От формирования планеты до появления человека

National Museum of Nature and Science

Evolution of Life

Примерный возраст Земли
Земля образовалась из частиц космической пыли, летавших в пространстве. Как же узнать ее возраст? Минералы, из которых формировалась планета, подвергались постоянному воздействию. Поэтому лучшим источником информации стали метеориты, попавшие на Землю извне. Благодаря их радиоактивным изотопам ученые смогли узнать примерное время образования планеты – 4,6 миллиардов лет назад.
Ископаемые
Слоистые толщи пород формировались на всех этапах развития Земли. Найденные в них ископаемые рассказывают ученым об истории окружающей среды и эволюции жизни на планете. Отслеживая изменения окаменелостей в разных слоях, они изучают появление видов, их развитие и вымирание. На основе этой палеонтологической летописи была создана геохронологическая шкала истории Земли.
Свидетельства глобальных изменений окружающей среды
Ритмические изменения климата Земли запечатлены в чередующихся слоях обломочных пород, а также в годовых наростах раковин и скелетов некоторых организмов. Перемены в видовом составе диатомовых водорослей в тонкослоистых осадочных отложениях позволяют сделать предположение об изменениях микроклимата на дне озер в течение года. Вариации в стабильном соотношении изотопов кислорода в карбонатных раковинах и скелетных остатках моллюсков и кораллов помогают примерно определить годичные и дневные циклы морских сред. Все это является ключом к понимаю взаимодействия окружающей среды планеты и организмов, которые в ней обитали.
Массовые вымирания
За последние 600 миллионов лет количество биологических видов резко сокращалось по крайней мере пять раз. Вымирание, случившееся в конце мелового периода (65 миллионов лет назад), было, скорее всего, вызвано столкновением Земли с астероидом и последовавшим за этим глобальным похолоданием. Самое крупное вымирание, угрожавшее всей жизни на планете, произошло в конце пермского периода (250 миллионов лет назад). Вероятнее всего, его вызвали мощнейшие извержения вулканов после разделения суперконтинента Пангея и окисление океанов.
Геосферно-биосферные взаимодействия
Изменения окружающей среды Земли играют важную роль в изучении развития, вымирания и эволюционной радиации организмов. Падение астероидов радикально меняло экосистемы на несколько миллионов лет. Перемещение океанов и континентов влияло на циркуляцию воздушных и водных масс. Эвстатическое понижение уровня моря во время ледниковых периодов воздействовало на мелководные экосистемы и позволяло наземным организмам мигрировать по возникшим между участками суши перешейкам.
Микроокаменелости
В осадочных породах, сформировавшихся на дне океанов и озер, часто содержатся мелкие ископаемые остатки. Эти микроокаменелости состоят из раковин маленьких планктонных и бентосных организмов, зубов и чешуек рыб, а также пыльцы и спор. Они встречаются во многих породах и служат для определения их возраста и изучения окружающей среды Земли тех времен.
Докембрийские микроорганизмы
Около 3 миллиардов лет назад, в докембрийскую эпоху, биосфера Земли в основном состояла из бактерий и микроорганизмов. Благодаря их фотосинтетической активности на планете появились строматолиты, а воды океана были насыщены кислородом, который окислял железо, образовывая железистые кварциты. Большинство докембрийских мягких грунтов были покрыты микробными матами, следы которых можно обнаружить на поверхности камней и сейчас.
Развитие жизни в вендском периоде
Макроскопические организмы впервые появились в самом конце докембрия, в вендском периоде (540–650 миллионов лет назад). Они были найдены на Эдиакарской возвышенности в Южной Австралии и выглядели очень странно. Некоторые палеонтологи отмечали, что многие из этих организмов имеют уникальное строение тела и принадлежат к независимой группе "вендобионтов", не связанной родственными узами с известными нам существами.
Странные животные маотяньшаньских и берджесских сланцев
Удивительные образцы флоры и фауны кембрийского периода (около 520 миллионов лет назад) были найдены в берджесских (Британская Колумбия, Канада) и маотяньшаньских (провинция Юньнань. Китай) сланцах. Многие ископаемые существа этих мест, например аномалокарис, имеют строение тела, которое сильно отличает их от современных животных. Они доказывают, что в кембрийском море эволюция шла по пути проб и ошибок.
Беспозвоночные палеозоя
В начале кембрия, первого периода палеозойской эры (около 540 миллионов лет назад), на планете произошел "эволюционный взрыв", во время которого появилось большинство известных сейчас групп живых существ. В течение палеозоя эволюция породила множество странных животных (например, туллимонстра). Однако к концу палеозойской эры практически все они вымерли.
Трилобиты палеозойского моря
Трилобиты, представители одной из групп членистоногих раннепалеозойского моря, отличались значительным разнообразием видов, особенно в сравнении с другими беспозвоночными. Их морфологические признаки также были многочисленны и необычны. Например, у некоторых особей от головы отходили отростки, похожие на вилы. За видовое и морфологические разнообразие трилобитов можно назвать королями палеозойского моря. Однако ученые до сих пор далеки от понимания, как их внешние признаки соотносились с образом жизни. Последние трилобиты вымерли с окончанием палеозоя (250 миллионов лет назад).
Эволюция и победа рыб
По данным палеонтологической летописи, самые примитивные позвоночные рыбы возникли в раннем кембрийском периоде (около 530 миллионов лет назад). После появления челюстей количество их видов стало быстро расти. В девоне эволюция породила не только основные таксоны рыб, но и земноводных. Благодаря развитию челюстей, скелета конечностей и легких через много поколений они смогли выйти на сушу.
Origin of the mammals
Synapsids and reptiles evolved from an advanced group of Amphibians as the common ancestor during the Late Carboniferous (ca. 320 million years ago). Pelycosaurs, the early members of synapsids, are thought to be the ancestors of the mammals., because pelycosaurs have an opening behind the eye socket on the skull, and the same feature can be seen on the skull of mammals. Synapsids continued to evolve, and the true mammals appeared at the Late Triassic (ca. 230 million years ago).
Mesozoic mammals
Majority of the Mesozoic mammals had been the size of mice or rats, were nocturnal, and ate worms and insects. Flowering plants appeared in the Early Cretaceous (ca.130 million years ago), the insects that prefer flowers diversified, and the primitive marsupials and placentals who developed most suitable teeth for insect eating appeared. Toward the end of Cretaceous (65 million years ago), primitive ungulates and primates who would have ruled the Cenozoic Era appeared.
Early mammaks lived in forests
At the beginning of the Cenozoic Era, tropical and subtropical forests expanded worldwide. The niches in those forests that became empty after the extinction of dinosaurs were occupied by the survived mammals who became larger and diversified rapidly. Primitive ungulates that ate tree leaves and roots developed on the ground, while primitive primates and rodents diversified on the trees. The Earth became cooler in later stages, new kinds of forest dwellers appeared.
Early mammaks lived in grasslands and arid lands
Earth's temperature cooled down suddenly and then gradually since the beginning of the Oligocene (ca. 34 million years ago), and at about the same time, the continental area of middle latitude started becoming grassland with dryer climate. Development of such grassland prompted some of perissodactyls, artiodactyls, and rodents to evolve groups who adapted the grassland. In further dryer area, mammals such as camels who can survive in much dryer environment and mammals who make nests under the ground appeared.
Mammals of island continents
In South America that had been isolated from other continents for long period of time, unique mammals evolved. Marsupials and primitive placentals who already existed in South America by the end of Cretaceous (65 million years ago) and rodents and primates who invaded at the end of Eocene (ca.34 million years ago) evolved uniquely within South America. But, most of those mammals became extinct under the influence of mammals who invaded from North America that was connected with South America at about 3 million years ago.
Graviportal mammals
Among the herbivorous mammals, various ways to protect themselves from carnivores, such as running fast, going underground, climbing trees, and covering body with armors, have been developed. Having huge bodies is one of them. Most characteristic feature of the evolution of elephants is enlargement of the body and getting heavier weight, and unique features appeared on the skeleton and teeth to support such heavy body. During the geologic past, diversified fossil elephants distributed all the continents except for Australia and Antarctica.
Carnivorous mammals
Because the herbivorous mammals diversified rapidly after the end of Cretaceous, the carnivorous mammals also evolved quickly. The typical carnivores are the extant order Carnivora, but extinct creodonts were rather predominant during the early Cenozoic. The mesonichids who are somehow close to the ancestors of whales were also carnivorous. In South America, some marsupials became carnivorous and displayed convergent evolution with true carnivorans.
Secondary adaptaion of tetrapods to life in water
Sauropsida and Synapsida evolving from amphibians in the latter Paleozoic Era soon extended their living areas ashore though some returned to aquatic life. Mesozoic Era aquatic reptiles and Cenozoic Era aquatic mammals evolved by way of different paths to having similar outward appearances. Over a period of two hundred million years in underwater environments convergent evolution occurred on a grand scale.
The forerunners of aquatic mammals
The beginning of the Cenozoic Era saw the emergence of mammals that made their homes at the edge of water bodies and returned to the ocean. This transition was prompted by the abundance of food around the shallow Tethys Sea, created through the process of continental drift, and by the availability of vacant niches following the mass extinction of the large-sized aquatic reptiles at the end of the Cretaceous Period.
Convergence to life in water
While reptilian and mammalian evolution on land saw diversification in from of offspring from similar shaped forbears, convergent evolution was taking place in water bodies in which similar shaped offspring arose from differently shaped ancestors. This process occurred through adaptation in response to diet and means of mobility. Comparison of Mesozoic Era aquatic reptiles and Cenozoic Era aquatic mammals show a surprising resemblance in body shape.
A gigantic marine reptile
Look back at the gallery, on the floor immediately in front of you is the partial skull of the gigantic ichthyosaur. In 1997, paleontologists from the National Science Museum joined an international team in uncovering the skull. It took four summers of fieldwork to excavate all the fossils. This great ichthyosaur, with a total length of 21 meters, lived in the sea about 220 million years ago. It is not only the largest ichthyosaur but also the largest marine reptile ever known to science. Science are examining the ecological and environmental factors that enabled ichthyosaurs to achieve such a large size.
Diving birds
Birds evolved from dinosaurs during the Late Jurassic time. During the Cretaceous time, some birds gave up flying entirely to live in the sea. These birds had a torpedo-shaped body with reduced forelimbs. They used their feet to swim. This group became extinct by the end of the Cretaceous time but many other marine birds evolved from different lineages in the Cenozoic time. Even though marine birds started from different origins they became remarkably similar over time. Look at penguins to see one living example of this evolutionary process.
Flying tetrapods
At least three groups of tetrapods succeeded in flying at different times during different prehistoric periods. These are in order of appearance: pterosaurs; birds;&bats. Each group developed a large wing with uniquely different structure. For example, the pterosaurs supported a large wing mainly with a single digit formed from an extremely elongated fourth finger. Birds, however, support their wings with a single digit evolved from the fusion of the bones of three fingers. Bats wings are formed with four or five elongated digits.
Human Evolution
Эволюция приматов
Динозавры вымерли около 65 миллионов лет назад, уступив доминирующее место на планете млекопитающим. Одна из их групп, приматы, облюбовала для жизни деревья. Человек тоже относится к приматам, и многие характерные черты, такие как стереоскопическое зрение (способность видеть в трех измерениях), руки, позволяющие хватать объекты, а также развитый и сложный мозг, свидетельствуют о том, что наши предки когда-то жили на деревьях.
Эволюция австралопитеков
Человек появился в Африке около 6 миллионов лет назад, развившись от общего с шимпанзе предка. Австралопитеки, первые люди, встали на две ноги, спустились с деревьев и начали обживать конкурентную наземную среду. Правда, их ноги были ещё короткими, а мозг – маленьким. В течение следующих 4 миллионов лет люди не покидали пределов африканского континента.
Эволюция первых представителей рода Homo
Облик древних людей
Как же выглядели наши предки? Чтобы понять это, ученые с помощью анатомии и археологии изучают окаменелости и орудия, добытые за многие годы раскопок, а также определяют примерные внешние признаки и культурные особенности древних людей. Затем, используя воображение, они воссоздают их правдоподобный облик.
Эволюция и глобальное расселение современного человека
Вид Homo sapiens, к которому мы принадлежим, отделился от архаичных предков менее 200 000 лет назад в Африке. Сложные когнитивные способности нового человека позволили ему изобретать орудия труда, осваиваться в сложных природных условиях и заселить таким образом весь земной шар. В этом разделе вы узнаете историю вида Homo sapiens до начала развития городской цивилизации.
Расселение современного человека: африканский этап
Homo sapiens обладали огромными способностями к изобретательству и быстро научились передавать открытия и знания следующим поколениям. Как и на какой ступени эволюционного процесса появились эти способности, которые есть и у нас? Современные исследователи утверждают, что они развились у людей в Африке 50–200 тысяч лет назад.
Расселение современного человека: путь в Евразию
Человек пришел из Африки в Евразию около 1,8 миллионов лет назад, но долгое время не проникал дальше низких и средних широт. Быстрое и масштабное расселение Homo sapiens по этим территориям началось 500 000 лет назад. Как же наши предки приспосабливались к природным условиям различных регионов?
Расселение современного человека: путь в Океанию
Между землями Евразии и Океании лежат огромные водные пространства. Около 500 000 лет назад вид Homo sapiens начал пересекать их, вероятно используя для этого некое подобие плотов. По мере развития водного транспорта человек смог проникнуть на 13 000 километров вглубь Тихого океана и заселить всю его южную часть.
Расселение современного человека: путь в северную Евразию
Около 40 000 лет назад наступило потепление ледникового климата, и Homo sapiens стали заселять прежде неизведанные северные районы. Вскоре началось новое похолодание, но к тому времени люди уже проникли глубоко в Сибирь, а более 10 000 лет назад даже пришли в Америку через Аляску.
Расселение современного человека: путь в Америку
Американский континент простирается на 14 000 километров с севера на юг через тундры и степи, горы и пустыни, районы умеренного климата и тропические леса. Такое разнообразие природных условий едва ли помешало первым людям: придя в Северную Америку более 10 000 лет назад, они быстро расселились до крайних точек Южной.
Авторы истории

Этот стенд основан на материалах галереи B2F: Эволюция жизни – От формирования планеты до появления человека

Фотографии: Накадзима Юскэ (Nakajima Yusuke)

Участники: все работы
Некоторые истории создаются независимыми авторами и не всегда отражают позицию организаций, предоставивших материалы.
Перевести с помощью Google
Главная
Обзор
Что рядом
Профиль