Планета Земля для детей — рассказ о планете Земля для дошкольников

Мы — земляне. Все известные нам страны, города, леса и океаны расположены на одной планете — Земля. Она относится к Солнечной системе. Солнечная система — это восемь планет, вращающихся вокруг одной звезды — Солнца. Кроме Земли, в систему входят Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Земля — третья планета по удалению от Солнца. И единственная из всех планет нашей системы, на которой есть жизнь. Почему?

Ученые считают, что существует много условий, необходимых для возникновения жизни на планете. Это и температурный режим — не слишком жаркий и не слишком холодный, — и наличие воды, и атмосфера, в которой должен быть ряд определенных элементов, и многое другое. Ни одна планета Солнечной системы, за исключением Земли, не отвечает всем требованиям. На Меркурии слишком жарко, на Уране очень холодно, на Венере совсем нет атмосферы. Зато наша планета как будто создана для того, чтобы на ней зародилась жизнь.

Наша сегодняшняя статья поможет вам ближе познакомить ребенка с нашей удивительной планетой, рассказать об истории возникновения Земли, ее месте в космосе, строении и других интересных фактах.

Описание планеты Земля для детей

Земля — не самая большая из планет Солнечной системы. Наоборот, она одна из самых маленьких — меньше нее только Меркурий и Венера. Но при этом радиус Земли — 6 тыс. 371 километр.

Земля имеет почти совершенную круглую форму. У полюсов она немного приплюснута. Поэтому часто называют два разных радиуса Земли: экваториальный (на середине планеты) — 6378 км и полярный (на «концах») — 6357 км.

В древности люди не знали, что Земля имеет форму шара. Они представляли себе что-то вроде круглой плоской тарелки. Только после того как мореплаватели обошли вокруг Земли и вернулись в то же место, стало понятно, что наша планета — шар. Теперь в этом нет сомнений: мы много раз видели фотографии Земли, сделанные из космоса. На многих снимках, кстати, хорошо видны моря, горы и даже крупные города.

Вращение Земли

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, совершает сложное вращение: вокруг Солнца и вокруг своей оси (воображаемой линии, проходящей через центр планеты). Причем вокруг Солнца Земля движется не по кругу, а по эллипсу — это такой вытянутый круг. 

Именно благодаря этому вращению на Земле наступают день и ночь, а лето сменяется зимой.

С временем суток все понятно: день — на той части планеты, которая в данный момент повернута к Солнцу, ночь — на противоположной. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает приблизительно за 24 часа — за это время на Земле проходят сутки.

С временами года сложнее. Полный оборот вокруг Солнца Земля делает за 365 дней. Многие думают, что смена времен года связана с удаленностью Земли от Солнца. Но это не совсем так. Значительно сильнее на температуру воздуха влияет угол наклона Земли по отношению к Солнцу. Дело в том, что ось Земли (вокруг которой происходит вращение) наклонена по отношению к Солнцу больше чем на 23 градуса. И во время вращения солнечные лучи падают на Землю по-разному. Если прямо — наступает лето, если под углом — холодает. Чем больше наклон, тем холоднее.

Самые прямые лучи достаются экватору, потому там почти всегда ровная теплая погода, а крайние точки Земли — полюса — так сильно наклонены, что солнце скользит по поверхности и не согревает землю. Поэтому в Арктике и Антарктике холодно даже летом.

Как появилась планета Земля?

У ребенка наверняка возникнет вопрос о том, как образовалась наша планета. Ученые могут только делать предположения на этот счет — точного ответа у них нет.

Основная гипотеза заключается в том, что 4,6 миллиардов лет назад из огромного газового облака возникло Солнце, и уже под его воздействием из космической пыли вокруг сформировались, «спеклись», планеты Солнечной системы, в том числе Земля. В то время она мало походила на планету, на которой мы живем. Скорее всего, это был огненный шар, который по мере остывания превращался в каменную пустыню — без воды, атмосферы и, конечно, признаков жизни.

Постепенно под влиянием разных процессов, происходивших в глубине, на поверхность поднимались различные вещества. Одни превращались в воду, другие участвовали в формировании атмосферы. Происходило это медленно: ученые считают, что на образование океанов и поверхности ушло более 200 миллионов лет.

Из чего состоит планета Земля?

Ребенку будет интересно узнать и про строение нашей планеты. Земля, если представить ее в разрезе, состоит из нескольких слоев.

В самом центре — ядро, твердое внутри и жидкое снаружи. Его состав — сплавы металлов, в основном железо и никель. Ядро занимает большую часть диаметра земли, оно величиной с планету Марс. Различают внутреннее и внешнее ядро. Эта часть земли очень горячая, причем чем глубже, тем горячее. Добраться до такого уровня невозможно, но, по мнению ученых, температура внутри ядра может быть больше, чем на Солнце — до 7 тысяч градусов.

Над ядром располагается мантия. Это самый важный слой Земли — и самый большой (свыше 80% всего объема). Именно здесь сосредоточена наибольшая часть веществ, которые составляют Землю. В основном это соединения железа, но структура слоя не совсем твердая: мантия скорее вязкая, поэтому часто говорят, что земная кора «плывет» по мантии.

Земная кора — верхняя часть твердой земли. По сравнению с другими слоями она тонкая. Бывает континентальная и океаническая кора. Слой континентальной коры достигает 40–50 километров, а под океанами — 5–10. Кора составляет около 1% массы Земли.

Земную кору и верхнюю часть мантии называют литосферой.

А гидросферой — всю водную часть поверхности Земли, в которую входят Мировой океан, воды и ледники, подземные воды.

Получается, что для поверхности, покрытой водой, гидросфера расположена над литосферой.

Еще выше — атмосфера. Это уже не часть планеты, а ее газовая оболочка, которая находится над Землей и вращается вместе с ней.

Состав земной атмосферы, а конкретнее — содержание в ней кислорода, сыграл ключевую роль в возникновении жизни на Земле.

Кроме кислорода, в атмосфере Земли присутствует азот и другие газы. А благодаря озоновому слою в атмосфере Земля защищена от большей части ультрафиолетового излучения Солнца.

Как зарождалась и развивалась жизнь на планете

Миллионы лет планета Земля оставалась необитаемой. Ученые нашли подтверждение тому, что живые организмы появились на Земле около 3-4 миллиардов лет назад, в дoкeмбpийcкий период развития Земли. Конечно, это еще не те животные, к которым мы привыкли, а простейшие — микроорганизмы.

Более развитые животные и растения появились позже — во время, которое называют фанерозоем. Этот период делится на 3 эпохи: пaлeoзoй, мeзoзoй и кaйнoзoй. Во время палеозоя появились беспозвоночные, насекомые и рыбы; мезозой подарил нам динозавров, а кайнозой — млекопитающих. Это случилось больше 65 миллионов лет назад, и до сих пор считается, что млекопитающие — высший этап развития для живых организмов. Человек — это млекопитающее.

Вам может быть интересно:

Необъяснимо, но факт: многие дети обожают динозавров. Если ваш ребенок тоже с восторгом смотрит мультфильмы и листает картинки с этими удивительными гигантскими существами, предлагаем вам нашу статью с интересными фактами про динозавров для детей.

Материки и океаны

71% территории Земли покрыт водой. Суша существует в виде шести материков: Евразия; Африка; Северная и Южная Америки, Антарктида и Австралия. Самый большой материк — Евразия, самый маленький — Австралия.

На Земле четыре океана. Они соединены между собой (это так называемый Мировой океан), но при этом сильно отличаются — температурой, особенностями дна, соленостью. Тихий океан — самый большой и глубокий, второй по величине — Атлантический, третий — Индийский (по сравнению с Атлантическим он меньше, но глубже). А самый маленький — Северный Ледовитый океан. Он еще и самый холодный, потому что расположен у Северного полюса и частично покрыт льдом. 

На нашей планете различают четыре климатических пояса — это территории, которые как будто опоясывают планету. В одном поясе по всей Земле примерно одинаковые условия для жизни: температуры, влажность, осадки.

По самому центру Земли идет экваториальный пояс. Здесь погода почти не меняется в течение года — лето, идут дожди и около +25 градусов.

Тропических поясов два, они находятся по обе стороны от экваториального. Здесь сухо и тепло, но разница между летом и зимой уже очевидна: зимой может быть около +15 градусов, зато летом — до +50.

Климат с холодной зимой и теплым летом нам знаком. Он характерен для умеренных поясов. Их тоже два, и они расположены после тропических по направлению от экватора.

На полюсах Земли расположены арктические пояса. Здесь холоднее всего, особенно зимой. Но и летом температура редко поднимается выше нуля.

Конечно, это деление условно. Климат не меняется резко при переходе от одного климатического пояса к другому. Существуют переходные полюса: два субэкваториальных, два субтропических и два субполярных, где проявляются характеристики соседних полюсов. Если плавно двигаться от одного пояса к другому, изменений в погоде практически не заметно. Но если перелететь на самолете, разница ощущается.

Погода в разных точках Земли зависит не только от расстояния от экватора, но и от рельефа. Основные виды рельефа на Земле — горы и равнины.

По площади равнины занимают большую часть суши. Мы можем это увидеть на карте или глобусе. Ни них равнины и горы в зависимости от высоты обозначаются зеленым, желтым или коричневым цветом. Самые высокие горы — темно-коричневые (Гималаи, Анды, Кавказ).

Самая высокая точка суши в мире — гора Джомолунгма в Гималаях — 8848 метров над уровнем моря. А самая низкая находится в океане, это Марианская впадина (на 11022 метра ниже уровня моря).

Луна — спутник Земли

Ученые считают, что Луна образовалась после падения на Землю какого-то большого космического объекта. От Земли оторвался кусок, который попал на ее орбиту и стал ее спутником.

Теперь Луна не только освещает Землю по ночам (кстати, светит она не сама по себе, а отраженным светом Солнца), но и влияет на земные процессы. Например, приливы и отливы на водных поверхностях вызваны именно силой притяжения Луны — самого близкого к Земле объекта. Между Луной и Землей — 384 400 километров. По космическим меркам это сравнительно немного, поэтому Луна — самый изученный космический объект для землян. И единственный, на котором побывал человек.

Луна часто оказывается на пути космических тел к Земле — и принимает их на себя, защищая Землю от нежелательных «гостей».

Изучая историю Земли, мы практически не задумываемся о том, что планета продолжает меняться. Потихоньку двигаются материки, тают ледники, происходят перемены в атмосфере, беднеет животный мир.

К сожалению, большинство перемен — не в лучшую сторону. Они вызваны не естественной эволюцией, а деятельностью людей, не берегущих планету. 

Курсы по географии для детей 6-13 лет

На онлайн-курсе «Удивительная планета» знакомим детей с важнейшими местами России и стран мира в увлекательном формате через игры, истории и загадки

узнать подробнее

Возникновение жизни на Земле (описание для детей)

Доклады

• Доклады
• Биология
• Возникновение жизни на Земле

Возникновение жизни или абиогенез — так называют процесс превращения неживой материи естественного происхождения в живую. Самые древние живые создания, согласно известным научным данным, существовали на Земле около 3,7 миллиардов лет назад.

На данный момент существует несколько гипотез (т.е. предположений, которые не доказаны, но обладают некоторой вероятностью). Некоторые из них имеют научную основу, некоторые опираются на религиозные и иные человеческие взгляды.

Панспермия. Так называется одна из гипотез возникновения жизни, альтернативная современной науке. Она была предложена Либихом Ю. в 1865 году. Согласно панспермии, жизнь зародилась где-то далеко от нашей планеты и была занесена на планету Земля из космоса, вероятнее всего на метеорите или космической пыли.

Креационизм  или «теория разумного замысла» — одна из древнейших (если не самой древней) гипотеза, имеющая своих последователей и по сей день. В данной гипотезе вся вселенная и планета Земля в том числе была создана неким высшим существом (Творцом или Богом), а значит и все живые организмы так же являются результатом его деятельности.

Самопроизвольное зарождение или «теория самозарождения» — это первая гипотеза, которая попыталась противостоять креационистскому воззрению на появление жизни. По данной гипотезе, живые организмы появились из неких «частиц, содержащих активные начала», которые в определенной среде при определенных условиях и формирую и создают живой организм. Фактически большинство современных научных теорий опираются именно на неё – что теория возникновения жизни в глине, что в горячей воде («первичного бульона») опираются на то, что в определённой среде и при определенных условиях определенные вещества образуют такую смесь, которая, благодаря внешнему воздействию  (тепловому, химическому и т.д.) формируют самые базовые вещества, которые в результате определённых превращений (которые обуславливаются уже упомянутой средой) в конце концов и образуют самые первые и простые органические вещества. Из них образуются простейшие бактерии, клетки, которые соединяются в ткани и, в конечном итоге, сложные живые организмы (этот путь описывается теорией эволюции, которая вкупе с гипотезами о происхождении самого первого живого существа может дать цельную научную картину возникновения и развития жизни на планете Земля).

Стационарное состояние. Эта гипотеза говорит о том, что Земля никогда не возникала и существовала вечно, как и вся жизнь на ней. Однако, даже рассматривать и изучать эту гипотезу не имеет смысла, поскольку современные научные данные о возрасте планет, звезд и галактик опровергают её.

Картинка к сообщению Возникновение жизни на Земле

Популярные сегодня темы

• Лемминг

  Леммингом называется животное небольшого размера, относящееся к отряду грызунов из семейства хомяковых класса млекопитающих, проживающее в тундре и лесотундре на североамериканской и евроазиа

• Шахматы

  На свете существует большое множество различных игр. Но одна, выделяется среди остальных – это шахматы. Только в этой игре можно по-настоящему ощутить себя истинным стратегом и мыслителем.

• Варан

  Варан – рептилия, принадлежащая к роду ящериц. От прочих представителей сего рода отличается окостенелым черепом, который предохраняет мозг от возможных повреждений, и уникальной анатомией се

• Музей путешествий

  Во все времена люди стремились к открытию новых земель, стремились изучить поверхность земли как можно тщательнее и как можно глубже. Так создалось понятие «путешествие».

• Сказки Пушкина

  Произведения Александра Сергеевича Пушкина известны не только в России, но и во всём мире. Во многом свою популярность он получил из-за разнообразия в своих работах: он писал как серьёзные ро

• Колокола

  Колокол – музыкальный инструмент куполообразной формы с язычком внутри этого купола. Звук извлекают путём удара языка по стенке. Есть варианты без язычка, но это редкость. Там по стенкам купо

Разделы

• Животные
• Растения
• Птицы
• Насекомые
• Рыбы
• Биология
• География
• Разные
• Люди
• История
• Окружающий мир
• Физкультура
• Астрономия
• Экология
• Физика
• Экономика
• Праздники
• Культура
• Математика
• Музыка
• Информатика

Объяснение происхождения жизни на Земле

Серия объяснений

Узнайте больше о прорывах, впервые реализованных в Чикагском университете

К

Стив Коппес

Происхождение жизни на Земле считается одной из величайших загадок науки. Были предложены различные ответы, но все они остаются непроверенными. Чтобы выяснить, одни ли мы в галактике, нам нужно лучше понять, какие геохимические условия взрастили первые формы жизни. Какие водные, химические и температурные циклы способствовали химическим реакциям, позволившим зародиться жизни на нашей планете? Поскольку жизнь зародилась в малоизученных поверхностных условиях ранней истории Земли, ответы на эти и другие вопросы остаются сложной задачей.

В Чикагском университете было проведено несколько основополагающих экспериментов по этой теме, в том числе эксперимент Миллера-Юри, который показал, как строительные блоки жизни могут формироваться в первозданном бульоне.

Перейти к разделу:

• Когда зародилась жизнь на Земле?
• Где зародилась жизнь на Земле?
• Каковы составляющие жизни на Земле?
• Каковы основные научные теории возникновения жизни?
• Что такое хиральность и почему она важна с биологической точки зрения?
• Какие исследования происхождения жизни в настоящее время проводят ученые Калифорнийского университета в Чикаго?

Когда зародилась жизнь на Земле?

Земле около 4,5 миллиардов лет. Ученые считают, что 4,3 миллиарда лет назад на Земле могли быть созданы условия, подходящие для поддержания жизни. Однако самым старым известным окаменелостям всего 3,7 миллиарда лет. В течение этого окна в 600 миллионов лет жизнь могла возникать неоднократно, но только для того, чтобы быть уничтоженной катастрофическими столкновениями с астероидами и кометами.

Детали тех ранних событий плохо сохранились в древнейших горных породах Земли. Некоторые намеки исходят от древнейших цирконов, очень прочных минералов, образовавшихся в магме. Ученые обнаружили следы формы углерода — важного элемента живых организмов — в одном из таких цирконов возрастом 4,1 миллиарда лет. Тем не менее, это не дает достаточно доказательств, чтобы доказать существование жизни в то раннее время.

Где зародилась жизнь на Земле?

В вулканически активных гидротермальных средах на суше и на море существуют две возможности.

Некоторые микроорганизмы процветают в обжигающей, очень кислой среде горячих источников, подобных тем, которые сегодня встречаются в Исландии, Норвегии и Йеллоустонском национальном парке. То же самое касается глубоководных гидротермальных источников. Эти дымоходы образуются там, где морская вода вступает в контакт с магмой на дне океана, в результате чего образуются потоки перегретых шлейфов. Микроорганизмы, живущие рядом с такими шлейфами, побудили некоторых ученых предположить, что они являются местом рождения первых форм жизни на Земле.

Органические молекулы также могли образовываться в некоторых типах глинистых минералов, что могло бы создать благоприятные условия для защиты и сохранения. Это могло произойти на Земле в ее ранней истории или на кометах и ​​астероидах, которые позже принесли их на Землю в результате столкновений. Это предполагает, что тот же самый процесс мог посеять жизнь на планетах в других частях Вселенной.

Из чего состоит жизнь на Земле?

Рецепт состоит из постоянного источника энергии, органических соединений и воды.

Солнечный свет обеспечивает источник энергии на поверхности, который управляет фотосинтезом. На дне океана геотермальная энергия поставляет химические питательные вещества, необходимые организмам для жизни.

Также важны элементов, важных для жизни . Для нас это углерод, водород, кислород, азот и фосфор. Но есть несколько научных загадок о том, как эти элементы оказались вместе на Земле. Например, ученые не ожидали, что планета, сформировавшаяся так близко к Солнцу, будет естественным образом включать углерод и азот. Эти элементы становятся твердыми только при очень низких температурах, которые существуют во внешней части Солнечной системы, а не ближе к солнцу, где находится Земля. Кроме того, углерод, как и золото, редко встречается на поверхности Земли. Это потому, что углерод химически чаще связывается с железом, чем с камнем. Золото также чаще связывается с металлом, поэтому большая его часть оказывается в ядре Земли. Итак, как туда попали небольшие количества, обнаруженные на поверхности? Мог ли аналогичный процесс развернуться и на других планетах?

Последний ингредиент вода. В настоящее время вода покрывает около 70% поверхности Земли, но сколько ее было на поверхности 4 миллиарда лет назад? Подобно углероду и азоту, вода с гораздо большей вероятностью войдет в состав твердых объектов, образовавшихся на большем расстоянии от Солнца. Чтобы объяснить его присутствие на Земле, одна из теорий предполагает, что класс метеоритов, называемых углеродистыми хондритами, образовался достаточно далеко от Солнца, чтобы служить системой доставки воды.

Каковы основные научные теории возникновения жизни?

Существует несколько теорий возникновения жизни на Земле. К ним относятся:

Жизнь возникла из первобытного бульона

Будучи аспирантом Чикагского университета в 1952 году, Стэнли Миллер провел знаменитый эксперимент с Гарольдом Юри, лауреатом Нобелевской премии по химии. Их результаты исследовали идею о том, что жизнь сформировалась в первозданном бульоне.

Миллер и Юри ввели аммиак, метан и водяной пар в закрытый стеклянный контейнер, чтобы имитировать то, что тогда считалось условиями ранней атмосферы Земли. Затем они пропускали через контейнер электрические искры, чтобы имитировать молнию. Вскоре образовались аминокислоты, строительные блоки белков. Миллер и Юри поняли, что этот процесс мог проложить путь молекулам, необходимым для возникновения жизни.

Теперь ученые считают, что ранняя атмосфера Земли имела химический состав, отличный от рецепта Миллера и Юри. Тем не менее, эксперимент породил новую научную область под названием пребиотическая или абиотическая химия, химия, предшествовавшая зарождению жизни. Это противоположно биогенезу, идее, что только живой организм может породить другой живой организм.

Посеянные кометами или метеорами

Некоторые ученые считают, что некоторые важные для жизни молекулы могут быть получены за пределами Земли. Вместо этого они предполагают, что эти ингредиенты пришли из метеоритов или комет.

«Коллега однажды сказал мне: «Гораздо проще построить дом из лего, когда они падают с неба», — сказал Фред Сьесла, профессор геофизических наук из Калифорнийского университета в Чикаго. Цисла и его коллега Скотт Сэндфорд из Исследовательского центра Эймса НАСА опубликовали исследование, показывающее, что сложные органические соединения легко образовывались в условиях, которые, вероятно, преобладали в ранней Солнечной системе, когда формировалось много метеоритов.

Метеориты

тогда могли служить космическими Mayflowers, которые доставляли молекулярные семена на Землю. В 1969 метеорит Мерчисон, упавший в Австралии, содержал десятки различных аминокислот — строительных блоков жизни.

Согласно экспериментальным результатам, опубликованным в 2001 году группой исследователей из Аргоннской национальной лаборатории, Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли,

кометы также могли предложить поездку молекулам, путешествующим автостопом. Показав, что аминокислоты могут пережить столкновение огненной кометы с Землей, команда укрепила идею о том, что сырье для жизни пришло из космоса.

В 2019 году группа исследователей из Франции и Италии сообщила об обнаружении внеземного органического материала, сохранившегося в отложениях возрастом 3,3 миллиарда лет в Барбертоне, Южная Африка. Команда предположила, что микрометеориты являются вероятным источником материала. Дополнительные такие доказательства были получены в 2022 году из образцов астероида Рюгу, доставленных на Землю японской миссией Хаябуса-2. Количество аминокислот, обнаруженных в образцах Рюгу, теперь превышает 20 различных типов.

Что такое хиральность и почему она важна с биологической точки зрения?

В 1953 году исследователи Калифорнийского университета в Чикаго опубликовали знаменательную статью в журнале Journal of Biological Chemistry , которая ознаменовала открытие концепции прохиральности, которая пронизывает современную химию и биологию. В документе описан эксперимент, показывающий, что хиральность молекул — или «рукость», во многом похожая на то, как правая и левая руки отличаются друг от друга, — управляет всеми жизненными процессами. Без хиральности большие биологические молекулы, такие как белки, не смогли бы образовать структуры, которые можно было бы воспроизвести.

Какие исследования происхождения жизни в настоящее время проводят ученые Калифорнийского университета в Чикаго?

Сегодня исследования происхождения жизни в Университете Чикаго расширяются. По мере того, как ученым удавалось находить все больше и больше экзопланет, то есть планет вокруг звезд в других частях галактики, вопрос о том, каковы основные ингредиенты жизни и как искать их признаки, обострился.

Лауреат Нобелевской премии Джек Шостак присоединился к факультету Чикагского университета в качестве профессора химии в 2022 году и возглавит новую междисциплинарную университетскую инициативу «Происхождение жизни» для координации исследований происхождения жизни на Земле. К инициативе присоединяются ученые из нескольких отделов Отделения физических наук, в том числе специалисты в области химии, астрономии, геологии и геофизики.

«Прямо сейчас мы получаем поистине беспрецедентные объемы данных: такие миссии, как Hayabusa и OSIRIS-REx, доставляют нам кусочки астероидов, что помогает нам понять условия, в которых формируются планеты, а новый телескоп НАСА JWST получает поразительные данные о солнечной системы и планет вокруг нас», — сказал профессор Чесла. «Я думаю, что мы добьемся огромного прогресса в этом вопросе».

Последнее обновление: 19 сентября 2022 г.

История жизни на Земле

В начале

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что живем среди разнообразных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы структурированы кормовыми отношениями, как косатки едят тюленей, которые едят кальмаров, которые питаются крилем. Этим и другим животным для извлечения энергии из пищи требуется кислород. Но раньше жизнь на Земле была не такой.

С окружающей средой, лишенной кислорода и богатой метаном, на протяжении большей части своей истории Земля не была благоприятным местом для животных. Самыми ранними известными нам формами жизни были микроскопические организмы (микробы), оставившие сигналы о своем присутствии в горных породах возрастом около 3,7 миллиарда лет. Сигналы состояли из молекул углерода, которые производятся живыми существами.

Свидетельства существования микробов также сохранились в твердых структурах («строматолитах»), которые они создали, возраст которых составляет 3,5 миллиарда лет. Строматолиты создаются в виде липких матов из микробов, которые улавливают и связывают отложения слоями. Минералы осаждаются внутри слоев, создавая прочные структуры, даже когда микробы отмирают. Ученые изучают сегодняшние редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Кислородная атмосфера

Когда цианобактерии эволюционировали по крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, они подготовили почву для замечательной трансформации. Они стали первыми на Земле фотосинтезаторами, производящими пищу с использованием воды и солнечной энергии и в результате выделяющими кислород. Это катализировало внезапное резкое увеличение содержания кислорода, что сделало окружающую среду менее благоприятной для других микробов, которые не могли переносить кислород.

Свидетельством этого Великого события окисления являются изменения в породах морского дна. При наличии кислорода железо вступает с ним в химическую реакцию (окисляется) и удаляется из организма. Скалы, построенные до этого события, покрыты полосами из железа. На камнях, датируемых после события, нет железных полос, что свидетельствует о том, что теперь на снимке был кислород.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, где он останется еще на пару миллиардов лет. На самом деле, поскольку цианобактерии умирали и дрейфовали в воде, разложение их тел, вероятно, снижало уровень кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие новшества. Хотя они могут перерабатывать множество химических веществ, у микробов не было специализированных клеток, необходимых для сложных тел. В телах животных есть различные клетки — кожа, кровь, кости, — которые содержат органеллы, каждая из которых выполняет свою работу. Микробы — это всего лишь отдельные клетки без органелл и ядер для упаковки их ДНК.

Произошло нечто революционное, когда микробы начали жить внутри других микробов, выступая для них в качестве органелл. Митохондрии, органеллы, которые перерабатывают пищу в энергию, развились из этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, ДНК впервые была упакована в ядра. Новые сложные клетки («эукариотические клетки») имели специализированные части, играющие особые роли, поддерживающие всю клетку.

Клетки тоже стали жить вместе, наверное, потому что можно было получить определенные выгоды. Группы клеток могли бы питаться более эффективно или получать защиту от того, чтобы просто быть больше. Живя коллективно, клетки стали обеспечивать потребности группы, выполняя каждую ячейку определенную работу. Некоторым клеткам было поручено создавать соединения, чтобы удерживать группу вместе, в то время как другие клетки производили пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первые животные

Эти скопления специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад. Губки были одними из первых животных. Хотя химические соединения губок сохранились в горных породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что губки появились еще раньше.

Уровень кислорода в океане все еще был низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить условия с низким содержанием кислорода. Хотя, как и другим животным, им требуется кислород для метаболизма, им не нужно много, потому что они не очень активны. Они питаются, сидя на месте, извлекая частицы пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.

Простой план тела губки состоит из слоев клеток вокруг заполненных водой полостей, поддерживаемых твердыми частями скелета. Эволюция все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге привела к отдельным группам животных.

Инструкции по сборке тела животного находятся в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и ​​в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были воспроизведены сразу, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.

Благодаря своему твердому скелету губки стали первыми строителями рифов на Земле. Такие ученые, как доктор Клаус Рютцлер из Смитсоновского института, работают над тем, чтобы понять эволюцию тысяч видов губок, живущих сегодня на Земле.

Эдиакарская биота

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период) помимо губок произошло распространение других организмов. Эти разнообразные обитатели морского дна с телами в форме листьев, лент и даже лоскутных одеял жили рядом с губками 80 миллионов лет. Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру.

Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы. Доктор Дуглас Эрвин из Смитсоновского института, используя данные сравнительного развития, изучил, были ли какие-либо из окаменелых эдиакарских животных родственниками современных животных.

К концу эдиакарского периода уровень кислорода поднялся, приблизившись к уровню, достаточному для поддержания жизни на основе кислорода. Ранние губки, возможно, действительно помогали увеличить количество кислорода, поедая бактерии, выводя их из процесса разложения. Следы организма по имени Dickinsonia costata предполагают, что он мог перемещаться по морскому дну, предположительно питаясь скоплениями микробов.

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большая часть эдиакарских существ исчезла, сигнализируя о серьезных изменениях в окружающей среде, которые Дуглас Эрвин и другие ученые все еще пытаются понять. Свою роль, возможно, сыграли развитие планов тела животных, отношения при кормлении и инженерия окружающей среды.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти ранние инженеры-экологи потревожили и, возможно, аэрировали отложения, нарушив условия для других эдиакарских животных. По мере того как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально катализируя смену видов.

Кембрийский взрыв

Кембрийский период (541-485 миллионов лет назад) стал свидетелем дикого взрыва новых форм жизни. Наряду с новым роющим образом жизни появились твердые части тела, такие как раковины и шипы. Твердые части тела позволяли животным более радикально изменять окружающую среду, например, копать норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения в погоне за добычей. Активное питание хорошо бронированных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.

(Посмотрите видео «Кембрийский взрыв жизни с палеонтологом Кармой Нанглу»)

Уникальные способы питания разделили окружающую среду, освободив место для большего разнообразия жизни. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулиттл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцев Берджесс, которые показали беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. Пока Waptia рыскал по дну океана, приапулидные черви зарывались в отложения, Wiwaxia прикреплялись к губкам, а Anomalocaris курсировал выше.

Многие из этих странных организмов были эволюционными экспериментами, например, 5-глазая Opabinia.