Біологія. 11 клас. Балан

§ 44. Еволюційні події кайнозойської ери

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: які види з родини гомінід вам відомі (за матеріалом підручника «Біологія» для 9-го класу)?

Чим характеризується кайнозойська ера?

Кайнозойська ера розпочалась близько 65 млн років тому і триває дотепер. За цей час завершилось формування рельєфу, суходіл і водойми поступово набули сучасних обрисів, встановились кліматичні зони. Це ера бурхливої адаптивної радіації покритонасінних, птахів і ссавців; у біосфері в цілому також домінують членистоногі, у водних екосистемах - водорості та молюски. Близько 300 тис. років тому з’являється людина. Наслідки її господарської діяльності стають одним з основних факторів еволюції. Кайнозойську еру поділяють на три періоди: палеогеновий, неогеновий та антропогеновий.

Як відбувався розвиток життя в палеогеновий період?

Клімат палеогенового періоду, або палеогену (65-23 млн років тому), загалом був теплим, хоча на рубежах епох значно змінювався; зокрема, відомі часткові зледеніння материків. Неодноразово відбувалися значні зрушення земної кори, що визначало формування гірських систем, виверження вулканів, землетруси, зміни рівня Світового океану тощо. З органічних решток цього періоду утворились поклади бурого вугілля. За цей час з’являються майже всі сучасні ряди птахів і ссавців, порядки покритонасінних, а також бурі водорості. Скам’яніла смола хвойних рослин цього періоду відома під назвою «бурштин» (мал. 44.1). Палеогеновий період поділяють на три послідовні епохи (відділи), кожна з яких досить різко відрізняється від інших: палеоцен, еоцен та олігоцен. Наприкінці олігоцену відбулось зниження рівня Світового океану та помітне похолодання, що викликало біосферну кризу, після чого розпочався неогеновий період.

Палеоценова епоха (65-56 млн років тому) загалом була теплою та вологою. На суходолі домінували біоценози, основу яких складали дерев’янисті голонасінні (кипарисові, соснові, гінкгові та ін.). Також відомі комахозапильні (магнолії, лаври тощо) та вітрозапильні (магнолії, буки, дуби) квіткові рослини і вищі спорові. Залишки їхніх стебел потрапляли на дно водойм, де в анаеробних умовах під шарами мулу за мільйони років перетворились на сучасні корисні копалини - буре вугілля.

У морських і прісноводних водоймах досягли значного видового різноманіття кісткові риби. Відомі представники багатьох сучасних рядів птахів, а також велетенські нелітаючі птахи (мал. 44.2). Разом співіснують види першозвірів, сумчастих та плацентарних ссавців, серед яких - представники комахоїдних, приматів і кількох викопних рядів. Копитні ссавці палеоцену належали до кількох рядів, жоден з яких не зберігся до наших днів, наприклад кондиляртри. До ряду Креодонти належали переважно хижі види. Ряд мезоніхій об’єднував хижі види, які мали копита. Зовні вони нагадували собак (мал. 44.2), а завдовжки були від одного до двох метрів.

Мал. 44.1. Бурштин

Мал. 44.2. Тварини палеогенової епохи: 1 - діатрима з пташенятами; 2 - ссавці; 3 - плезіадапіс (найдавніший представник приматів); 4 - диссакус; 5 - кондиляртр; 6 - трійзодон

За еоценової епохи (56-34 млн років тому) всі континенти та великі острови (Північна та Південна Америки, Гренландія, Європа, Азія, Індія, Африка, Австралія та Антарктида) були розмежовані морями (мал. 44.3). Домінували вічнозелені субтропічні та тропічні ліси з представників родин лаврових, миртових, пальмових та ін. Покритонасінні заселяють прісноводні водойми; це істотно змінило екосистеми річок та озер, зокрема в них з’явилися вторинноводні комахи - клопи, жуки тощо. Значні площі охоплювали степові простори.

Для різноманітної фауни морських безхребетних еоцену дуже характерні відомі ще з початку ери бентосні форамініфери значних розмірів (мал. 44.4). Крокодили мешкали переважно в прісних водоймах. У цю епоху існувало 80 родин птахів, які належали до 12 рядів. У Південній Америці знайдено залишки безкільових птахів, близьких до сучасних африканських страусів. У кінці епохи в Південній півкулі виникли пінгвіни. Вважають, що в цей час частина мезоніхій перейшла до мешкання у морях та дала початок зубатим китам, деякі з яких досягали 25 м завдовжки. В ізольованій Південній Америці з’явились кілька рядів травоїдних тварин, які протягом наступних епох повністю вимерли. З еоцену відомо багато видів хижих ссавців. У цей час виникли різноманітні непарнокопитні, хоботні та парнокопитні. Загалом з кінця еоценової епохи відомі представники майже всіх сучасних рядів плацентарних ссавців, у тому числі мартишкоподібні мавпи.

Мал. 44.3. Карта Землі середини еоценового періоду

Мал. 44.4. Організми еоценової епохи: 1 - залишок черепашки форамініфер; 2 - басилозавр; 3 - бронтотерій (носоріг еоценової епохи); 4 - гіракотерій (перший представник конячих); 5 - діакодексис (парнокопитна тварина); 6 - баритерій (слон); 7 - корифодон; 8 - мезогіпус (трипалий кінь); 9 - протеопітек (перша короткохвоста мартишкоподібна мавпа); 10 - палеолагус (заєць); 11 - проаліур; 12 - палеомастодон (хоботна тварина); 13 - гієнодон; 14 - продріас (метелик); 15 - індрикотерії (безрогі носороги); 16 - бранізеля (давня широконоса мавпа)

В олігоценову епоху (34-23 млн років тому) клімат стає різноманітнішим; помітно знижується рівень Світового океану; встановлюється природна зональність, що загалом нагадує сучасну. У лісах помірного клімату росли різноманітні хвойні та покритонасінні дерева, зокрема береза, в’яз, тополя, клен, дуб та ін. Субтропічні та тропічні ліси (зокрема, на теренах сучасної України) складались також із хвойних (ялини, сосни, кедри, смереки, секвої, кипариси) і покритонасінних (фінікові пальми, буки, каштани та ін.) порід. Помітні площі займали степи.

Комахи були дуже різноманітні та загалом нагадували сучасних. Виникли хоботні, зайцеподібні та деякі інші плацентарні. Серед хижих відомі представники багатьох сучасних та деяких вимерлих родин. Частина хижих опанувала водойми і дала початок ряду ластоногих. З Південної Америки відомі широконосі мавпи (мал. 44.4).

У кінці палеогенового періоду піднімається суходіл; розпочинається гороутворення. Це спричинило біосферну кризу, наслідком якої було настання неогенового періоду.

Як відбувався розвиток життя в неогеновий період?

Неогеновий період, або неоген (23-2,6 млн років тому), складається з двох епох - ранньої, або міоценової (23-5,3 млн років тому), та пізньої, або пліоценової (5,3-2,6 млн років тому). Цей період загалом характеризується низьким рівнем Світового океану, утворенням сучасних гірських масивів (Альпи, Піренеї, Карпати, гори Греції, Криму, Кавказу, Гімалаї, Кордильєри, Анди тощо), досить суворим кліматом із чіткою зональністю та кількома зледеніннями в Північній та Південній півкулях. Чергування льодовикових і міжльодовикових епох зумовило неодноразові міграції тварин і рослин. У льодовикові епохи теплолюбні форми відтіснялися до екваторіальних областей, а в міжльодовикові - поширювалися на північ та південь. Наприклад, близько 12 млн років тому під кригою знаходились частина Південної Америки (Патагонія), Антарктида (до сьогодення), Нова Зеландія та майже вся Австралія (мал. 44.5). Усе це спричинювало часті як місцеві, так і глобальні біоценотичні кризи, що супроводжувались руйнуванням екосистем, формуванням нових біот і вимиранням одних та виникненням інших систематичних груп.

У кінці періоду фауна і флора загалом нагадували сучасні, відрізняючись переважно на видовому та родовому рівнях. У міоцені з’являється більшість сучасних родин покритонасінних, комах, молюсків, птахів, ссавців тощо. Відомі залишки африканських страусів; нелітаючі птахи стали одними з найбільших за розмірами хижаків у степах Південної Америки (мал. 44.6). Біота морів загалом мало відрізнялась від сучасної, хоча в неогені досягли розквіту велетенські акули мегалодони. У кінці міоцену виник суходільний «міст» між Азією та Північною Америкою на місці сучасної Берингової протоки, і фауна цих материків частково змішалася. У Північну Америку мігрують хоботні, у Європу та Азію - предки сучасних верблюдів та особливий рід трипалих конячих - гіпаріон. Його представники були дуже поширені в міоцені та пліоцені в Євразії, у тому числі в Україні, і дали назву специфічній викопній фауні степів тих часів (гіпаріонова фауна).

Мал. 44.5. Карта Землі середини неогенового періоду

Мал. 44.6. Тварини неогенового періоду: 1 - титаніс; 2 - мегалодон; 3 - кювєроніус; 4 - альтикамелюс (неоценовий верблюд); 5 - пеленкен; 6 - синдіоцерас (північноамериканський олень); 7 - мегістотерій; 8 - гіпаріон; 9 - тилакосміл; 10 - махайроди; 11 - левіафан (кашалот міоценових океанів); 12 - епігаулюс (рогатий гризун)

Під час міоценової епохи відбувались горотворчі процеси. У північній частині Європи та Північній Америці були поширені степи, хвойні та широколисті ліси, характерні для помірного клімату. Були також зони субтропічного та тропічного клімату. Деякі види сумчастих ссавців досягали значних розмірів. З відкладів епохи відомі рештки різноманітних видів гризунів, мастодонтів, свиней, антилоп, оленів, різноманітних хижаків, китоподібних тощо. На початку міоцену в Східній Африці з’явились перші людиноподібні мавпи, які впродовж епохи розселились до Європи (дріопітеки) та Азії (рамапітеки); останніх вважають предками сучасних орангутанів, а перші згодом повністю вимерли.

З пліоцену відомі викопні рештки безкільових птахів, подібних до американських нанду та австралійських ему. Гіпаріони, мастодонти, слони, мозоленогі досягли значного видового різноманіття. У багатьох видів родини котячих ікла верхніх щелеп були настільки великі, що виступали назовні. Такі види об’єднують під назвою «шаблезубі кішки». У кінці періоду Південна Америка з’єдналась із Північною через Панамський перешийок, і між ними відбувся обмін частиною фаун, зокрема велетенські нелітаючі журавлі розселилися (мал. 44.6) в Північну Америку. Північна Америка на той час мала усталені біоти, тому більшість південноамериканських видів у ній не прижилась (лишилось лише 5 з них). У Південній Америці натомість відбувалась біоценотична криза внаслідок завершення утворення Анд. Тому близько 50 % сучасних родів плацентарних ссавців цього континенту - нащадки північноамериканських мігрантів. Ця подія дістала назву «великого обміну», який детально дослідив відомий американський зоолог Г. Сімпсон у 40-70-х роках XX сторіччя.

Викопні рештки примітивних істот з родини гомінід знайдено в Східній Африці. Їхній вік обчислюють у 4-5 млн років. Це були австралопітеки, яких існувало водночас кілька видів на Африканському континенті. Кінець неогену характеризувався горотворчою активністю, частковим зледенінням Північної півкулі, зміною кліматів, що призвело до вимирання багатьох груп; так, повністю зникла гіпаріонова фауна; значно зменшилось видове різноманіття хоботних тощо.

Які події відбувалися в антропогеновому (четвертинному) періоді?

Антропогеновий (четвертинний) період (2,6 млн років тому і до сьогодення) складається з двох епох - плейстоценової (закінчилась 11 тис. років тому) та сучасної, або голоценової. Предки сучасних коней незадовго перед зледенінням мігрували з Північної Америки до Азії через перешийок на місці нинішньої Берингової затоки, а згодом розселились у Європу та Африку, де від них виникли коні, осли та зебри.

Близько 1,7 млн років тому африканські австралопітеки вимирають. У цей час у Східній Африці виникає від невідомих предків Людина прямоходяча. Згодом цей вид розселився до Азії. Різні його географічні популяції отримали назви пітекантропів, синантропів та ін. Усі вони вимерли не пізніше ніж 300 тис. років тому; саме в цей час з’являється вид Людина розумна. Цей вид мав два підвиди, які чітко різнились між собою особливостями будови: неандертальці та кроманьйонці (останні близькі до сучасної людини).

Протягом плейстоцену сталося п’ять зледенінь (мал. 44.7); у Північній Америці вимерли всі копитні та багато інших груп. Унаслідок цього великі простори Північної півкулі були охоплені тундрами, де розвинулась специфічна біота. Основу її складали трав’янисті покритонасінні, мохи та лишайники. Із ссавців для неї характерні лемінги, песець, північний олень та вівцебик (дожили до наших днів), а також нині вимерлі покритий шерстю слон - мамут1, шерстистий носоріг, великорогий олень, печерний ведмідь, смілодон (мал. 44.8) та ін. У цю епоху розпочалась активна господарська діяльність людини: полювання, рільництво, скотарство.

1 У побуті та популярній літературі мамутів часто називають мамонтами. Мамонт - нині забуте чоловіче ім’я, а мамут (від лат. Mammuthus) - назва роду викопних слонів.

Мал. 44.7. Карта Землі останнього зледеніння

У голоцені остаточно сформувались сучасні обриси суходолу, мережа водойм, географічні зони. Він розпочався після звільнення Європи та Азії від льодовика. Приблизно 5-6 тис. років тому виникають перші держави і міста, а в XIX ст. формуються промислові комплекси.

Діяльність людини є провідним сучасним фактором еволюції. Вона проявляється в знищенні природних екосистем унаслідок вирубування лісів, створення водосховищ, поселень, промислових центрів, агроценозів, забруднення довкілля промисловими відходами, зміни газового складу атмосфери (підвищення вмісту вуглекислого газу, окислів сірки, азоту тощо, порушення цілісності озонового шару), виснаження ґрунтів.

Місце стабільних екосистем з високою видовою різноманітністю займають лісові насадження та агроценози з незначним числом видів. Це призводить до неспряженої еволюції екологічно пластичних видів фітофагів, які стають шкідниками культурних рослин, а також всіляких бур’янів. Зростання популяцій свійських тварин та самої людини стимулює еволюцію пов’язаних з ними паразитичних, кровосисних і синантропних видів. Така діяльність призводить до дестабілізації біосфери та її кризи з непередбаченими наслідками, безумовно катастрофічними для сучасних біот.

Мал. 44.8. Тварини плейстоцену: 1 - мамут; 2 - шерстистий носоріг; 3 - великорогий (ісландський) олень; 4 - печерний ведмідь; 5 - мегатерій (велетенський лінивець); 6 - смілодон (шаблезуба кішка)

Мал. 44.9. Види, що зникли за останні 300 років: 1 - тарпан - дикий кінь; 2 - стеллерова корова; 3 - дикий кінь Пржевальського (залишився тільки на заповідних територіях); 4 - тур (наскельний малюнок); 5 - епіорніс; 6 - моа; 7-дронт (нелітаючий птах)

За останні 2-3 тисячі років унаслідок дії антропогенного фактору зникли сотні тисяч видів, більшість з яких так і не була відкрита науковцями. Лише за останні 300 років в Європі винищено дикого бика-тура, коня-тарпана, біля узбережжя Камчатки - морського ссавця стеллерову корову, у Монголії - коня Пржевальського, на о-ві Мадагаскар - 8 видів нелітаючих птахів епіорнісів, у Новій Зеландії - 20 видів безкільових птахів моа, З види нелітаючих голубів-дронтів на Маскаренських о-вах в Індійському океані (мал. 44.9). До 20 % видів комах, 80 % земноводних і плазунів, 30 % птахів і ссавців у наш час перебувають під загрозою повного вимирання.

Зниження видового різноманіття, спричинене як наслідками господарської діяльності людини, так і прямим винищенням з її боку цінних для неї видів, - один із чільних факторів, що викликають дестабілізацію біогеоценозів та їхній розпад.

Зрозуміло, що лише негайний перехід до гармонічного включення господарської діяльності людини до біосфери, тобто створення ноосфери, може відвернути загрозу екологічної катастрофи. Самі лише природоохоронні заходи без докорінної зміни світогляду людини та принципів ведення її господарства можуть лише дещо віддалити цю загрозу.

Нові терміни та поняття. Кайнозойська ера, австралопітеки, неандертальці, кроманьйонці

Запитання для повторення: 1. Як можна охарактеризувати основні риси фауни і флори Землі кайнозойської ери? 2. Які основні еволюційні події від

бувалися в палеогеновий період? 3. Охарактеризуйте основні еволюційні події неогенового періоду. 4. Які основні еволюційні події відбувалися в антропогеновий період?

Проблемне завдання. Поміркуйте, під впливом яких чинників виникають нові збудники захворювань людини.

ТЕМАТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ

І. Із запропонованих відповідей виберіть одну правильну:

1. Укажіть, як називають систему поглядів про незмінність живої природи з часів її виникнення: а) еволюційним вченням; б) гіпотезою панспермії; в) гіпотезою перерваної рівноваги.

2. Укажіть, як називають гіпотези походження життя, які засновані на тому, що жива матерія виникла з неживої: а) біогенетичними; б) абіогенетичними; в) панспермією.

3. Назвіть учених, які висунули біохімічну (абіогенетичну) гіпотезу виникнення життя: а) С. Арреніус та В. Вернадський; б) О. Опарін та Д. Холдейн; в) Л. Пастер та Р. Вірхов; г) Е. Геккель та К. Тимірязєв.

4. Укажіть період, у якому сформувалися перші наземні біогеоценози: а) силурійський; б) кембрійський; в) ордовицький; г) девонський.

5. Укажіть предків ссавців: а) певні групи динозаврів; б) певні групи звірозубих ящерів; в) кистепері риби; г) певні групи крокодилів.

6. Укажіть період, у якому з’явився вид Людина розумна: а) юрський; б) крейдяний; в) палеогеновий; г) антропогеновий.

II. Завдання на встановлення відповідності:

1. Встановіть відповідність між ерами га періодами історичного розвитку біосфери:

Ери

Періоди

A. Протерозойська

Б. Палеозойська

B. Мезозойська

Г. Кайнозойська

1. Неогеновий

2. Девонський

3. Крейдяний

4. Вендський

5. Архейський

2. Визначте, у які ери та періоди геологічної історії планети Земля виникли ті чи інші групи організмів:

Ери та періоди

Групи організмів

A. Тріасовий період мезозою

Б. Юрський період мезозою

B. Крейдяний період мезозою

Г. Палеогеновий період кайнозою

Д. Неогеновий період кайнозою

1. Ряд Хижі

2. Австралопітеки

3. Археоптерикс

4. Динозаври

5. Покритонасінні

6. Кісткові риби

III. Відкриті запитання:

1. Чому саме одну з груп звірозубих ящерів розглядають як можливих предків ссавців?

2. Відомо, що є первинноводні тварини (предки яких ніколи не залишали водойм) та вторинноводні (предки яких повернулися до існування у водоймах). Як можна довести, що такі групи тварин, як китоподібні, морські черепахи чи змії є вторинноводними тваринами?

3. У який період історичного розвитку Землі біосфера зайняла сучасні межі і чому?

4. Як можна довести те, що життя виникло саме у водоймах? Відповідь обґрунтуйте.

5. Які умови сприяли виходу організмів на суходіл?

6. Чим, з точки зору сучасних еволюційних поглядів, можна пояснити вимирання видів у процесі еволюції до появи людини?