных клеток.^[79]

Хотя короткие самовоспроизводящиеся молекулы РНК были искусственно произведены в лабораториях,^[80] Были высказаны сомнения относительно возможности естественного небиологического синтеза РНК.^[81][82][83] Самые ранние рибозимы могли быть образованы из более простых нуклеиновые кислоты Такие как PNA, TNA или GNA, который позже был бы заменен РНК.^[84][85] Другой пре-РНК репликаторы были предложены, в том числе кристаллы^[86]:150 и даже квантовые системы.^[87]

В 2003 г. было предложено, чтобы пористый сульфид металла осаждает поможет синтезу РНК при температуре около 100 ° C (212 ° F) и давлении на дне океана около гидротермальные источники. Согласно этой гипотезе, прото-клетки будут заключены в порах металлического субстрата до последующего развития липидных мембран.^[88]

Метаболизм в первую очередь: мир железа и серы

Репликатор практически во всей известной жизни дезоксирибонуклеиновая кислота. ДНК намного сложнее исходного репликатора, и ее системы репликации очень сложны.

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

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

Сначала мембраны: липидный мир

Было высказано предположение, что «пузыри» с двойными стенками липиды подобно тем, которые образуют внешние мембраны клеток, возможно, были важным первым шагом.^[92] Эксперименты, моделирующие условия ранней Земли, сообщили об образовании липидов, которые могут спонтанно образовываться. липосомы, двустенные «пузыри», а затем воспроизводятся сами. Хотя они сами по себе не являются носителями информации, как нуклеиновые кислоты, они могут быть естественный отбор для долголетия и воспроизводства. Тогда нуклеиновые кислоты, такие как РНК, могли бы легче образовываться внутри липосом, чем снаружи.^[93]

Теория глины

Немного глины, особенно монтмориллонит, обладают свойствами, которые делают их вероятными ускорителями возникновения мира РНК: они растут за счет самовоспроизведения своей кристаллической структуры, подчиняются аналогу естественный отбор (поскольку глинистые «виды», которые быстрее всего растут в определенной среде, быстро становятся доминирующими) и могут катализировать образование молекул РНК.^[94] Хотя эта идея не получила широкого научного консенсуса, у нее все еще есть активные сторонники.^{[95]:150–158[86]}

Поперечное сечение через липосома

Исследования 2003 года показали, что монтмориллонит также может ускорять превращение жирные кислоты в «пузыри», и что пузыри могут инкапсулировать РНК, прикрепленную к глине. Затем пузырьки могут расти за счет поглощения дополнительных липидов и деления. Формирование самого раннего клетки могли помочь аналогичные процессы.^[96]

Похожая гипотеза представляет самовоспроизводящиеся глины, богатые железом, как предшественников нуклеотиды, липиды и аминокислоты.^[97]

Последний универсальный предок

Считается, что из этого множества протоклеток только одна линия выжил. Текущий филогенетический данные свидетельствуют о том, что последний универсальный предок (LUA) жили в первые Архейский эон, возможно, 3,5 млрд лет или раньше.^[98][99] Эта ячейка LUA - предок всей жизни на Земле сегодня. Вероятно, это был прокариот, имеющий клеточную мембрану и, вероятно, рибосомы, но не имеющий ядро или мембраносвязанный органеллы Такие как митохондрии или хлоропласты. Как и современные клетки, он использовал ДНК в качестве генетического кода, РНК для передачи информации и синтез белка, и ферменты катализировать реакции. Некоторые ученые считают, что вместо одного организма, являющегося последним универсальным общим предком, существовали популяции организмов, обменивающихся генами посредством боковой перенос гена.^[98]

Протерозойский эон

Протерозойский эон длился от 2,5 млрд лет до 542 млн лет назад.^[2]:130 В этот промежуток времени кратоны превратились в континенты современных размеров. Переход к богатой кислородом атмосфере был решающим событием. Жизнь превратилась из прокариот в эукариоты и многоклеточные формы. Протерозой видел пару сильных ледниковых периодов, названных снежный ком земли. После последней Снежной Земли около 600 млн лет назад развитие жизни на Земле ускорилось. Около 580 млн лет назад Эдиакарская биота послужила прелюдией к Кембрийский взрыв.^{[нужна цитата ]}

Кислородная революция

Литифицированный строматолиты на берегу Озеро Фетида, Западная Австралия. Архейские строматолиты - первые прямые ископаемые остатки жизни на Земле.

А полосчатая формация железа из группы 3,15 млрд лет назад Пояс Барбертона Гринстоуна, Южная Африка. Красные слои представляют время, когда кислород был доступен; серые слои образовывались в бескислородных условиях.

Самые ранние клетки поглощали энергию и пищу из окружающей среды. Они использовали ферментация, разложение более сложных соединений на менее сложные соединения с меньшим количеством энергии, и использование высвобождаемой таким образом энергии для роста и воспроизводства. Брожение может происходить только в анаэробный (бескислородная) среда. Эволюция фотосинтез позволил клеткам получать энергию от Солнца.^[100]:377

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

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

Сначала выделившийся кислород был связан с известняк, утюг, и другие минералы. Окисленное железо появляется в виде красных слоев в геологических пластах, называемых полосчатые железные образования которые в изобилии образовались в Сидериан период (от 2500 до 2300 млн лет назад).^[2]:133 Когда большая часть подвергшихся воздействию легко реагирующих минералов окислилась, кислород, наконец, начал накапливаться в атмосфере. Хотя каждая клетка вырабатывала лишь небольшое количество кислорода, комбинированный метаболизм многих клеток за долгое время преобразовал атмосферу Земли в ее нынешнее состояние. Это была третья атмосфера Земли.^{[105]:50–51[63]:83–84, 116–117}

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

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

Снежок Земля

В естественная эволюция Солнца сделал это постепенно больше светящийся в эпоху архея и протерозоя; Яркость Солнца увеличивается на 6% каждые миллиард лет.^[59]:165 В результате Земля стала получать больше тепла от Солнца в протерозойском эоне. Однако Земля не потеплела. Вместо этого геологические данные предполагают, что в раннем протерозое он резко охладился. Ледниковые отложения найденные в Южной Африке датируются 2,2 млрд лет назад, в то время, согласно палеомагнитный доказательства, они должны были быть расположены около экватора. Таким образом, это оледенение, известное как Гуронское оледенение, возможно, был глобальным. Некоторые ученые предполагают, что это было настолько серьезно, что Земля замерзла от полюсов до экватора, и эта гипотеза называется Земля-снежок.^[107]

Гуронский ледниковый период мог быть вызван повышенная концентрация кислорода в атмосфере, что вызвало уменьшение содержания метана (CH₄) в атмосфере. Метан - сильный парниковый газ, но с кислородом он реагирует с образованием CO.₂, менее эффективный парниковый газ.^[59]:172 Когда в атмосфере стал доступен свободный кислород, концентрация метана могла резко снизиться, достаточно, чтобы противостоять эффекту увеличивающегося теплового потока от Солнца.^[108]

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

Появление эукариот

Хлоропласты в клетках мха

Современное таксономия делит жизнь на три области. Время их происхождения неизвестно. В Бактерии домен, вероятно, сначала отделился от других форм жизни (иногда называемых Неомура ), Но это предположение является спорным. Вскоре после этого, через 2 млрд лет,^[112] Неомура разделился на Археи и Эукария. Эукариотические клетки (Eukarya) больше и сложнее прокариотических клеток (Bacteria и Archaea), и происхождение этой сложности становится известно только сейчас.^{[нужна цитата ]} Самые ранние окаменелости, обладающие чертами, типичными для грибы свидание с Палеопротерозой эпоха, около 2,4 назад; эти многоклеточные бентосный у организмов были нитчатые структуры, способные к анастомоз.^[113]

Примерно в это же время первый прото-митохондрия был сформирован. Бактериальная клетка, относящаяся к сегодняшнему Риккетсия,^[114] который превратился в метаболизировать кислород, проникла в более крупную прокариотическую клетку, у которой не было такой возможности. Возможно, большая клетка попыталась переварить меньшую, но потерпела неудачу (возможно, из-за эволюции защиты жертвы). Меньшая ячейка, возможно, пыталась паразитировать больший. В любом случае меньшая клетка выжила внутри большей клетки. Используя кислород, он метаболизировал продукты жизнедеятельности более крупных клеток и получал больше энергии. Часть этой избыточной энергии возвращалась хозяину. Меньшая клетка реплицировалась внутри большей. Скоро конюшня симбиоз развивается между большой клеткой и более мелкими клетками внутри нее. Со временем клетка-хозяин приобрела некоторые гены из более мелких клеток, и эти два вида стали зависимы друг от друга: большая клетка не могла выжить без энергии, производимой меньшими, а они, в свою очередь, не могли выжить без сырье обеспечивается большей ячейкой. Вся ячейка теперь считается одной организм, а меньшие ячейки классифицируются как органеллы называется митохондриями.^[115]

Аналогичное событие произошло с фотосинтетический цианобактерии^[116] вход большой гетеротрофный клетки и превращаются в хлоропласты.^{[105]:60–61[117]:536–539} Вероятно, в результате этих изменений линия клеток, способных к фотосинтезу, отделилась от других эукариот более 1 миллиарда лет назад. Вероятно, таких инклюзионных событий было несколько. Помимо хорошо зарекомендовавших себя эндосимбиотическая теория о клеточном происхождении митохондрий и хлоропластов, существуют теории, что клетки привели к пероксисомы, спирохеты привело к реснички и жгутики, и это, возможно, ДНК-вирус привел к ядру клетки,^[118][119] хотя ни один из них не получил широкого распространения.^[120]

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

Сначала, наверное, он напоминал сегодняшний губки, который имеет тотипотент клетки, которые позволяют разрушенному организму собраться заново.^{[117]:483–487} Когда разделение труда было завершено во всех линиях многоклеточных организмов, клетки стали более специализированными и более зависимыми друг от друга; изолированные клетки умрут.^{[нужна цитата ]}

Суперконтиненты в протерозое

Реконструкция Паннотии (550 млн лет).

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

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

После распада Родинии около 800 млн лет назад континенты могли сформировать еще один недолговечный суперконтинент около 550 млн лет назад. Гипотетический суперконтинент иногда называют Паннотия или Вендиа.^{[129]:321–322} Доказательства этого - этап континентальное столкновение известный как Панафриканская орогенез, который присоединился к континентальным массам современной Африки, Южной Америки, Антарктиды и Австралии. Существование Паннотии зависит от времени раскола между Гондвана (который включал большую часть суши в Южном полушарии, а также Аравийский полуостров и Индийский субконтинент ) и Лаурентия (примерно соответствует современной Северной Америке).^[125]:374 По крайней мере, несомненно, что к концу протерозойского эона большая часть континентальной массы была объединена вокруг южного полюса.^[130]

Позднепротерозойский климат и жизнь

Ископаемое 580 миллионов лет назад Spriggina floundensi, животное из Эдиакарский период. Такие формы жизни могли быть предками многих новых форм, возникших в Кембрийский взрыв.

Конец протерозоя видел по крайней мере две Земли-снежки, настолько суровые, что поверхность океанов могла быть полностью замерзшей. Это произошло около 716,5 и 635 млн лет назад в г. Криогенный период.^[131] Интенсивность и механизм обоих оледенений все еще исследуются, и их труднее объяснить, чем на Земле-снежном коме раннего протерозоя.^[132]Большинство палеоклиматологов считают, что эпизоды похолодания были связаны с образованием суперконтинента Родиния.^[133] Поскольку центр Родинии находился на экваторе, ставки химическое выветривание повышен и углекислый газ (CO₂) был взят из атмосферы. Потому что CO₂ является важным парниковым газом, в условиях глобального похолодания.^{[нужна цитата ]}Точно так же во время Snowball Earths большая часть материковой поверхности была покрыта вечная мерзлота, что снова уменьшило химическое выветривание, что привело к окончанию оледенения. Альтернативная гипотеза состоит в том, что в результате выделения газа из вулкана произошло выделение достаточного количества углекислого газа, что вызванное парниковым эффектом привело к повышению глобальной температуры.^[133] Повышение вулканической активности произошло примерно в то же время в результате распада Родинии.^{[нужна цитата ]}

За криогенным периодом последовали Эдиакарский период, который характеризовался бурным развитием новых многоклеточных форм жизни.^[134] Неясно, есть ли связь между окончанием суровых ледниковых периодов и увеличением разнообразия жизни, но это не кажется случайным. Новые формы жизни, получившие название Ediacara biota, были больше и разнообразнее, чем когда-либо. Хотя таксономия большинства эдиакарских форм жизни неясна, некоторые из них были предками групп современной жизни.^[135] Важным событием стало происхождение мышечных и нервных клеток. Ни у одной из окаменелостей эдиакарских останков не было твердых частей тела, подобных скелетам. Они впервые появляются после границы между протерозоем и Фанерозой эоны или эдиакарский и кембрийский периоды.^{[нужна цитата ]}

Фанерозойский эон

Фанерозой - это нынешний эон на Земле, начавшийся примерно 542 миллиона лет назад. Он состоит из трех эпох: Палеозой, Мезозойский, и Кайнозойский,^[22] и это время, когда многоклеточная жизнь значительно разнообразилась почти во всех известных сегодня организмах.^[136]

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

Мезозойская эра («средняя жизнь») длилась от 251 до 66 млн лет.^[22] Он подразделяется на Триасовый, Юрский, и Меловой периоды. Эпоха началась с Пермско-триасовое вымирание, самое серьезное событие вымирания в летописи окаменелостей; 95% видов на Земле вымерли.^[137] Это закончилось Меловое – палеогеновое вымирание который уничтожил динозавры.^{[нужна цитата ]}.

Кайнозойская эра («новая жизнь») началась в 66 млн лет назад.^[22] и подразделяется на Палеоген, Неоген, и четвертичные периоды. Эти три периода далее делятся на семь подразделений, при этом палеоген состоит из Палеоцен, эоцен, и Олигоцен, неоген разделился на Миоцен, Плиоцен, и четвертичный, состоящий из Плейстоцен, и голоцен.^[138] Млекопитающие, птицы, земноводные, крокодилы, черепахи и лепидозавры пережили вымирание мелово-палеогенового периода, которое привело к гибели нептичьих динозавров и многих других форм жизни, и это была эпоха, в течение которой они превратились в свои современные формы.^{[нужна цитата ]}

Тектоника, палеогеография и климат

Пангея был суперконтинент существовавшие примерно от 300 до 180 млн лет. На этой карте обозначены очертания современных континентов и других массивов суши.

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

Климат в раннем палеозое был теплее, чем сегодня, но в конце ордовика произошло короткое Ледниковый период во время которого ледники покрывали южный полюс, где находился огромный материк Гондвана. Следы оледенения этого периода можно найти только на территории бывшей Гондваны. Во время позднеордовикского ледникового периода произошло несколько массовых вымираний, во время которых многие брахиоподы, трилобиты, Мшанки и кораллы исчез. Эти морские виды, вероятно, не могли справиться с понижением температуры морской воды.^[140]

Континенты Лаврентия и Балтика столкнулись между 450 и 400 млн лет назад во время Каледонский орогенез, чтобы сформировать Лавруссия (также известный как Euramerica).^[141] Следы горного пояса, вызванного этим столкновением, можно найти в Скандинавия, Шотландия, а северный Аппалачи. в Девонский период (416–359 млн лет назад)^[22] Гондвана и Сибирь начали продвигаться к Лавруссии. Столкновение Сибири с Лавруссией вызвало Уральский орогенез, столкновение Гондваны с Лавруссией называется Варисканский или герцинский орогенез в Европе или Аллегенский орогенез в Северной Америке. Последняя фаза имела место во время Каменноугольный период (359–299 млн лет)^[22] и привел к образованию последнего суперконтинента, Пангеи.^[60]

К 180 млн. Лет назад Пангея распалась на Лавразия и Гондвана.^{[нужна цитата ]}

Кембрийский взрыв

Трилобиты впервые появились в кембрийский период и были одними из самых распространенных и разнообразных групп палеозойских организмов.

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

Во время кембрия первые позвоночное животное животные, среди них первые Рыбы, появился.^[117]:357 Существо, которое могло быть предком рыб или, вероятно, было тесно с ним связано, было Пикайя. У него был примитивный нотохорд, структура, которая могла бы развиться в позвоночник потом. Первые рыбы с челюсти (Гнатостомы ) возникли в следующий геологический период, Ордовик. Колонизация новых ниши привели к огромным размерам тела. Таким образом, рыбы с увеличивающимися размерами эволюционировали в раннем палеозое, например, в период титанического периода. плакодерма Дунклеостей, который мог вырасти до 7 метров (23 фута) в длину.^{[нужна цитата ]}

Разнообразие форм жизни не сильно увеличилось из-за серии массовых вымираний, которые определяют широко распространенные биостратиграфические единицы, называемые биомеры.^[142] После каждого импульса затухания континентальный шельф регионы были заселены похожими формами жизни, которые могли медленно эволюционировать в других местах.^[143] К концу кембрия трилобиты достигли наибольшего разнообразия и доминировали почти во всех ископаемых сообществах.^[144]:34

Колонизация земли

Представление художника о Девонский Флора

Накопление кислорода в результате фотосинтеза привело к образованию озонового слоя, который поглотил большую часть солнечной энергии. ультрафиолетовая радиация, что означает, что одноклеточные организмы, достигшие суши, с меньшей вероятностью умирали, а прокариоты начали размножаться и стали лучше адаптироваться к выживанию вне воды. Происхождение прокариот^[145] вероятно, колонизировали эту землю еще в 2,6 млрд лет назад.^[146] еще до возникновения эукариот. Долгое время земля оставалась бесплодной для многоклеточных организмов. Суперконтинент Паннотия сформировался около 600 млн лет назад, а затем распался через 50 миллионов лет.^[147] Рыба, самые ранние позвоночные, возникла в океанах около 530 млн лет назад.^[117]:354 Главный событие вымирания произошел ближе к концу кембрийского периода,^[148] который закончился 488 млн лет назад.^[149]

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

Эволюция четвероногих

Тиктаалик, рыба с похожими на конечности плавниками и предшественница четвероногих. Реконструкция по окаменелостям возрастом около 375 миллионов лет.

В конце ордовика, 443 млн лет назад,^[22] дополнительный события вымирания произошло, возможно, из-за одновременного ледникового периода.^[140] Около 380–375 млн лет назад четвероногие произошли от рыбы.^[154] Плавники превратились в конечности, которые первые четвероногие использовали, чтобы поднимать голову из воды, чтобы дышать воздухом. Это позволило бы им жить в воде с низким содержанием кислорода или преследовать мелкую добычу на мелководье.^[154] Позже они могли ненадолго выходить на сушу. В конце концов, некоторые из них настолько приспособились к земной жизни, что провели взрослую жизнь на суше, хотя вылупились в воде и вернулись, чтобы отложить яйца. Это было источником амфибии. Около 365 млн лет, еще один период вымирания произошло, возможно, в результате глобальное похолодание.^[155] Растения эволюционировали семена, что резко ускорило их распространение на суше примерно в это время (примерно на 360 млн лет).^[156][157]

Примерно 20 миллионов лет спустя (340 млн лет назад)^{[117]:293–296}), амниотическое яйцо эволюционировали, которые могли быть отложены на суше, что дало эмбрионам четвероногих преимущество в выживании. Это привело к расхождению амниот от амфибий. Еще 30 миллионов лет (310 млн лет^{[117]:254–256}) увидел расхождение синапсиды (включая млекопитающих) из завропсиды (включая птиц и рептилий). Другие группы организмов продолжали развиваться, и линии разошлись - у рыб, насекомых, бактерий и т. Д. - но о деталях известно меньше.^{[нужна цитата ]}

Динозавры были доминирующими наземными позвоночными на протяжении большей части Мезозойский

После еще одного, самого серьезного вымирания периода (251 ~ 250 млн лет назад), около 230 млн лет назад, динозавры отделились от своих предков-рептилий.^[158] В Триас-юрское вымирание в 200 млн лет пощадил многих динозавров,^[22][159] и вскоре они стали доминирующими среди позвоночных. Хотя некоторые линии млекопитающих начали отделяться в этот период, существующие млекопитающие, вероятно, были небольшими животными, напоминающими землеройки.^[117]:169

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

Самые ранние свидетельства покрытосеменные развитие цветов происходит в меловой период, примерно 20 миллионов лет спустя (132 млн лет назад).^[161]

Вымирания

Первым из пяти великих массовых вымираний было Ордовикско-силурийское вымирание. Его возможной причиной было сильное оледенение Гондваны, которое в конечном итоге привело к снежный ком земли. Вымерли 60% морских беспозвоночных и 25% всех семейств.^{[нужна цитата ]}

Второе массовое вымирание было Позднее девонское вымирание, вероятно, вызванные эволюцией деревьев, которая могла привести к истощению парниковых газов (например, CO2) или эвтрофикация воды. 70% всех видов вымерли.^{[нужна цитата ]}

Третье массовое вымирание произошло в пермско-триасовом периоде, или Великое умирание, событие могло быть вызвано комбинацией Сибирские ловушки вулканическое событие, столкновение с астероидом, гидрат метана газификация, колебания уровня моря и аноксическое событие. Либо предлагаемые Кратер Земли Уилкса^[162] в Антарктиде или Постельное белье у северо-западного побережья Австралии может указывать на связь воздействия с пермско-триасовым вымиранием. Но остается неясным, являются ли эти или другие предполагаемые кратеры пермско-триасового периода реальными ударными кратерами или даже современниками пермско-триасового вымирания. Это было, безусловно, самое смертоносное вымирание за всю историю - около 57% всех семьи и 83% всех роды убит.^[163][164]

Четвертым массовым вымиранием стало Триасово-юрское вымирание в котором почти все синапсиды и архозавры вымерли, вероятно, из-за новой конкуренции со стороны динозавров.^{[нужна цитата ]}

Пятое и самое последнее массовое вымирание было K-T вымирание. Через 66 млн лет, 10-километровый (6,2 мили) астероид ударил Землю недалеко от Полуостров Юкатан - где-то на юго-западной оконечности тогдашней Лавразии - где Кратер Чиксулуб это сегодня. Это выбросило в воздух огромное количество твердых частиц и пара, которые закрывали солнечный свет, подавляя фотосинтез. 75% всего живого, включая нептичьих динозавров, вымерли,^[165] знаменуя конец мелового периода и мезозойскую эру.^{[нужна цитата ]}

Диверсификация млекопитающих

Первые настоящие млекопитающие эволюционировали в тени динозавров и других крупных архозавров, которые заполнили мир к концу триасового периода. Первые млекопитающие были очень маленькими и, вероятно, вели ночной образ жизни, чтобы избежать хищников. Диверсификация млекопитающих по-настоящему началась только после мелового-палеогенового вымирания.^[166] К раннему палеоцену земля оправилась от вымирания, и разнообразие млекопитающих увеличилось. Существа вроде Амбулоцетус попали в океаны, чтобы в конечном итоге превратиться в китов,^[167] тогда как некоторые существа, например приматы, увлеклись деревьями.^[168] Все изменилось в середине и конце эоцена, когда между Антарктидой и Австралией сформировалось циркумантарктическое течение, которое нарушило погодные условия в глобальном масштабе. Без травы саванна начали преобладать на большей части ландшафта, и млекопитающие, такие как Эндрюсарх поднялся и стал самым крупным из известных наземных хищных млекопитающих, когда-либо существовавших,^[169] и ранние киты подобно Базилозавр взял под свой контроль моря.^{[нужна цитата ]}

Эволюция трава внесла заметные изменения в ландшафт Земли, и новые открытые пространства подтолкнули млекопитающих к тому, чтобы становиться все больше и больше. Трава начала разрастаться в миоцене, а именно в миоцене впервые появились многие современные млекопитающие. Гигант копытные подобно Парацератерий и Деинотерий эволюционировал, чтобы управлять лугами. Эволюция травы также принесла приматы спустился с деревьев и начал эволюция человека. В это время появились и первые большие кошки.^[170] В Море Тетис был закрыт столкновением Африки и Европы.^[171]

Образование Панамы было, пожалуй, самым важным геологическим событием за последние 60 миллионов лет. Атлантические и тихоокеанские течения были отрезаны друг от друга, что привело к образованию Гольфстрим, что сделало Европу теплее. Сухопутный мост позволил изолированным существам из Южной Америки мигрировать в Северную Америку, и наоборот.^[172] Различные виды мигрировали на юг, что привело к появлению в Южной Америке ламы, то очковый медведь, кинкажу и ягуары.^{[нужна цитата ]}

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

Эволюция человека

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

Умение контролировать Огонь вероятно началось в человек прямоходящий (или же Homo ergaster ), вероятно, не менее 790 000 лет назад^[173] но возможно уже 1.5 млн лет назад.^[117]:67 Использование и открытие управляемого огня может даже предшествовать человек прямоходящий. Возможно, огонь использовался в начале Нижний палеолит (Oldowan ) гоминид Homo habilis или сильный австралопитеки Такие как Парантроп.^[174]

Реконструкция истории человечества на основе данных окаменелостей.^[175]

Сложнее установить происхождение языка; неясно, есть ли человек прямоходящий мог говорить, или если бы эта способность не началась, пока Homo sapiens.^[117]:67 Поскольку размер мозга увеличивался, дети рождались раньше, прежде чем их головы стали слишком большими, чтобы пройти через таз. В результате они выставили больше пластичность, и, следовательно, обладал повышенной способностью к обучению и требовал более длительного периода зависимости. Социальные навыки стали более сложными, язык - более сложным, а инструменты - более сложными. Это способствовало дальнейшему сотрудничеству и интеллектуальному развитию.^[176]:7 Современные люди (Homo sapiens ), как полагают, возникли около 200000 лет назад или раньше. в Африке; самые старые окаменелости датируются примерно 160 000 лет назад.^[177]

Первые люди, обнаружившие признаки духовность являются Неандертальцы (обычно классифицируется как отдельный вид без выживших потомков); они хоронили своих мертвецов, часто без всяких признаков еды или инструментов.^[178]:17 Однако свидетельства более сложных верований, таких как ранние Кроманьонец наскальные рисунки (вероятно, с магическим или религиозным значением)^{[178]:17–19} не появился до 32 000 лет назад.^[179] Кроманьонцы также оставили после себя каменные статуэтки, такие как Венера Виллендорфская, вероятно, также означает религиозную веру.^{[178]:17–19} 11000 лет назад Homo sapiens достиг южной оконечности Южная Америка, последний из необитаемых континентов (за исключением Антарктиды, которая оставалась неоткрытой до 1820 года нашей эры).^[180] Использование инструментов и общение продолжали улучшаться, а межличностные отношения стали более запутанными.^{[нужна цитата ]}

Человеческая история

Витрувианский человек к Леонардо да Винчи олицетворяет достижения искусства и науки эпохи Возрождения.

На протяжении более 90% своей истории Homo sapiens жили небольшими группами как кочевой охотники-собиратели.^[176]:8 По мере того, как язык становился более сложным, появилась способность запоминать и передавать информацию, согласно теории, предложенной Ричард Докинз, в новом репликаторе: мем.^[181] Идеями можно было быстро обмениваться и передаваться из поколения в поколение. Культурная эволюция быстро опередил биологическая эволюция, и история собственно началось. Между 8500 и 7000 до н.э, люди в Плодородный Полумесяц в Средний Восток начали систематическое разведение растений и животных: сельское хозяйство.^[182] Это распространилось на соседние регионы и развивалось независимо в других местах, пока большинство Homo sapiens вели оседлый образ жизни в постоянных поселениях в качестве фермеров. Не все общества отказались от кочевничества, особенно в изолированных районах земного шара, бедных прирученный виды растений, такие как Австралия.^[183] Однако среди тех цивилизаций, которые использовали сельское хозяйство, относительная стабильность и повышение производительности, обеспечиваемые сельским хозяйством, позволили населению увеличиваться.^{[нужна цитата ]}

Большое влияние оказало сельское хозяйство; люди начали влиять на окружающую среду как никогда раньше. Излишки пищи позволили появиться священникам или руководящему классу, за которым последовало увеличение разделение труда. Это привело к первая цивилизация в Шумер на Ближнем Востоке, между 4000 и 3000 г. до н.э.^[176]:15 Дополнительные цивилизации быстро возникли в древний Египет, на Долина реки Инд и в Китае. Изобретение письмо позволили возникнуть сложным обществам: учет и библиотеки служил хранилищем знаний и увеличивал культурную передачу информации. Людям больше не нужно было тратить все свое время на работу, чтобы выжить, что позволило им получить первые специализированные занятия (например, ремесленники, торговцы, священники и т. Любознательность и образование побуждали стремиться к знаниям и мудрости, а также к различным дисциплинам, включая наука (в примитивном виде). Это, в свою очередь, привело к появлению все более крупных и сложных цивилизаций, таких как первые империи, которые временами торговали друг с другом или сражались за территорию и ресурсы.

Примерно к 500 г. до н.э. на Ближнем Востоке, в Иране, Индии, Китае и Греции существовали развитые цивилизации, временами расширяющиеся, а иногда приходящие в упадок.^[176]:3 В 221 г. до н.э. Китай стал единым государством, которое будет расти и распространять свою культуру по всему миру. Восточная Азия, и она остается самой густонаселенной страной в мире. Основы Западная цивилизация были в значительной степени сформированы в Древняя Греция, с первой в мире демократическое правительство и крупные достижения в философии, науке и математике, а также в Древний Рим в области права, правительства и инженерии.^[184] В Римская империя был Христианизирован императором Константином в начале 4 века и отклоненный к концу 5-го. Начиная с 7 века, Христианизация Европы началось. В 610 г. ислам была основана и быстро стала доминирующей религией в Западная Азия. В Дом Мудрости была создана в Аббасид -эра Багдад, Ирак.^[185] Он считается крупным интеллектуальным центром во время Исламский золотой век, куда Мусульманские ученые в Багдад и Каир процветала с девятого по тринадцатый века до Монгольский мешок Багдада в 1258 году нашей эры. В 1054 г. Великий раскол между Римская католическая церковь и Восточная Православная Церковь привели к заметным культурным различиям между Западный и Восточная Европа.^{[нужна цитата ]}

В 14 веке эпоха Возрождения началось в Италия с достижениями в религии, искусстве и науке.^{[176]:317–319} В то время христианская церковь как политическое образование потеряла большую часть своей власти. В 1492 г. Христофор Колумб достигли Америки, положив начало большим изменениям в Новый мир. Европейская цивилизация начала меняться с 1500 года, что привело к научный и промышленный революции. Этот континент начал проявлять политическую и культурную господство над человеческими обществами по всему миру, время, известное как Колониальная эпоха (также см Эпоха открытий ).^{[176]:295–299} В 18 веке культурное движение, известное как Эпоха Просвещения сформировали менталитет Европы и способствовали ее секуляризация. С 1914 по 1918 и с 1939 по 1945 годы страны всего мира были вовлечены в мировые войны. Создано после Первая Мировая Война, то Лига Наций был первым шагом в создании международных институтов для мирного разрешения споров. После неспособности предотвратить Вторая Мировая Война, кровопролитный конфликт человечества, на смену ему пришел Объединенные Нации. После войны было сформировано много новых государств, объявивших или получивших независимость в период деколонизация. Демократический капиталист Соединенные Штаты и социалистический Советский союз стал доминирующим в мире сверхдержавы какое-то время, и они вели идеологическое, часто жестокое соперничество, известное как Холодная война до роспуска последнего. В 1992 году несколько европейских стран присоединились к Европейский Союз. По мере развития транспорта и связи экономика и политические дела стран по всему миру становятся все более взаимосвязанными. Этот глобализация часто приводит к конфликту и сотрудничеству.^{[нужна цитата ]}

Недавние события

Космонавт Брюс МакКэндлесс II вне Космический шатл Претендент в 1984 г.

Изменения продолжались быстрыми темпами с середины 1940-х годов до наших дней. Технологические разработки включают ядерное оружие, компьютеры, генная инженерия, и нанотехнологии. Экономическая глобализация, подстегиваемый достижениями в области коммуникационных и транспортных технологий, повлиял на повседневную жизнь во многих частях мира. Культурные и институциональные формы, такие как демократия, капитализм, и защита окружающей среды имеют повышенное влияние. Основные проблемы и проблемы, такие как болезнь, война, бедность, жестокий радикализм, а в последнее время антропогенные изменение климата выросли по мере увеличения мирового населения.^{[нужна цитата ]}

В 1957 году Советский Союз запустил первый искусственный спутник на орбиту и вскоре после этого Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе. Нил Армстронг Американец первым ступил на другой астрономический объект - Луну. Беспилотные зонды были отправлены на все известные планеты Солнечной системы, причем некоторые (например, две Вояджер космический корабль), покинувший Солнечную систему. Пять космических агентств, представляющих более пятнадцати стран,^[186] работали вместе, чтобы построить Международная космическая станция. На его борту с 2000 года постоянно присутствует человек в космосе.^[187] В Всемирная паутина стала частью повседневной жизни в 1990-х годах, и с тех пор стала незаменимым источником информации в разработанный мир.^{[нужна цитата ]}

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

• Дэвис, Пол. "Квантовый скачок жизни ". Хранитель. 2005 20 декабря. - Обсуждаются предположения о роли квантовых систем в происхождении жизни.
• Хронология эволюции (использует Ударная волна ). Анимированная история жизни показывает все, от Большого взрыва до образования Земли и развития бактерий и других организмов до восхождения человека.
• 25 важнейших поворотных моментов в истории Земли BBC
• Эволюция Земли. Хронология наиболее важных событий в эволюции Земли.
• Истоки Земли на В наше время на BBC
• Старение Земли, Обсуждение BBC Radio 4 с Ричардом Корфилдом, Хейзел Раймер и Генри Джи (В наше время, 20 ноября 2003 г.)