Об историческом развитии жизни на Земле судят по многочисленным палеонтологическим данным, собранным в разных регионах планеты в геологических породах и пластах, имеющих разный возраст. Это окаменелости, следы и отпечатки древних растений и животных, строматолиты (окаменелые структуры, сформированные микроскопическими организмами), окаменевшие споры и пыльца, остатки панцирей и раковин древних водорослей и одноклеточных животных, раковины моллюсков и ряд иных остатков. Их анализ позволяет судить не только о строении вымерших организмов, но и об условиях их жизни. По ним можно составить представление о характеру древних местообитаний и ландшафтов и возрасте тех или иных отложений. Для этого используют так называемые ключевые окаменелости, возраст и условия обитания которых хорошо известны, а также изотопные методы определения возраста горных пород, всевозможных осадков и отдельных окаменел остей.
Представления о геохронологической шкале
Для датировки и определения последовательных этапов развития жизни и геологических процессов широко используется геохронологическая шкала. Впервые она была утверждена на
Международном геологическом конгрессе в Болонье в 1881 г. и с некоторыми уточнениями и изменениями сохранилась до наших дней. Высшими ее категориями являются зоны, охватывающие большие промежутки времени и формы проявления жизни. Их два — криптозой (иногда собирательно называемый докембрием), что в переводе с греческого означает скрытая жизнь, и фанерозой — явная жизнь.
Эоны делятся на эры, характеризующие определенные формы жизни и отражающие определенные этапы эволюции. Криптозой включает архей (изначальная, или древнейшая, жизнь), протерозой (более ранняя, или простейшая, жизнь); фанерозой объединяет палеозой (древняя жизнь), мезозой (средняя жизнь), кайнозой (новая жизнь).
Эры подразделяются на периоды, названия которых отражают либо названия мест их описания (кембрийский, девонский, пермский, юрский периоды и др.), либо важнейшие результаты проявления жизни (каменноугольный, меловой и т.п).,В периодах выделяют эпохи или отделы (обычно нижняя, средняя, верхняя или ранняя, средняя, поздняя).
Основные этапы развития жизни на Земле
Криптозой (докембрий).
Продолжительность более 2 млрд. лет. Начало ранее 3500 млн. лет, окончание около 570 млн. лет. Архей.
Появление жизни (3500-3800 млн. лет назад). Жизнь представлена прокариотами. Причем, по данным современных микробиологов (например, академика Г. А. Заварзина и ряда других), прокариоты представлены многими морфологическими формами, образующими целые сообществу? Палеонтологические материалы этого времени представлены строматолитами. Жизнь развивалась в водной среде на некоторой глубине, так как единственной защитой от солнечного и космического излучений была вода. Произошла эволюция способов питания древних прокариот. Первые организмы на Земле были гетеротрофами и усваивали органические соединения, находящиеся в «первичном бульоне». Образующаяся энергия запасалась в форме АТФ. Самой древней формой обмена веществ является, по-видимому, гликолиз. По мере истощения запасов питания обострилась конкуренция между древними прокариотами, которая, с одной стороны, способствовала усложнению строения бактерий, с другой стороны — привела к появлению альтернативных способов получения энергии для жизненных процессов. Так произошли крупные ароморфозы — появление автотрофного способа питания (фотосинтеза и хемосинтеза) и фиксация атмосферного азота. Первые автотрофы были анаэробами. Эти события произошли около 3 млрд. лет назад. Следующим крупным ароморфозом стало появление оксидогенного фотосинтеза (сопровождавшегося выделением молекулярного кислорода) у цианобактерий (сине-зеленых водорослей). Это случилось 2,5-2,8 млрд. лет назад. С этого момента происходило накопление кислорода в атмосфере, что привело к смене восстановительной атмосферы Земли на окислительную и появлению нового типа энергетических процессов — дыхания, отличающегося от гликолиза и брожения значительно большим выходом энергии и ставшего вследствие этого более быстрым и эффективным типом обмена веществ (ароморфоз). Поэтому произошла быстрая эволюционная радиация аэробных бактерий и сформировались новые аэробные сообщества. Появление озонового слоя создало предпосылки для развития организмов в верхних слоях водоемов, хорошо освещаемых и прогреваемых Солнцем. Бактерии формируют два царства — архебактерий и истинных бактерий (зубактерий).