Istoria Pământului cuprinde cele mai importante evenimente și principalele etape ale dezvoltării planetei Pământ din momentul formării sale și până în prezent. [1] [2] Aproape fiecare ramură a științei naturale a contribuit la înțelegerea evenimentelor majore din trecutul Pământului. Vârsta Pământului este de aproximativ o treime din vârsta Universului . În această perioadă de timp au avut loc un număr imens de schimbări biologice și geologice .
Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,567 miliarde de ani [3] prin acumulare din discul protoplanetar , o masă de gaz în formă de disc, praf rămas de la formarea Soarelui, care a dat naștere Sistemului Solar . Degazarea vulcanică a creat o atmosferă primordială, dar aproape că nu avea oxigen și ar fi fost toxică pentru oameni și pentru viața modernă în general. Cea mai mare parte a Pământului a fost topit din cauza vulcanismului activ și a ciocnirilor frecvente cu alte obiecte spațiale. Se presupune că una dintre aceste ciocniri mari a dus la înclinarea axei Pământului și la formarea Lunii . De-a lungul timpului, astfel de bombardamente cosmice au încetat, permițând planetei să se răcească și să formeze o crustă solidă . Apa livrată planetei de comete și asteroizi s-a condensat în nori și oceane. Pământul a devenit locuibil, iar formele sale cele mai timpurii au îmbogățit atmosfera cu oxigen . Cel puțin în primul miliard de ani, viața pe Pământ a existat în forme mici și microscopice. Cu aproximativ 580 de milioane de ani în urmă, a apărut viața multicelulară complexă, iar în timpul perioadei cambriene a experimentat un proces de diversificare rapidă în majoritatea filelor majore. În urmă cu aproximativ șase milioane de ani, linia homininilor s-a desprins de hominide , ceea ce a dus la apariția cimpanzeilor și mai târziu la omul modern .
De la formarea sa, schimbările biologice și geologice au avut loc în mod constant pe planeta noastră. Organismele evoluează constant , iau forme noi sau mor ca răspuns la o planetă în continuă schimbare. Procesul tectonicii plăcilor joacă un rol important în modelarea oceanelor și continentelor Pământului și a vieții pe care le adăpostesc. Biosfera , la rândul său, a avut un impact semnificativ asupra atmosferei și a altor condiții abiotice de pe planetă, cum ar fi formarea stratului de ozon , răspândirea oxigenului și crearea solului. Deși oamenii nu pot percepe acest lucru din cauza duratei de viață relativ scurte, aceste schimbări sunt în desfășurare și vor continua în următoarele câteva miliarde de ani.
Istoria Pământului în ordine cronologică, organizată într-un tabel, este cunoscută sub numele de cronologie geocronologică . Scara este împărțită în intervale pe baza analizei stratigrafice [4] .
Milioane de ani
Modelul standard pentru formarea Sistemului Solar (inclusiv Pământul) este ipoteza nebuloasei solare . [5] Conform acestei teorii, sistemul solar s-a format dintr-un nor mare rotativ de praf și gaz interstelar numit nebuloasă solară. Acesta a constat din hidrogen și heliu , create la scurt timp după Big Bang , acum 13,7 miliarde de ani, și elemente mai grele ejectate de supernove . Cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, nebuloasa a început să se micșoreze, posibil cauzată de unda de șoc a unei supernove din apropiere. [6] Unda de șoc ar fi putut fi creată și de rotația nebuloasei. Pe măsură ce norul a început să accelereze, momentul său unghiular, gravitația și inerția l-au aplatizat într-un disc protoplanetar perpendicular pe axa sa de rotație. Ca urmare a ciocnirilor de fragmente mari unele cu altele, au început să se formeze protoplanete, care se învârteau în jurul centrului nebuloasei [7] .
Substanța din centrul nebuloasei, fără a avea un moment unghiular mare, s-a comprimat și încălzit, drept urmare a început fuziunea nucleară a hidrogenului în heliu. După o contracție și mai mare, steaua T Tauri a izbucnit și a devenit Soare. Între timp, în regiunea exterioară a nebuloasei, gravitația a provocat un proces de condensare în jurul perturbării densității și a particulelor de praf, iar restul discului protoplanetar a început să se separe în inele. Într-un proces cunoscut sub numele de acumulare , particulele de praf și resturile se lipesc împreună în fragmente mai mari pentru a forma planete [7] . Astfel, Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,54 miliarde de ani (cu o eroare de 1%) [8] [9] [10] [11] . Acest proces a fost practic finalizat în 10-20 de milioane de ani. [12] Vântul solar de la nou formata stea T Tauri a curățat o mare parte a materiei de pe disc care încă nu s-a condensat în corpuri mai mari. Același proces va produce discuri de acreție în jurul tuturor stelelor nou formate din univers, unele dintre aceste stele vor dobândi planete. [13]
Proto-Pământul sa extins prin acumulare, în timp ce suprafața sa a fost suficient de fierbinte pentru a topi elemente grele, siderofile . Metalele , având o densitate mai mare decât silicații , s-au scufundat în interiorul Pământului. Această catastrofă de fier manta primitivă și un nucleu metalic la doar 10 milioane de ani după ce Pământul a început să se formeze, producând structura stratificată a Pământului și formând magnetic al Pământului . [14] Prima atmosferă a Pământului capturată din nebuloasa solară a constat din elementele ușoare ( atmofile ) ale nebuloasei solare, în principal hidrogen și heliu. Combinația dintre vântul solar și temperatura ridicată de suprafață a planetei nou formate a dus la pierderea unei părți a atmosferei, drept urmare procentul acestor elemente către elementele mai grele din atmosferă este în prezent mai mic decât în spațiul cosmic. [15] .
Istoria geologică a Pământului este o succesiune de evenimente în dezvoltarea Pământului ca planetă: de la formarea rocilor, apariția și distrugerea formelor de relief, scufundarea pământului sub apă, retragerea mării, glaciare, până la apariția și dispariția animalelor și plantelor și a altor evenimente de la scara temporală geocronologică . A fost creat în principal pe baza studiului straturilor de roci ale planetei ( stratigrafie ).
Inițial, Pământul a fost topit și încins din cauza vulcanismului puternic și a coliziunilor frecvente cu alte corpuri. Dar, în cele din urmă, stratul exterior al planetei se răcește și se transformă în scoarța terestră . Puțin mai târziu, conform unei versiuni, ca urmare a unei coliziuni tangenţiale cu un corp ceresc , de dimensiunea lui Marte și o masă de aproximativ 10% din pământ, s-a format Luna . Ca urmare, cea mai mare parte a materiei obiectului impactat și o parte a materiei din mantaua pământului au fost aruncate în orbita apropiată a Pământului. Proto-luna s-a adunat din aceste fragmente și a început să orbiteze cu o rază de aproximativ 60.000 km. Ca urmare a impactului, Pământul a primit o creștere bruscă a vitezei de rotație, făcând o revoluție în 5 ore și o înclinare vizibilă a axei de rotație. Degazarea și activitatea vulcanică au creat prima atmosferă de pe Pământ. Condensarea vaporilor de apă, precum și gheața de la cometele care se ciocnesc cu Pământul , au format oceanele.
De sute de milioane de ani, suprafața planetei s-a schimbat constant, continentele s-au format și s-au rupt. Ei au migrat pe suprafață , uneori unindu-se pentru a forma un supercontinent . Cu aproximativ 750 de milioane de ani în urmă, supercontinentul Rodinia , cel mai vechi cunoscut, a început să se despartă. Mai târziu, de la 600 la 540 de milioane de ani în urmă, continentele au format Pannotia și în cele din urmă Pangea , care s-au destrămat acum 180 de milioane de ani.
Epoca modernă de gheață a început cu aproximativ 40 de milioane de ani și apoi sa intensificat la sfârșitul Pliocenului . Regiunile polare au suferit de atunci cicluri repetate de glaciare și topire, repetă la fiecare 40-100 de mii de ani. Ultima ere glaciară a actualei ere glaciare s-a încheiat cu aproximativ 10.000 de ani în urmă.
Vârsta Pământului este timpul care a trecut de la formarea Pământului ca corp planetar independent. Conform datelor științifice moderne, vârsta Pământului este de 4,54 miliarde de ani (4,54⋅109 ani ± 1%) [ 10] [16] [17] . Aceste date se bazează pe datarea radiometrică a vârstei mostrelor de meteoriți ( condrite ) formate înainte de formarea planetelor [18] și corespund vârstei celor mai vechi eșantioane terestre și lunare.
După revoluția științifică și dezvoltarea metodelor de datare prin vârstă radiometrică, s-a dovedit că multe probe de minerale aveau o vechime de peste un miliard de ani. Cele mai vechi găsite până acum sunt mici cristale de zircon din Jack Hills din Australia de Vest - vârsta lor este de cel puțin 4404 milioane de ani. [19] [20] [21] Pe baza unei comparații între masa și luminozitatea Soarelui și a altor stele, s-a ajuns la concluzia că sistemul solar nu poate fi mult mai vechi decât aceste cristale. Nodulii bogati in calciu si aluminiu gasiti in meteoriti sunt cele mai vechi specimene cunoscute care s-au format in sistemul solar: au o vechime de 4567 milioane de ani, [22] [23] facand posibila stabilirea varstei sistemului solar si a unui nivel superior. legat de vârsta Pământului. Există o ipoteză că formarea Pământului a început la scurt timp după formarea nodulilor de calciu-aluminiu și a meteoriților. Deoarece nu se cunoaște momentul exact al formării Pământului și diverse modele dau discrepanțe de la câteva milioane la 100 de milioane de ani, vârsta exactă a planetei este dificil de determinat. În plus, este dificil să se determine vârsta absolut exactă a celor mai vechi roci care vin la suprafața Pământului, deoarece sunt compuse din minerale de diferite vârste.
Istoria vieții pe Pământ a început odată cu apariția primei ființe vii – acum 3,7 miliarde de ani – și continuă până în zilele noastre. Asemănările dintre toate organismele indică prezența unui strămoș comun din care au descins toate celelalte ființe vii [24] .
Covoarele cianobacteriene și arheile au fost forma dominantă de viață la începutul eonului arhean și au reprezentat un pas uriaș de evoluție în acea perioadă [25] . Fotosinteza oxigenului , care a apărut cu aproximativ 2500 de milioane de ani în urmă, a dus în cele din urmă la oxigenarea atmosferei , care a început cu aproximativ 2400 de milioane de ani în urmă [26] . Cele mai vechi dovezi ale eucariotelor datează de acum 1850 de milioane de ani, deși este posibil să fi apărut mai devreme - diversificarea eucariotelor s-a accelerat când au început să folosească oxigenul în metabolism . Mai târziu, în urmă cu aproximativ 1700 de milioane de ani, au început să apară organisme pluricelulare cu celule diferențiate pentru a îndeplini funcții specializate [27] .
Cu aproximativ 1200 de milioane de ani în urmă au apărut primele alge , iar în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani, primele plante superioare [28] . Nevertebratele au apărut în perioada Ediacaran [29] iar vertebratele au apărut acum aproximativ 525 de milioane de ani în timpul exploziei cambriene [30] .
În perioada Permian , vertebratele mari au fost dominate de sinapside , posibili strămoși ai mamiferelor [31] , dar evenimentele de la dispariția Permian (acum 251 milioane de ani) au distrus 96% din toate speciile marine și 70% dintre speciile de vertebrate terestre, inclusiv sinapside [32] [33 ] . În perioada de recuperare după această catastrofă, arhozaurii au devenit cele mai comune vertebrate terestre și au deplasat terapsidele în Triasicul mijlociu [34] . La sfârșitul Triasicului, arhozaurii au dat naștere dinozaurilor care au dominat în perioada Jurasic și Cretacic [ 35] . Strămoșii mamiferelor la acea vreme erau mici animale insectivore [36] . După dispariția Cretacic-Paleogenă de acum 65 de milioane de ani, toți dinozaurii au dispărut [37] , lăsând în urmă o ramură evolutivă descendentă din ei - păsările . După aceea, mamiferele au început să crească rapid în dimensiune și diversitate , deoarece acum aproape nimeni nu a concurat cu ele [38] . Astfel de extincții în masă ar putea fi accelerat evoluția permițând noilor grupuri de organisme să se diversifice [39] .
Fosilele arată că plantele cu flori au apărut în Cretacicul timpuriu (acum 130 de milioane de ani) și probabil că au ajutat insectele polenizatoare să evolueze . Insectele sociale au apărut cam în același timp cu plantele cu flori. Deși ocupă doar o mică parte din „pedigree-ul” insectelor, în prezent reprezintă mai mult de jumătate din numărul lor total.
Oamenii sunt printre primele primate care au mers drept în urmă cu aproximativ 6 milioane de ani. Deși dimensiunea creierului strămoșilor lor a fost comparabilă cu cea a altor hominide , cum ar fi cimpanzeii , aceasta a început să crească în urmă cu 3 milioane de ani.
Primul eon din istoria Pământului, Catarhean, începe cu formarea Pământului și continuă până în eonul arhean, acum 3,8 miliarde de ani. [2] :145 Cele mai vechi roci găsite pe Pământ datează de la aproximativ 4,0 Ga, iar cel mai vechi cristal de zircon detritic din rocă este de aproximativ 4,4 Ga, [40] [41] [42] la scurt timp după formarea scoarței terestre și a Pământul însuși. Ipoteza impactului gigant pentru formarea Lunii afirmă că la scurt timp după formarea crustei inițiale, proto-Pământul s-a ciocnit cu o protoplanetă mai mică, în urma căreia o parte a mantalei și a crustei a fost aruncată în spațiu și Luna a fost aruncată. creată. [43] [44] [45]
Folosind metoda de numărare a craterelor pe alte corpuri cerești, se poate concluziona că perioada de impact intens al meteoriților, numită bombardamentul greu târziu , a fost acum aproximativ 4,1 miliarde de ani și s-a încheiat cu aproximativ 3,8 miliarde de ani în urmă, la sfârşitul lui Catarhean. [46] În plus, a existat un vulcanism puternic din cauza fluxului mare de căldură și a gradientului geotermal. [47] Cu toate acestea, studiile asupra cristalelor detritice de zircon de 4,4 Ga au arătat că acestea au intrat în contact cu apa lichidă, sugerând că planeta avea deja oceane și mări la acel moment. [40]
Până la începutul Arheanului, Pământul devenise foarte rece. Majoritatea formelor de viață moderne nu ar fi putut supraviețui într-o atmosferă primordială lipsită de oxigen și strat de ozon. Cu toate acestea, se crede că viața primordială a evoluat la începutul Archeanului, cu o fosilă candidată datată la aproximativ 3,5 Ga. [48] Unii oameni de știință cred chiar că viața poate să fi început încă din Catarhean, încă de acum 4,4 miliarde de ani, posibil conservată în perioada târzie a bombardamentelor puternice în gurile hidrotermale de sub suprafața Pământului. [49]
Satelitul natural relativ mare al Pământului, Luna, este mai mare în raport cu planeta sa decât orice alt satelit din sistemul solar. [aproximativ. 1] În timpul programului Apollo , roci au fost aduse pe Pământ de pe suprafața Lunii. Datarea radiometrică a acestor roci a arătat că Luna are o vechime de 4,53 ± 0,01 miliarde de ani [52] și a apărut la cel puțin 30 de milioane de ani după formarea sistemului solar. [53] Noi dovezi sugerează că Luna s-a format chiar mai târziu, acum 4,48 ± 0,02 miliarde de ani, sau 70-110 milioane de ani după originea sistemului solar. [54]
Teoriile despre formarea Lunii ar trebui să explice formarea sa târzie, precum și următoarele fapte. În primul rând, Luna are o densitate scăzută (de 3,3 ori mai mare decât cea a apei, comparativ cu cea a Pământului 5,5 [55] ) și un miez metalic mic. În al doilea rând, practic nu există apă sau alte substanțe volatile pe Lună. În al treilea rând, Pământul și Luna au aceleași semnături izotopice ale oxigenului (abundența relativă a izotopilor de oxigen). Dintre teoriile care au fost propuse pentru a explica aceste fapte, doar una a fost acceptată pe scară largă: ipoteza impactului gigant sugerează că Luna a luat ființă ca urmare a unui obiect de dimensiunea lui Marte care a lovit proto-Pământul într-un impact spectaculos. [1] :256 [56] [57]
Ciocnirea acestui obiect, numit uneori Theia , [53] cu Pământul a eliberat de aproximativ 100 de milioane de ori mai multă energie decât impactul care a provocat dispariția dinozaurilor. Acest lucru a fost suficient pentru a evapora unele dintre straturile exterioare ale Pământului și pentru a topi ambele corpuri. [56] [1] :256 O parte a mantalei a fost aruncată pe orbită în jurul Pământului. Această ipoteză prezice de ce Luna a fost lipsită de material metalic [58] și explică compoziția sa neobișnuită. [59] Materia aruncată pe orbită în jurul Pământului s-ar putea condensa într-un singur corp în câteva săptămâni. Sub influența propriei gravitații, materialul ejectat a căpătat o formă sferică și s-a format Luna. [60]
Convecția mantalei care conduce astăzi tectonica plăcilor , este rezultatulcăldură din interiorul Pământului la suprafața acestuia. [61] :2 Implica crearea plăcilor tectonice solide pe crestele oceanice . Aceste plăci sunt erodate prin subducție în mantau în zonele de subducție . La începutul Archeanului (aproximativ 3,0 Ga), mantaua era mult mai fierbinte decât este astăzi, probabil în jurul valorii de 1600°C, [62] :82 adică, convecția în mantaă era mai rapidă. Prin urmare, un proces similar cu tectonica modernă a plăcilor trebuie să se fi produs și mai rapid. Este probabil ca în timpul Catarhean și Archean, au existat mai multe zone de subducție și, prin urmare, plăcile tectonice au fost mai mici. [1] :258
Crusta originală care s-a format pe suprafața Pământului odată cu prima solidificare a dispărut complet din cauza acestei tectonici rapide a plăcilor din Katarchae și a impactului intens al bombardamentelor puternice târzii. Cu toate acestea, se crede că ar fi avut o compoziție bazaltică , precum crusta oceanică de astăzi, deoarece diferențierea crustalei nu avusese încă loc. [1] :258 Primele zone mari de scoarță continentală , care sunt produsul diferențierii elementelor ușoare ca urmare a topirii parțiale în scoarța inferioară, au apărut la sfârșitul Catarheanului, aproximativ 4,0 Ga. Ceea ce a rămas din aceste prime mici continente se numesc cratoni . Aceste părți ale scoarței Catarhean târziu și Archeanul timpuriu formează nucleele în jurul cărora au crescut continentele astăzi. [63]
Cele mai vechi roci de pe Pământ se găsesc în Cratonul nord-american din Canada. Acestea sunt tonalite vechi de aproximativ 4,0 miliarde de ani. Au urme de expunere la temperaturi ridicate, precum și boabe sedimentare care au fost rotunjite de eroziune în timp ce se deplasează prin apă, ceea ce este o dovadă a existenței râurilor și a mărilor la acea vreme. [64] Cratoanele constau în principal din două tipuri alternante de terrane . Primele așa-numite centuri de piatră verde constau din roci sedimentare metamorfozate de grad scăzut. Aceste „roci verzi” sunt similare cu depozitele găsite astăzi în tranșeele oceanice deasupra zonei de subducție. Din acest motiv, rocile verzi sunt uneori considerate ca dovezi de subducție în Arheean. Al doilea tip este un complex de roci magmatice acide. Aceste roci sunt în principal de tip tonalit , trondhjemite sau granodiorit , asemănătoare ca compoziție cu granitul (de aceea astfel de terase sunt numite TTG-terrane). Complexele TTG sunt considerate relicve ale primei cruste continentale, formate ca urmare a topirii parțiale în bazalt. [65] :Capitolul 5
Se spune adesea că Pământul avea trei atmosfere. Prima atmosferă capturată din nebuloasa solară a constat din elementele ușoare (atmofile) ale nebuloasei solare, în principal hidrogen și heliu. Combinația dintre vântul solar și căldura pământului a dus la pierderea atmosferei, rezultând că atmosfera conține în prezent relativ mai puține dintre aceste elemente în comparație cu spațiul cosmic [15] . A doua atmosferă s-a format ca urmare a coliziunii și a activității vulcanice ulterioare. Această atmosferă avea o mulțime de gaze cu efect de seră, dar puțin oxigen [1] :256 . În cele din urmă, o a treia atmosferă bogată în oxigen a apărut când bacteriile au început să producă oxigen cu aproximativ 2,8 miliarde de ani în urmă [66] :83–84,116–117 .
În modelele timpurii ale formării atmosferei și oceanului, a doua atmosferă s-a format ca urmare a degazării substanțelor volatile din interiorul Pământului. Acum se consideră mai probabil ca multe dintre substanțele volatile să fi fost produse în timpul acreției printr-un proces cunoscut sub numele de degazare prin coliziune , în care corpurile care se ciocnesc se vaporizează la impact. Prin urmare, oceanul și atmosfera au început să se formeze de îndată ce s-a format Pământul [67] . Noua atmosferă conținea probabil vapori de apă, dioxid de carbon, azot și cantități mici de alte gaze [68] .
Planetezimal la o distanță de 1 unitate astronomică (UA), distanța Pământului față de Soare poate să nu fie favorabilă existenței apei pe Pământ, deoarece nebuloasa solară era prea fierbinte pentru gheață și ar dura prea mult pentru roci. a se hidrata în vapori de apă [67] [69] . Apa trebuie să fi fost livrată de meteoriți din centura exterioară de asteroizi și de niște embrioni planetari mari la mai mult de 2,5 UA distanță. e. [67] [70] Este posibil ca și cometele să fi contribuit. Deși majoritatea cometelor orbitează astăzi mai departe de Soare decât Neptun, simulările computerizate arată că inițial au fost o apariție mult mai frecventă în sistemul solar interior [64] :130-132 .
Pe măsură ce planeta s-a răcit, s-au format nori. Ploaia a creat oceanele. Dovezi recente sugerează că oceanele au început să se formeze încă de acum 4,4 miliarde de ani [40] . Până la începutul Archeanului, ei acoperiseră deja Pământul. Această formare timpurie a fost dificil de explicat din cauza unei probleme cunoscute sub numele de paradoxul slab al soarelui tânăr . Stelele devin mai strălucitoare pe măsură ce îmbătrânesc, iar în timpul formării Pământului, Soarele a emis doar 70% din energia sa actuală. Multe modele prevăd că Pământul va fi acoperit de gheață [71] [67] . Soluția este probabil că în atmosferă exista suficient dioxid de carbon și metan pentru a crea un efect de seră. Vulcanii au produs dioxid de carbon, iar microbii timpurii au produs metan. Un alt gaz cu efect de seră, amoniacul, a fost emis de vulcani, dar a fost distrus rapid de radiațiile ultraviolete [66] :83 .
Unul dintre motivele interesului pentru atmosfera timpurie și ocean este că ele formează condițiile pentru apariția vieții. Există multe modele, dar puțin acord cu privire la modul în care viața a apărut din substanțele chimice nevii. Sistemele chimice care au fost create în laboratoare sunt încă în urmă cu complexitatea minimă pentru un organism viu. [72] [73]
Primul pas în apariția vieții ar fi putut fi reacțiile chimice care creează mulți dintre compușii organici simpli , inclusiv acizii nucleici și aminoacizii , care sunt elementele de bază ale vieții. Un experiment realizat de Stanley Miller și Harold Urey în 1953 a arătat că astfel de molecule se pot forma într-o atmosferă saturată cu apă, metan, amoniac și hidrogen folosind o scânteie electrică care imită efectul fulgerului. [74] Deși compoziția atmosferei Pământului a diferit probabil de cea folosită de Miller și Urey, experimentele ulterioare cu o compoziție mai realistă au reușit, de asemenea, să sintetizeze molecule organice. [75] Recent, simulările pe computer au arătat că moleculele organice s-ar fi putut forma în discul protoplanetar înainte de formarea Pământului. [76]
Următoarea etapă în originea vieții poate fi decisă de cel puțin unul dintre cele trei puncte de plecare posibile: auto-reproducere - capacitatea unui organism de a produce descendenți foarte asemănători cu el însuși; metabolism - capacitatea de a se hrăni și de a se reface; și membranele celulare — permițând consumul alimentelor și excretarea deșeurilor, dar împiedicând pătrunderea substanțelor nedorite. [77]
Redare mai întâi: lumea ARNChiar și cei mai simpli membri ai celor trei domenii ale vieții de astăzi folosesc ADN -ul pentru a-și scrie „rețetele” în memoria genetică și un set complex de molecule de ARN și proteine pentru a „citi” acele instrucțiuni și a le folosi pentru a crește, a menține și a se reproduce.
Descoperirea că anumite tipuri de molecule de ARN, numite ribozime , pot cataliza atât auto-replicarea, cât și construcția proteinelor a condus la ipoteza că formele timpurii de viață s-au bazat exclusiv pe ARN. [78] Ei ar putea forma o lume ARN care să fie indivizi, nu specii , iar mutațiile și transferurile orizontale de gene ar însemna că urmașii din fiecare generație ar avea foarte probabil genomuri diferite de cele ale părinților lor. [79] ARN-ul a fost înlocuit mai târziu cu ADN, care este mai stabil și, prin urmare, se pot construi genomi mai lungi, extinzând gama de posibilități pe care le poate avea un singur organism. [80] Ribozimele rămân principalele componente ale ribozomului , „fabrica de proteine” a celulei moderne. [81]
În ciuda faptului că moleculele de ARN autoreplicabile scurte au fost obținute artificial în laborator, [82] au apărut îndoieli că sinteza ARN non-biologică este posibilă în natură. [83] [84] [85] Este posibil ca primele ribozime să fi fost formate din cei mai simpli acizi nucleici, cum ar fi , TNA și GNA , mai târziu ar fi înlocuiți cu ARN [86] [87] Au fost propuși și alți replicatori do-ARN, inclusiv cristale [88] :150 și chiar sisteme cuantice. [89]
În 2003, s-a sugerat că un precipitat poros de sulfuri metalice ar facilita sinteza ARN la temperaturi de aproximativ 100 °C și la presiunea fundului oceanului în apropierea gurilor hidrotermale. În această ipoteză, membranele lipidice vor apărea ca ultima dintre componentele majore ale celulei, iar până atunci, protocelulele se vor limita la utilizarea porilor. [90]
Metabolismul în primul rând: lumea fierului-sulfuluiO altă ipoteză de lungă durată este că prima viață este formată din molecule de proteine. Aminoacizii , elementele de bază ale proteinelor, sunt ușor de sintetizat în condiții prebiotice plauzibile, la fel ca și peptidele mici (polimeri ai aminoacizilor) care fac catalizatori buni. [91] :295–297 O serie de experimente din 1997 au arătat că aminoacizii și peptidele pot fi formate în prezența monoxidului de carbon și a hidrogenului sulfurat cu sulfură de fier și sulfură de nichel ca catalizatori. Majoritatea pașilor pentru a le crea necesită o temperatură de aproximativ 100°C și o presiune moderată, deși o etapă necesită 250°C și o presiune echivalentă cu cea care există la 7 km sub pământ. sinteza proteinelor auto- susținută ar fi putut avea loc în apropierea hidrotermale [92]
Dificultatea cu metabolismul ca prim pas este de a găsi o modalitate prin care organismele se pot dezvolta. Incapabile să se reproducă, agregările de molecule trebuie să aibă „genomi compoziți” (contoare de specii moleculare în agregare) ca țintă a selecției naturale. Cu toate acestea, modelele recente arată că un astfel de sistem nu poate evolua ca răspuns la selecția naturală. [93]
Membrane First: The Lipid WorldS-a sugerat că, probabil, primul pas important au fost „bulele” cu pereți dubli de lipide , precum cele care formează membranele exterioare ale celulelor. [94] Experimentele care au simulat condițiile Pământului timpuriu au demonstrat formarea lipidelor și că acestea pot forma spontan „bule” auto-replicatoare ale lipozomilor cu pereți dubli . Deși în principiu nu sunt purtători de informații precum acizii nucleici, ei pot fi supuși selecției naturale de-a lungul vieții și reproducerii lor. Ulterior, acizii nucleici, cum ar fi ARN-ul, se pot forma mai ușor în interiorul lipozomilor decât dacă ar fi în exterior. [95]
Teoria argileiUnele argile, în special montmorillonitul , au proprietăți care le fac acceleratoare plauzibile pentru apariția lumii ARN: ele cresc prin auto-replicarea structurii lor cristaline și sunt supuse unui analog al selecției naturale (cum ar fi argila „rocă”, care crește. mai rapid într-un anumit mediu și devine rapid dominant) și poate cataliza și formarea moleculelor de ARN. [96] Deși această idee nu a câștigat consens științific, ea are încă susținători activi. [97] :150–158 [88]
Cercetările din 2003 au arătat că montmorillonitul poate accelera, de asemenea, conversia acizilor grași în bule și că bulele pot încapsula ARN adăugat în argilă. Prin absorbția de lipide suplimentare, veziculele pot crește și se pot diviza. Procese similare ar fi putut ajuta la formarea primelor celule. [98]
O ipoteză similară prezintă argile bogate în fier autoreplicabile ca precursori pentru nucleotide, lipide și aminoacizi. [99]
Ultimul strămoș comunDin multe protocelule diferite, se crede că o singură linie a supraviețuit. Datele disponibile indică faptul că Ultimul strămoș universal universal filogenetic (LUCA) a trăit la începutul eonului arhean, posibil cu 3,5 Ga sau mai devreme. [100] [101] Această celulă LUCA este strămoșul tuturor viețuitoarelor moderne de pe Pământ. Era probabil o procariotă , care poseda o membrană celulară și probabil ribozomi, dar fără nucleu sau organele membranare, cum ar fi mitocondriile sau cloroplastele. Ca toate celulele moderne, a folosit ADN-ul ca cod genetic, ARN-ul pentru a transmite informații și sinteza proteinelor și enzimelor pentru a cataliza reacțiile. Unii oameni de știință cred că în loc de un singur organism care a fost ultimul strămoș comun universal, au existat populații de organisme care au schimbat gene folosind transferul orizontal de gene . [100]
Proterozoicul a durat de la 2,5 miliarde până la 542 milioane de ani în urmă. [2] :130 În această perioadă de timp, cratoanele au crescut până la continentele de dimensiuni moderne. Cea mai importantă schimbare a fost apariția unei atmosfere bogate în oxigen. Viața și-a făcut drum de la procariote la eucariote și forme multicelulare. Conform uneia dintre ipotezele răspândite, în Proterozoic au avut loc mai multe glaciații puternice, numite Pământ bulgăre de zăpadă . După ultimul Pământ bulgăre de zăpadă în urmă cu aproximativ 600 de milioane de ani, evoluția vieții pe Pământ se accelerează. Cu aproximativ 580 de milioane de ani în urmă ( biota Ediacaran ) se formează condiţiile pentru explozia cambriană .
Primele celule au absorbit energie și alimente din mediul din jurul lor. Au folosit fermentația , descompunerea compușilor mai complecși în compuși mai puțin complecși cu mai puțină energie și au folosit energia eliberată pentru a crește și a se reproduce. Fermentarea poate avea loc numai într-un mediu anaerob (fără oxigen). Apariția fotosintezei a permis celulelor să-și producă propria hrană. [102] :377
Cea mai mare parte a vieții care acoperă suprafața Pământului depinde direct sau indirect de fotosinteză. Cea mai comună formă, fotosinteza oxigenului, transformă dioxidul de carbon, apa și lumina soarelui în alimente. Acest proces transformă energia luminii solare în molecule bogate în energie, cum ar fi ATP , care furnizează apoi energia pentru a produce zahăr. Pentru a furniza electroni în circulație, hidrogenul este extras din apă, aruncând oxigenul ca produs secundar. [103] Unele organisme, inclusiv bacteriile violete și bacteriile verzi cu sulf , folosesc o formă de fotosinteză fără oxigen. În loc de hidrogen, aceste organisme extrag donatori de electroni din apă , cum ar fi hidrogenul sulfurat , sulful și fierul . Astfel de organisme se limitează în mare parte la a trăi în medii extreme, cum ar fi izvoarele termale și gurile hidrotermale. [102] :379–382 [104]
Cele mai simple forme anoxice au apărut în urmă cu aproximativ 3,8 miliarde de ani, la scurt timp după apariția vieții. Momentul de apariție a fotosintezei oxigenului este mai controversat, cu siguranță a apărut cu aproximativ 2,4 miliarde de ani în urmă, dar unii cercetători împing timpul apariției sale la 3,2 miliarde de ani. [103] Mai târziu, „productivitatea globală a crescut probabil cu cel puțin două sau trei ordine de mărime”. [105] [106] Cele mai vechi rămășițe ale formelor de viață producătoare de oxigen sunt stromatolitele fosile . [105] [106] [107]
În primul rând, oxigenul eliberat a fost legat de calcar, fier și alte minerale. Fierul oxidat apare ca un strat roșu în straturile geologice și se formațiuniAceste straturi s-au format din abundență în perioada Sideriana (între 2500 și 2300 Ma) [2] . Când majoritatea mineralelor libere au fost oxidate, oxigenul începe în sfârșit să se acumuleze în atmosferă. Deși fiecare celulă produce doar o cantitate mică de oxigen, metabolismul combinat din multe celule transformă atmosfera Pământului în starea actuală pe o perioadă lungă de timp. Era a treia atmosferă terestră. [108] :50–51 [66] :83–84,116–117
Sub influența radiațiilor ultraviolete, o parte din oxigen este transformat în ozon, care este colectat într-un strat aproape de vârful atmosferei. Stratul de ozon absoarbe o mare parte din radiația ultravioletă care trecea liber prin atmosferă. Acest lucru a permis celulelor să colonizeze suprafețele oceanelor și, în cele din urmă, să aterizeze. Fără stratul de ozon, radiațiile ultraviolete ar bombarda pământul și marea și ar provoca niveluri nesustenabile de mutație în celule. [109] [64] :219–220
Fotosinteza a produs un alt efect important. Oxigenul era toxic și multe forme de viață de pe Pământ probabil s-au dispărut atunci când nivelul de oxigen a crescut vertiginos în ceea ce este cunoscut sub numele de catastrofa oxigenului. Formele rezistente au supraviețuit și au prosperat, iar unele au evoluat capacitatea de a folosi oxigenul, stimulând metabolismul și obținând mai multă energie din aceeași cantitate de hrană. [109]
Ca urmare a evoluției naturale , Soarele a dat din ce în ce mai multă lumină în Archean și Proterozoic, luminozitatea Soarelui crește cu 6% la fiecare miliard de ani. [64] :165 Ca urmare, Pământul a început să primească mai multă căldură de la Soare în Proterozoic. Cu toate acestea, Pământul nu se încălzește. În schimb, înregistrările geologice arată că Pământul s-a răcit semnificativ în timpul Proterozoicului timpuriu. Depozitele glaciare găsite în Africa de Sud datează de la 2,2 Ga, cu măsurători paleomagnetice indicând poziția lor în regiunea Ecuatorului . Astfel, glaciația cunoscută sub numele de glaciația huroniană ar fi putut fi globală. Unii oameni de știință sugerează că această epocă glaciară proterozoică și ulterioară au fost atât de severe încât planeta a fost complet înghețată de la poli până la ecuator. Această ipoteză se numește Snowball Earth. [110]
O epocă glaciară cu aproximativ 2,3 miliarde de ani în urmă ar fi putut fi cauzată de o creștere a concentrației de oxigen din atmosferă, ceea ce a dus la o scădere a metanului (CH 4 ) din atmosferă. Metanul este un gaz cu efect de seră puternic, dar reacționează cu oxigenul pentru a forma CO 2 , un gaz cu efect de seră mai puțin eficient. [64] :172 Când oxigenul liber a apărut în atmosferă, concentrația de metan putea scădea brusc, ceea ce era suficient pentru a combate efectul creșterii fluxului de căldură de la Soare. [111]
Taxonomia modernă clasifică viața în trei domenii. Momentul acestor domenii este incert. Bacteriile au fost probabil primele care s-au separat de alte forme de viață (uneori numite Neomura ), dar această presupunere este discutabilă. La scurt timp după aceea, acum 2 miliarde de ani, [112] Neomura s-a împărțit în arhei și eucariote. Celulele eucariote (eucariote) sunt mai mari și mai complexe decât celulele procariote (bacterii și arhee), iar originea acestei complexități devine abia acum cunoscută.
Cam în aceeași perioadă a apărut și primul proto-mitocondrie. O celulă bacteriană înrudită cu Rickettsia modernă [113] care, ca urmare a evoluției, a dobândit posibilitatea metabolismului oxigenului , a intrat într-o celulă procariotă mare, căreia îi lipsea această posibilitate. Poate că o celulă mare a încercat să digere una mai mică, dar nu a reușit (poate că acest lucru se datorează dezvoltării protecției la victimă). Celula mai mică ar fi încercat să o paraziteze pe cea mai mare. În orice caz, celula mai mică a supraviețuit în cea mai mare. Folosind oxigen, metabolizează deșeurile din celula mare și produce mai multă energie. O parte din acest exces de energie este returnat gazdei. Celula mai mică se înmulțește în interiorul celei mai mari. Curând, s-a dezvoltat o simbioză stabilă între celulele mari și cele mici din el. De-a lungul timpului, celula gazdă a dobândit unele dintre genele celulei mai mici, iar cele două specii au devenit dependente una de cealaltă: celula mare nu poate exista fără energia produsă de celula mică, care la rândul ei nu poate supraviețui fără materialele furnizate de celula mare. celulă. Întreaga celulă este acum considerată un singur organism , iar celulele mici sunt clasificate ca organele și sunt numite mitocondrii . [114]
Un caz similar a avut loc atunci când o cianobacterie fotosintetică [115] a invadat o celulă heterotrofă mare și a devenit un cloroplast . [108] :60–61 [116] :536–539 Probabil ca urmare a acestor modificări, o linie de celule capabile de fotosinteză s-a separat de alte eucariote în urmă cu mai bine de 1 miliard de ani. Probabil că au existat mai multe astfel de evenimente de incluziune. Pe lângă aceste teorii endosimbiotice bine stabilite ale originii celulare a mitocondriilor și a cloroplastei, există teorii conform cărora celulele au invadat peroxizomii , spirochetele în cili și flageli și că, posibil, virușii ADN au invadat nucleul celular [117] , [117] , [ 117]. 118] deși niciuna dintre acestea nu a fost acceptată pe scară largă. [119]
Arheele, bacteriile și eucariotele continuă să crească în diversitate și să devină mai complexe și mai bine adaptate la mediul lor. Fiecare domeniu este împărțit în mod repetat în mai multe linii, dar se știe puțin despre istoria arheilor și a bacteriilor. Aproximativ 1,1 Ga, s-a format supercontinentul Rodinia . [120] [121] Liniile de plante, animale și ciuperci s-au dezintegrat, deși încă existau ca celule unice. Unii dintre ei trăiau în colonii și treptat a început să aibă loc o diviziune a muncii, de exemplu, celulele periferice au început să îndeplinească roluri diferite de cele îndeplinite de celulele interne. Deși diferența dintre o colonie cu celule specializate și un organism multicelular nu este întotdeauna clară, în urmă cu aproximativ 1 miliard de ani [122] au apărut primele plante pluricelulare, probabil algele verzi. [123] Poate cu aproximativ 900 de milioane de ani în urmă [116] :488 au apărut primele animale multicelulare.
La început, probabil semănau cu bureții moderni , care au celule totipotente care își permit să fie reasamblate atunci când organismul este distrus. [116] :483-487 Când diviziunea muncii în toate liniile de organisme multicelulare a fost finalizată, celulele devin mai specializate și mai dependente unele de altele, celula izolată moare.
După ce teoria plăcilor tectonice a fost stabilită în jurul anului 1960, geologii au început să reconstituie mișcările și pozițiile continentelor în trecut. Acest lucru s-a dovedit a fi destul de ușor de făcut până la o perioadă de acum 250 de milioane de ani, când toate continentele au fost fuzionate în supercontinentul Pangea . La reconstrucția epocilor anterioare, nu este posibil să ne bazăm pe asemănarea evidentă a liniilor de coastă sau pe vârsta scoarței oceanice, ci doar pe observațiile geologice și datele paleomagnetice. [64] :95
Au existat perioade de-a lungul istoriei Pământului în care masele continentale s-au unit pentru a forma un supercontinent . După aceea, supercontinentul s-a destrămat și noile continente s-au separat. Această repetare a evenimentelor tectonice se numește ciclul Wilson . Cu cât mai înapoi în timp, cu atât este mai dificilă interpretarea datelor. Cel puțin este clar că în urmă cu aproximativ 1000-830 de milioane de ani, majoritatea maselor continentale au fost unite în supercontinentul Rodinia. [124] Rodinia nu este primul supercontinent. S-a format ~1,0 Ga prin acumularea și ciocnirea fragmentelor din destrămarea unui supercontinent mai vechi numit Nuna sau Columbia, care a format 2,0-1,8 Ga. [125] [126] Aceasta înseamnă că un proces de tectonică a plăcilor similar cu cel de astăzi a fost probabil activ și în Proterozoic.
După prăbușirea Rodinium în urmă cu aproximativ 800 de milioane de ani, este posibil ca continentele să se fi reunit acum aproximativ 550 de milioane de ani. Supercontinentul ipotetic este uneori denumit Pannotia sau Vendia. Dovadă în acest sens este faza de coliziune continentală cunoscută sub numele de orogeneza panafricană, care a reunit masele continentale din Africa actuală, America de Sud, Antarctica și Australia. Cu toate acestea, este foarte probabil ca agregarea maselor continentale să nu fi fost completă, deoarece continentul numit Laurentia (în general, America de Nord de astăzi) începuse deja să se despartă cu aproximativ 610 milioane de ani în urmă. Cel puțin, există certitudinea că până la sfârșitul Proterozoicului, principalele mase continentale erau situate în jurul polului sud. [127]
La sfârșitul Proterozoicului, au existat cel puțin două perioade de glaciare globală a Pământului, atât de severe încât suprafața oceanului ar fi putut fi complet înghețată. Acest lucru s-a întâmplat în jurul anilor 710 și 640 Ma, la Criogenie . [128] Aceste glaciații severe sunt mai greu de explicat decât Pământul bulgăre de zăpadă din Proterozoic timpuriu. Majoritatea paleoclimatologilor cred că perioadele reci au fost asociate cu formarea supercontinentului Rodinia. Deoarece Rodinia era situată la ecuator, rata intemperiilor chimice a crescut și dioxidul de carbon (CO 2 ) a fost îndepărtat din atmosferă. Deoarece CO 2 este un gaz cu efect de seră important, clima se răcește în întreaga lume. De asemenea, în timpul Pământului Snowball, o mare parte a suprafeței continentale a fost acoperită cu permafrost, care a redus din nou intemperii chimice, ducând la sfârșitul glaciației. O ipoteză alternativă este că a fost eliberat suficient dioxid de carbon prin activitatea vulcanică pentru a provoca un efect de seră și pentru a crește temperaturile globale. [129] Aproximativ în același timp, a avut loc o creștere a activității vulcanice ca urmare a prăbușirii Rodiniei.
Criogenia a fost urmată de perioada Ediacaran, care se caracterizează prin dezvoltarea rapidă a noilor forme de viață multicelulare. [130] Nu este clar dacă există o legătură între sfârșitul erelor glaciare globale și creșterea diversității vieții, dar această coincidență nu pare să fie întâmplătoare. Noile forme de viață, numite biota ediacarană , erau mai mari și mai diverse ca niciodată. Deși taxonomia majorității formelor de viață ale biotei Ediacaran este neclară, unele dintre ele au fost strămoșii speciilor moderne. [131] O dezvoltare importantă a fost apariția celulelor musculare și nervoase. Niciuna dintre fosilele Ediacaran nu avea părți dure ale corpului, cum ar fi scheletele. Au apărut pentru prima dată la granița dintre Proterozoic și Fanerozoic sau perioadele Ediacaran și Cambrian.
Ediacaran biotaBiota Ediacaran sau Biota Vendiană este o faună de organisme fosile care au locuit Pământul în perioada Ediacaran (acum aproximativ 635-542 milioane de ani).
Toți trăiau în mare. Cele mai multe dintre ele diferă puternic de toate celelalte creaturi vii cunoscute în prezent și sunt organisme misterioase, cu corp moale, în mare parte sesile, cu o structură tubulară (și de obicei ramificată). După forma lor, ele sunt împărțite în simetrice radial (în formă de disc, în formă de pungă) și bilateral simetrice cu o schimbare (asemănătoare cu saltelele, crengile de copaci, pene). Termenul colectiv „Vendobionts” [132] a fost propus pentru astfel de creaturi ; dar poziţia lor sistematică rămâne neclară. Potrivit multor paleontologi [133] , sunt animale pluricelulare , dar aparținând unor tipuri complet dispărute și nu au lăsat descendenți. În acest caz, ele sunt printre cele mai vechi creaturi multicelulare găsite (vezi și explozia Cambriană ).
Pe de altă parte, unii dintre reprezentanții de mai târziu ai biotei Ediacaran ( Kimberella , Cloudina ) nu sunt ca restul și sunt probabil moluște și polihete primitive . Cu toate acestea, gradul relației lor cu vendobionts este necunoscut.
Toți reprezentanții biotei Ediacaran arată mult mai primitiv în comparație cu animalele din perioada cambriană următoare ; dar încercările de a găsi printre ei strămoșii majorității tipurilor de animale cambriene (artropode, vertebrate, celenterate etc.) nu au avut încă succes.
Reprezentanții biotei Ediacaran au apărut la scurt timp după topirea ghețarilor extinsi la sfârșitul criogenianului , dar s-au răspândit abia mai târziu, cu aproximativ 580 de milioane de ani în urmă. S-au stins aproape simultan cu începutul exploziei cambriene , ale cărei animale, se pare, au înlocuit biota ediacarană. Cu toate acestea, ocazional se găsesc fosile asemănătoare cu cele Ediacarane chiar și până la mijlocul Cambrianului (acum 510-500 de milioane de ani) - dar acestea sunt, în cel mai bun caz, doar rămășițe ale unor ecosisteme cândva înfloritoare [134] .
Fanerozoicul este perioada principală a existenței vieții pe Pământ. Este format din trei epoci: Paleozoic , Mezozoic și Cenozoic . [4] Acesta este un moment în care formele de viață multicelulare s-au diversificat semnificativ în aproape fiecare organism cunoscut astăzi. [135]
Era paleozoică (care înseamnă: era vechilor forme de viață) a fost prima și cea mai lungă eră a fanerozoicului, cu o durată de la 542 la 251 milioane de ani. [4] În timpul Paleozoicului, au apărut multe grupuri moderne de creaturi vii. Viața a colonizat pământul, mai întâi plantele, apoi animalele. Viața s-a dezvoltat de obicei lent. Uneori, însă, apar apariții bruște de noi specii sau dispariții în masă. Aceste explozii de evoluție sunt adesea declanșate de schimbări neașteptate ale mediului ca urmare a dezastrelor naturale, cum ar fi activitatea vulcanică, impactul meteoriților sau schimbările climatice.
Continentele care s-au format după destrămarea continentelor Pannotia și Rodinia la sfârșitul Proterozoicului se reunesc încet în timpul Paleozoicului. Acest lucru va duce în cele din urmă la faze de construcție a munților și va crea supercontinentul Pangea la sfârșitul Paleozoicului.
În perioada Cambriană (542-488 milioane de ani), rata de evoluție a vieții, înregistrată în resturile fosile, a crescut. [4] Apariția bruscă a multor specii, tipuri, forme noi în această perioadă se numește explozia Cambriană. Creșterea biodiversității în timpul exploziei cambriene a fost fără precedent și nu a mai fost văzută înainte sau de atunci. [64] :229 Având în vedere că formele de viață ediacarene erau încă destul de primitive și nu atât de adaptabile sistematicii moderne, la sfârșitul Cambrianului toate tipurile moderne erau deja prezente. Dezvoltarea unor părți dure ale corpului, cum ar fi scoici , schelete sau exoschelete la animale precum moluște , echinoderme , crinoide și artropode (cel mai cunoscut grup de artropode din Paleozoicul inferior sunt trilobiții ) a făcut ca astfel de forme de viață să fie păstrate și fosilizate . mai ușor decât în strămoșii lor proterozoici. Din acest motiv, se cunosc mult mai multe despre viața de după Cambrian decât despre perioadele mai vechi. Unele dintre aceste grupuri cambriene pot părea complexe și diferă semnificativ de viața modernă, cum ar fi Anomalocaris și Haikouichthys .
Primele vertebrate au apărut în Cambrian , inclusiv primii pești . [116] :357 O creatură care ar fi putut fi strămoșul peștelui, sau probabil strâns înrudit cu acesta, a fost Pikaia . Ea avea o notocordă primitivă, o structură care poate să fi devenit o coloană vertebrală . Primul pește cu fălci ( fălci ) a apărut la ordovician. Colonizarea de noi nișe a dus la creșterea dimensiunii corpurilor. Astfel, la începutul Paleozoicului, au apărut pești mari, precum placodermul gigant Dunkleosteus , care putea crește până la 7 metri lungime.
Diversitatea formelor de viață nu a crescut și mai mult din cauza unei serii de extincții în masă care sunt definite de unități biostratigrafice larg răspândite numite biomeri. [136] După fiecare eveniment de dispariție, zonele de raft au fost locuite de forme de viață similare care ar putea să nu se fi dezvoltat la fel de bine în altă parte. [137] Până la sfârșitul Cambrianului, trilobiții au atins cea mai mare diversitate și au dominat aproape toate ansamblurile de fosile. [138] :34 Granița dintre Cambrian și Ordovician (perioada următoare, 488-444 Ma) nu este asociată cu extincții majore cunoscute. [139] :3
Tectonica paleozoică, paleogeografie și climăLa sfârșitul Proterozoicului, supercontinentul Pannotia s-a rupt în câteva continente mai mici , Laurentia , Baltica , Siberia și Gondwana . [140] În perioada în care continentele se depărtează, se formează mai multă crustă oceanică ca urmare a activității vulcanice. Deoarece crusta vulcanică tânără este relativ fierbinte și mai puțin densă decât crusta oceanică mai veche, fundul oceanului se va ridica în astfel de perioade. Acest lucru face ca nivelul mării să crească. Astfel, în prima jumătate a Paleozoicului, suprafețe mari ale continentelor se aflau sub nivelul mării.
Clima paleozoicului timpuriu era mai caldă decât cea modernă, dar la sfârșitul ordovicianului a existat o scurtă eră glaciară în timpul căreia polul sud, unde se afla uriașul continent Gondwana, a fost acoperit cu ghețari. Urme de glaciare în această perioadă pot fi găsite doar pe rămășițele din Gondwana. În timpul erei de gheață în Ordovicianul târziu, au avut loc mai multe extincții în masă care au cauzat dispariția multor brahiopode , trilobiți, briozoare și corali. Aceste specii marine probabil nu au putut face față scăderii temperaturii apei mării. [141] După dispariția lor, au apărut noi specii mai diverse și mai bine adaptate. Au umplut nișele lăsate de specii dispărute.
Între 450 și 400 Ma, în timpul orogenezei caledoniene, continentele Laurentia și Baltica s-au ciocnit pentru a forma Laurasia (cunoscută și sub numele de Euroamerica). [142] Urme de centuri muntoase care au rezultat în urma acestei coliziuni pot fi găsite în Scandinavia, Scoția și nordul Apalașilor. În perioada Devoniană (416-359 Ma) [4] Gondwana și Siberia au început să se deplaseze spre Laurasia. Ciocnirea Siberiei și Laurasiei a dus la formarea Munților Urali , ciocnirea Gondwana cu Laurasia se numește orogeneza variscană sau hercinică în Europa și orogenezia Allegheny în America de Nord. Ultima etapă a avut loc în perioada Carboniferului (359–299 Ma) [4] și a dus la formarea ultimului supercontinent Pangea . [65]
Dezvoltare terenAcumularea de oxigen ca urmare a fotosintezei a dus la formarea stratului de ozon, care a absorbit cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete de la Soare. Astfel, organismele unicelulare care au ajuns la pământ erau mai puțin probabil să moară, iar procariotele au început să se înmulțească și s-au adaptat mai bine pentru a supraviețui în afara apei. Procariotele [143] au locuit probabil pământul încă de acum 2,6 miliarde de ani [144] înainte de apariția eucariotelor. Multă vreme, organismele multicelulare au lipsit pe uscat. Cu aproximativ 600 de milioane de ani în urmă, s-a format supercontinentul Pannotia, iar apoi, după 50 de milioane de ani, s-a dezintegrat. [145] Peștii, cele mai vechi vertebrate, au apărut în oceane cu aproximativ 530 de milioane de ani în urmă. [116] :354 Principalele plante cambrian-ordoviciane (probabil asemănătoare cu algele) și ciupercile au început să crească în apele de coastă și apoi au ajuns la uscat. [146] : 138–140 Cele mai vechi fosile de ciuperci și plante de pe uscat datează din 480-460 Ma, deși dovezile moleculare sugerează că ciupercile ar putea fi colonizat pământul încă 1 miliard de ani, iar plantele cu 700 de milioane de ani în urmă. [147] Ei locuiau inițial lângă malul apei. Apoi, mutațiile și schimbările au dus la continuarea colonizării acestui nou mediu. Nu se știe exact când au părăsit oceanul primele animale: cele mai vechi artropode bine dovedite au apărut pe uscat în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani, [148] posibil răspândindu-se și adaptându-se din ce în ce mai mult, datorită surselor uriașe de hrană oferite de plantele terestre. Există, de asemenea, dovezi anecdotice că artropodele ar fi putut apărea pe uscat încă de acum 530 de milioane de ani. [149]
Evoluția tetrapodelorLa sfârșitul perioadei Ordovician, acum 443 de milioane de ani, [4] au avut loc noi evenimente de extincție, posibil asociate cu erele glaciare. [141] Acum aproximativ 380-375 de milioane de ani, evoluția peștilor a dus la apariția primelor tetrapode. [150] Se presupune că aripioarele au evoluat în membre, ceea ce a permis primilor tetrapode să-și ridice capul din apă pentru a respira aer. Acest lucru le-a permis să trăiască în apă săracă în oxigen sau să alunge prada mică în ape puțin adânci. [150] Mai târziu, poate că au început să iasă pentru scurt timp pe pământ. În cele din urmă, unii dintre ei s-au adaptat atât de bine la viața pe uscat, încât au început să-și petreacă viața de adult pe uscat, întorcându-se în apă pentru a-și depune ouăle. Așa au apărut amfibienii . Cu aproximativ 365 de milioane de ani în urmă, a avut loc o altă extincție, probabil ca urmare a răcirii globale. [151] Plantele au dezvoltat semințe , ceea ce a accelerat foarte mult răspândirea lor pe pământ în acest moment (acum aproximativ 360 de milioane de ani). [152] [153]
Aproximativ 20 de milioane de ani mai târziu (acum 340 de milioane de ani [116] : 293–296 ), apar ouă amniotice care pot fi depuse pe uscat, oferind embrionilor tetrapozi o șansă mai mare de supraviețuire. Ca urmare, amnioții s-au separat de amfibieni. Alte 30 de milioane de ani mai târziu (acum 310 milioane de ani [116] :254–256 ) a existat o divizare în sinapside (inclusiv mamifere) și sauropside (inclusiv păsări și reptile). Alte grupuri de organisme continuă să se dezvolte, au apărut noi linii de pești, insecte, bacterii etc., dar există mai puține date în acest sens.
Extincția în masă a PermianuluiExtincția în masă a Permianului - cea mai mare extincție în masă din toate timpurile [154] - una dintre cele cinci extincții în masă , a format granița care separă perioade geologice precum Permian și Triasic și separă Paleozoicul de Mezozoic , aproximativ 251,4 milioane de ani [155] ] în urmă. Este una dintre cele mai mari catastrofe ale biosferei din istoria Pământului, care a dus la dispariția a 96% [33] din toate speciile marine și 70% din speciile de vertebrate terestre. Catastrofa a fost singura extincție în masă cunoscută a insectelor [156] , care a dus la dispariția a aproximativ 57% dintre genuri și 83% din speciile întregii clase de insecte. Din cauza pierderii unui astfel de număr și diversitate de specii, refacerea biosferei a durat o perioadă de timp mult mai mare în comparație cu alte catastrofe care au dus la dispariții [33] . Sunt în discuție modelele după care a procedat extincția [157] . Diverse școli științifice sugerează de la unul [155] la trei [158] șocuri de extincție.
Mezozoicul („viața de mijloc”) a durat de la 251 la 65,5 milioane de ani [4] . Este subdivizată în perioadele Triasic , Jurasic și Cretacic . Era a început cu evenimentul de extincție Permian-Triasic , cel mai mare eveniment de extincție în masă din înregistrarea fosilelor, 95% din speciile de pe Pământ au dispărut [159] și s-au încheiat cu evenimentul de extincție Cretacic-Paleogen care a distrus dinozaurii . S-ar putea ca extincția Permian-Triasic să fi fost cauzată de o combinație dintre erupția Capcanelor Siberiene , un impact de asteroid, gazeificarea hidratului de metan , fluctuațiile nivelului mării, o scădere dramatică a oxigenului oceanului. Viața a supraviețuit, iar în urmă cu aproximativ 230 de milioane de ani, dinozaurii s-au separat de strămoșii lor. [160] Evenimentul de extincție Triasic-Jurasic de acum 200 de milioane de ani a ocolit dinozaurii, [4] [161] și ei au devenit în curând grupul dominant de vertebrate. Și deși primele mamifere au apărut în această perioadă, ele erau probabil animale mici și primitive asemănătoare cu scorpii [116] :169 .
În jurul anului 180 Ma, Pangea sa despărțit în Laurasia și Gondwana . Granița dintre dinozaurii aviari și non-aviari nu este clară, totuși, Archaeopteryx , considerată în mod tradițional una dintre primele păsări, a trăit în urmă cu aproximativ 150 de milioane de ani [162] . Cele mai vechi dovezi ale apariției plantelor cu flori (angiosperme) datează din perioada Cretacicului, aproximativ 20 de milioane de ani mai târziu (acum 132 de milioane de ani) [163] . Competiția cu păsările a condus mulți pterozauri la dispariție, iar dinozaurii erau probabil deja în declin când, în urmă cu 65 de milioane de ani, un asteroid de 10 km a lovit Pământul lângă Peninsula Yucatan , unde se află acum craterul Chicxulub . Această coliziune a eliberat cantități masive de particule și gaze în atmosferă , blocând accesul la lumina soarelui și împiedicând fotosinteza . Majoritatea animalelor mari, inclusiv dinozaurii, au dispărut [164] marcând sfârșitul erelor Cretacic și Mezozoic.
DinozauriDinozaurii sunt o superordine de vertebrate terestre care au dominat Pământul în timpul erei mezozoice timp de mai bine de 160 de milioane de ani, din perioada Triasic târziu (acum aproximativ 225 de milioane de ani [165] ) până la sfârșitul perioadei Cretacice (acum aproximativ 65 de milioane de ani ). ), când majoritatea acestora au început să se stingă la joncțiunea perioadelor Cretacic și Terțiar în timpul extincției pe scară largă a animalelor și a multor varietăți de plante într-o perioadă geologică relativ scurtă a istoriei. Fosile de dinozauri au fost găsite pe toate continentele planetei [166] . Peste 500 de genuri diferite [167] și mai mult de 1000 de specii diferite [168] au fost descrise acum de către paleontologi , care sunt clar împărțite în două grupuri - dinozauri ornitischii și șopârle.
Extincția triasicăEvenimentul de extincție Triasic-Jurasic marchează granița dintre perioadele Triasic și Jurasic în urmă cu 199,6 milioane de ani și este una dintre cele mai mari extincții ale erei mezozoice , afectând profund viața de pe Pământ și din oceane.
Extincția Cretacic-PaleogeneCretacic - Extincția Paleogenă - una dintre cele cinci așa-numite „mari extincții în masă ”, la granița perioadei Cretacic și Paleogene , acum aproximativ 65 de milioane de ani. Nu există un consens asupra dacă această extincție a fost treptată sau bruscă, ceea ce face în prezent obiectul cercetării. [169] [170]
O parte din această extincție în masă a fost dispariția dinozaurilor. Împreună cu dinozauri, reptile marine ( mosasauri și plesiozauri ) și pangolini zburători , multe moluște, inclusiv amoniți , belemniți și multe alge mici, au dispărut. În total, au murit 16% din familiile de animale marine (47% din genurile de animale marine) și 18% din familiile de vertebrate terestre.
Cu toate acestea, majoritatea plantelor și animalelor au supraviețuit acestei perioade. De exemplu, reptilele de uscat, cum ar fi șerpii , țestoasele , șopârlele și reptilele acvatice , cum ar fi crocodilii , nu s-au stins . Cele mai apropiate rude ale amoniților, nautilus , au supraviețuit, la fel ca și păsările , mamiferele , coralii și plantele terestre .
Se presupune că unii dinozauri ( Triceratops , teropode etc.) au existat în vestul Americii de Nord și în India de câteva milioane de ani la începutul Paleogenului , după dispariția lor în alte locuri [171] .
Era Cenozoică a început cu 65,6 milioane de ani în urmă [4] și este împărțită în perioadele Paleogene, Neogene și Cuaternar. Mamiferele și păsările au putut supraviețui evenimentului de extincție din Cretacic-Paleogene care a distrus dinozaurii și multe alte forme de viață, iar aceasta este epoca în care au evoluat în specia lor modernă.
Dezvoltarea mamiferelorMamiferele au existat încă din Triasicul târziu, dar până la evenimentul de extincție din Cretacic-Paleogen, acestea au rămas mici și primitive. În timpul Cenozoicului, diversitatea mamiferelor a crescut rapid pentru a umple nișele lăsate de dinozauri și alte animale dispărute. Au devenit vertebratele dominante și au apărut multe specii moderne. Datorită dispariției multor reptile marine, unele mamifere au început să trăiască în oceane, cum ar fi cetaceele și pinipedele . Alții au devenit feline și canide , prădători de pământ rapid și agili. Clima globală aridă din timpul Cenozoicului a dus la extinderea pășunilor și la introducerea mamiferelor ungulate, cum ar fi caii și bovideele . Alte mamifere s-au adaptat să trăiască în copaci și au devenit primate , dintre care o linie a condus la oamenii moderni.
Evoluția umanăO mică maimuță africană care a trăit în urmă cu aproximativ 6 milioane de ani a fost ultimul animal ai cărui descendenți ar include atât oamenii moderni, cât și rudele lor cele mai apropiate, cimpanzeul . [116] :100–101 Doar două ramuri ale arborelui genealogic al ei au descendenți supraviețuitori. La scurt timp după despărțire, din motive încă neclare, maimuțele dintr-o ramură și-au dezvoltat capacitatea de a merge pe membrele posterioare. [116] :95–99 Dimensiunea creierului a crescut rapid, iar primele animale clasificate ca Homo au apărut cu aproximativ 2 milioane de ani în urmă . [146] :300 Desigur, linia dintre diferitele specii și chiar genuri este oarecum arbitrară, deoarece organismele se schimbă continuu de-a lungul generațiilor. Cam în același timp, o altă ramură s-a împărțit în cimpanzei ancestrali și bonobo ancestrali , arătând că evoluția continuă simultan în toate formele de viață. [116] :100–101
Capacitatea de a controla focul a apărut probabil la Homo erectus (sau Homo erectus ) cu cel puțin 790 de mii de ani în urmă, [172] , dar posibil cu 1,5 milioane de ani în urmă. [116] :67 Descoperirea și utilizarea focului controlat s-ar putea să fi avut loc chiar înainte de Homo erectus. Este posibil ca focul să fi început să fie folosit la începutul paleoliticului superior ( cultura Olduviană ) de către homminidele Homo habilis , sau chiar Australopithecus , cum ar fi Paranthropus . [173]
Este mai dificil de stabilit originea limbii , nu este clar dacă Homo erectus putea vorbi sau dacă o astfel de posibilitate era absentă înainte de apariția lui Homo sapiens . [116] :67 Pe măsură ce dimensiunea creierului creștea, bebelușii s-au născut mai devreme, înainte ca capetele lor să fie prea mari pentru a intra prin pelvis . Drept urmare, ei manifestă o plasticitate mai mare și, prin urmare, au o capacitate crescută de a învăța și necesită o perioadă mai lungă de dependență de părinți. Abilitățile sociale au devenit mai complexe, limbajul a devenit mai rafinat, instrumentele au devenit mai elaborate. Acest lucru a dus la continuarea cooperării și la dezvoltare intelectuală. [174] :7 Se crede că oamenii moderni (Homo sapiens) au apărut în Africa cu aproximativ 200.000 de ani în urmă sau mai devreme; cele mai vechi fosile datează de aproximativ 160 de mii de ani. [175]
Primii oameni care au arătat semne de spiritualitate au fost oamenii de Neanderthal (în general clasificați ca o specie separată, fără descendenți supraviețuitori). Își îngropau morții, adesea fără dovezi de mâncare sau unelte. [176] :17 Cu toate acestea, dovezile unor credințe mai complexe, cum ar fi picturile timpurii din peșteră Cro-Magnon (posibil de semnificație magică sau religioasă) [176] :17–19 , nu apar înainte de 32 mileniu î.Hr. e. [177] Cro- Magnonii au lăsat și figurine de piatră, cum ar fi Venus din Willendorf , care reprezintă probabil și credințe religioase. [176] :17–19 Cu 11.000 de ani în urmă, Homo sapiens a ajuns în vârful sudic al Americii de Sud, ultimul dintre continentele nelocuite (cu excepția Antarcticii, care a rămas nedescoperită până în 1820). [178] Utilizarea instrumentelor și a comunicațiilor continuă să se îmbunătățească, iar relațiile interpersonale au devenit mai complexe.
CivilizațiePeste 90% din istoria lor, oamenii au trăit în grupuri mici ca vânători-culegători nomazi. [174] :8 Odată cu creșterea complexității limbajului, a devenit posibil să vă amintiți și să comunicați informații folosind un nou mediu: meme . [179] A devenit posibil să se schimbe rapid idei și să le transmită din generație în generație. Evoluția culturală este rapid înaintea evoluției biologice, începe istoria omenirii. Între 8500 și 7000 î.Hr. e. oamenii care trăiesc în Semiluna Fertilă a Orientului Mijlociu au început creșterea sistematică a plantelor și animalelor. A apărut agricultura. [180] S-a răspândit în regiunile învecinate sau a apărut independent în alte locuri, până când majoritatea Homo sapiens a început să ducă un mod de viață stabil în așezările țărănești permanente. Nu toate societățile au abandonat modul de viață nomad, mai ales în zonele îndepărtate ale globului, care nu aveau specii de plante cultivate, precum Australia. [181] Cu toate acestea, în acele civilizații care au adoptat agricultura, stabilitatea relativă și productivitatea alimentară crescută au permis creșterea populațiilor.
Agricultura a avut un impact mare, oamenii au început să influențeze mediul ca niciodată. O creștere a diviziunii muncii și un surplus de hrană au dus la apariția unei clase preoți sau conducătoare. Aceasta a dus la apariția primei civilizații terestre în Sumer , în Orientul Mijlociu, între anii 4000 și 3000 î.Hr. e. [174] :15 Civilizații au apărut în Egiptul antic , Valea Indusului și China . Odată cu invenția scrisului, societățile complexe au devenit posibile, depozitele de manuscrise și bibliotecile au servit la păstrarea cunoștințelor și la îmbunătățirea schimbului de informații culturale. Oamenii nu mai trebuie să-și petreacă tot timpul luptând pentru supraviețuire, curiozitatea și iluminarea au stârnit dorința de cunoaștere și înțelepciune.
Au apărut diverse discipline, inclusiv știința (într-o formă primitivă). Apar noi civilizații, care fac comerț între ele și luptă pentru teritoriu și resurse. Curând s-au format primele imperii . În jurul anului 500 î.Hr. e. au existat civilizații avansate în Orientul Mijlociu, în Iran, India, China și Grecia, uneori extinzându-se, ajungând în cele din urmă în decădere. [174] :3 Bazele lumii occidentale sunt în mare măsură determinate de cultura antică greco-romană . Imperiul Roman a fost convertit la creștinism de către împăratul Constantin la începutul secolului al IV-lea, iar la sfârșitul secolului al V-lea a căzut în declin. Începând cu secolul al VII-lea, a început creștinizarea Europei. În 1054 d.Hr. e. Marea schismă dintre bisericile romano-catolice și cea ortodoxă de răsărit a creat diferențe culturale între Europa de Vest și cea de Est.
În secolul al XIV-lea a început Renașterea în Italia, cu progrese în religie, artă și știință. [174] :317–319 În acest timp, biserica creștină ca organizație politică și-a pierdut mult din puterea sa. Civilizația europeană a început să se schimbe la începutul anilor 1500, ducând la revoluții științifice și industriale. Europa a început să exercite o dominație politică și culturală asupra societăților umane de pe întreaga planetă, o perioadă cunoscută sub numele de Epoca Colonialismului (vezi și Epoca Descoperirilor ). [174] :295–299 În secolul al XVIII-lea, mișcarea culturală cunoscută sub numele de Epoca Iluminismului a modelat mentalitatea Europei și a contribuit la secularizarea acesteia . Din 1914 până în 1918 și 1939 până în 1945, țări din întreaga lume au fost implicate în războaie mondiale. Înființarea Ligii Națiunilor după Primul Război Mondial a fost primul pas în crearea instituțiilor internaționale pentru soluționarea pașnică a disputelor. După o încercare eșuată de a preveni al Doilea Război Mondial , a fost înlocuit de Națiunile Unite . În 1992, un număr de țări europene s-au alăturat pentru a forma Uniunea Europeană . Transporturile și comunicațiile s-au îmbunătățit, iar economiile și viața politică a țărilor din întreaga lume devin din ce în ce mai interconectate. Această globalizare duce adesea atât la conflict, cât și la cooperare.
Evenimente recenteDe la mijlocul anilor 1940 până în prezent, progresul științific și tehnologic al omenirii, explorarea spațiului și alte schimbări s-au accelerat într-un ritm rapid . Globalizarea economică , condusă de progresele în tehnologia comunicațiilor și transporturilor, a afectat viața de zi cu zi în multe părți ale lumii. Greutățile și problemele majore, cum ar fi bolile, războiul, sărăcia, radicalismul violent și, mai recent, schimbările climatice cauzate de om au crescut odată cu creșterea populației lumii.
Omenirea se confruntă cu probleme globale , a căror soluție depinde de progresul social al omenirii și de conservarea civilizației. Problemele globale includ: poluarea catastrofală a mediului, scăderea biodiversității , epuizarea resurselor, încălzirea globală , pericolul de asteroizi și așa mai departe.
Pământ | ||
---|---|---|
Istoria Pământului | ||
Proprietățile fizice ale Pământului | ||
Scoici ale Pământului | ||
Geografie și geologie | ||
Mediu inconjurator | ||
Vezi si | ||
|