Гипотезы происхождения жизни на земле

В Гондванской области (Южная Америка, Южная Африка и Антарктида) получила развитие глоссоптерисовая, или гондванская, флора. Позднекарбоновое похолодание  в Южном полушарии привело  к материковому оледенению на существовавшем здесь континенте Гондвана. В результате эволюционное преимущество приобрели  семенные папоротники (птеридоспермы) и первые голосеменные — кордаиты, саговники и беннеттиты, как более  приспособленные к неблагоприятной  смене времен года. Семена, снабженные запасом питательных веществ  и защищенные оболочкой от неблагоприятного воздействия экологических условий, гораздо успешнее выполняют задачу размножения и распространения  растений. Следует заметить, что  саговники в наши дни — обычные  растения тропических и субтропических лесов.

В пресных водах карбона изобиловали  зеленые водоросли — углеобразователи. Мрачный мир лесных болот дополняли  уродливые стегоцефалы и амфибии, рептилии были еще редкими. Во влажном  теплом воздухе парили стрекозы и  поденки, некоторые из них достигали  гигантских размеров; широко были распространены и тараканы. В карбоне от земноводных  произошли первые пресмыкающиеся (котилозавры), тело которых было покрыто ороговевшей  кожей.

В середине пермского периода завершился герцинский циклонический цикл и  значительно увеличилась площадь  материков. Сформировался мощный миграционный поток глоссоптерисовой флоры из Антарктики через Индостан и Тропическую  Африку в Азию и Европу. Восточно-Европейская  платформа и другие участки суши в Северном полушарии в условиях аридизации климата превратились в  арену эволюционной борьбы угасающей  еврамерийской  и   жизнеспособной   гондванской  флор. Разнообразные папоротники и сохранившиеся сигиллярии образовывали более или менее густые заросли на побережьях мелководных лагун и болотистых участках. Все большее распространение получали настоящие голосеменные — хвойные, гинкговые, беннеттитовые и цикадовые. Существенную роль в растительном покрове стали играть мхи. Большого разнообразия достигли зверообразные пресмыкающиеся.

В конце пермского периода произошли  изменения в морской фауне: вымерли  многие группы морских лилий и  ежей, последние представители трилобитов, ругозы, ряд хрящевых, лучеперых,  кистеперых  и двоякодышащих рыб, некоторые представители земноводных и пресмыкающихся.

В мезозойскую эру, включающую триасовый, юрский и меловой периоды, развитие органической жизни на Земле продолжалось на фоне палеогеографических изменений, связанных с очередным (мезозойским) тектоническим циклом. В триасе (235—185 млн лет назад) начался раскол Пангеи — единого суперконтинента, занимавшего примерно четвертую  часть поверхности планеты и  простиравшегося от Северного до Южного полюса. Северная Америка стала  удаляться от Евразии, и произошло  раскрытие Северной Атлантики. Южная  Америка все еще была соединена  с Африкой, но отделена от Северной Америки. В начале триасового периода  возник океан Тетис, совпавший с  экваториальной областью. Лавразийские материки оказались полностью расположенными в Северном полушарии. Гондвана, находившаяся в Южном полушарии, распадалась  на континенты.

В растительном покрове суши в начале триасового периода преобладали  древние хвойные и семенные папоротники (птеридоспермы). К концу триаса сформировалась флора, в которой господствовали папоротники, саговники, беннеттиты, гинкговые  и мезофитные хвойные. В условиях засушливого тропического климата  триаса голосеменные были распространены неравномерно и тяготели к увлажненным  местам. На побережьях высыхающих водоемов и исчезающих болотах погибали последние  представители древовидных плаунов, папоротников, каламитов и кордаитов. Из гинкговых до наших дней дожил  их двулопастный представитель Ginkgo biloba.

На суше возникли новые группы насекомых, первые динозавры и примитивные  млекопитающие, в морской среде  — новые группы фораминифер, шестилучевых кораллов, более разнообразными стали  брюхоногие, двустворчатые и головоногие  моллюски, радиолярии. Появились группы водных пресмыкающихся: черепахи, крокодилы, ихтиозавры и зауроптеригии.

В юрском периоде (185—135 млн лет  назад) продолжилось раскалывание крупных  континентов, особенно Гондваны. Произошло  интенсивное расширение Северной Атлантики  между Северо-Американским и Африканским  континентами. К концу юры океан  Тетис достиг максимальных размеров. Наземная флора характеризовалась  преобладанием папоротников и голосеменных. Наряду с растительноядными стегозаврами, диплодоками и бронтозаврами  существовали хищники цератозавры  и аллозавры. Появились первые бабочки. Из морских беспозвоночных расцвета достигли аммониты и белемниты. В морях господствовали пресмыкающиеся: ихтиозавры, плезиозавры, плиозавры, черепахи и крокодилы. От пресмыкающихся в конце юры, когда в воздухе господствовали летающие ящеры (птерозавры), произошли птицы археоптериксы.

В меловом периоде (132—66 шн лет назад) продолжались распад Гондваны и образование  океанов, за исключением Тетиса, который  медленно замыкался в результате сближения Африки и Евразии. В  первой половине периода подверглись  дальнейшему изменению группы растений и животных юры. В частности, динозавры  достигли гигантских размеров (диплодоки  — до 30 м).

В раннем мелу (около 125 млн лет назад) началась палеонтологическая летопись цветковых растений, которые встречались  довольно редко и были не столь  разнообразны, как в наши дни. В  середине мелового периода (около НО млн лет назад) произошло знаменательное событие в развитии растительного  мира суши:"за сравнительно короткий геологический отрезок времени (несколько  миллионов лет) цветковые растения завоевали пространства от Арктики  до Антарктики.

По предположению А. Л. Тахтаджяна, наиболее вероятной областью их формирования и первичным центром расселения была территория юго-восточной части  Лавразии, которая соответствовала  современной Юго-Восточной Азии (юго-восток Китая, полуострова Индокитай  и Малакка, Филиппинские острова  и часть Больших Зондских островов (Суматра, Калимантан, Сулавеси)). В поздней  юре и раннем мелу эта территория представляла собой полуостров Лавразии или, возможно, архипелаг, иногда называемый Землей Сунда. Архипелаг цепью островов, видимо, был связан с Гондваной  через Новую Гвинею. В результате цветковые растения распространялись как в другие области Лавразии, так ив Гондвану.

Американский ботаник Л. Стибенс  назвал Юго-Восточную Азию музеем живых  ископаемых, центром сохранения, а  не возникновения и расселения примитивных  цветковых. Некоторые палеоботаники  и палеонтологи считают вероятными другие центры происхождения покрытосеменных, например Северо-Восточную и Западную Гондвану.

Согласно современным представлениям, все цветковые растения произошли  от одного общего предка, т. е. имеют  монофилитическое происхождение. Предполагаемый предок цветковых растений, по мнению большинства ученых, был тесно  связан с семенными папоротниками  и представлял одну из ветвей этой примитивной группы голосеменных. Палеонтологические остатки первичных цветковых  растений и группы растений, промежуточной  между ними и голосеменными предками, к сожалению, пока неизвестны науке. Возможно, далекие предки покрытосеменных  растений произрастали в горах, в  малоблагоприятных для осадконакопления условиях, не играли сколько-нибудь заметной роли в растительном мире и по этим причинам шансы на отыскание остатков первичных цветковых растений невелики.

Первичный тип цветкового растения представлял собой, по мнению большинства  ботаников, вечнозеленое дерево или  кустарник небольшой высоты. Травянистый тип цветкового растения появился позднее. Идея вторичности травянистого типа покрытосеменных впервые была высказана русским ботанико-географом А. Н. Красновым (1899) и американским анатомом Ч. Джеффри (1899).

Эволюционное превращение древесных  форм в травянистые произошло  в результате постепенного ослабления и затем полного или почти  полного прекращения активности камбия. Такое превращение началось, вероятно, еще на заре развития цветковых  растений. С течением времени оно  шло более быстрыми темпами в  самых далеких друг от друга группах  цветковых растений и в итоге  приобрело настолько широкие  масштабы, что охватило все главные  линии их развития.

Образование травянистых форм происходило  в разных климатических условиях и разных экосистемах, но во всех случаях  связано с факторами, которые  более благоприятны для развития именно трав, а не древесных и  кустарниковых растений. Так, в экологических  условиях леса травянистые растения в борьбе за жизненное пространство в верхних растительных ярусах приспособились к лазящему, лиановому и эпифитному образу жизни. В высокогорьях, полярных и аридных областях определяющим фактором эволюции травянистых растений был климат. Благодаря низкорослости  растения адаптировались к своеобразным температурным условиям и условиям увлажнения этих малопригодных или  совсем непригодных для древесных  растений климатических областей.

Вследствие огромного разнообразия древесных и травянистых форм цветковые оказались единственной группой растений, способной к  образованию сложных многоярусных сообществ. Возникновение этих сообществ  привело к более полному и  интенсивному использованию природной  среды, успешному завоеванию новых  территорий.

Большое значение в развитии цветковых  растений имела неотения — способность  размножаться на ранней стадии онтогенеза. Она обычно связана с лимитирующими  факторами среды — низкой температурой, недостатком влажности и коротким вегетационным периодом. Вполне аргументированно предположение, что цветковые растения возникли в условиях экологического стресса и формировались на открытых склонах горных областей с муссонным  климатом.

В эволюции и массовом расселении цветковых велика роль и животных-опылителей, особенно насекомых. Питаясь пыльцой, насекомые переносили ее с одного стробила исходных предков покрытосеменных  на другой и, таким образом, были первыми  агентами перекрестного опыления. Со временем они приспособились поедать  и семязачатки, нанося уже существенный вред размножению растений. Ответной реакцией на такое отрицательное  влияние насекомых явился отбор  приспособительных форм с закрытыми  семязачатками.

По мнению ботанико-географа М. И. Голенкина (1947), определяющее значение в широком  распространении цветковых растений имела их световыносливость. Она отсутствовала у папоротников, саговников и хвойных, господствовавших до середины мелового периода в условиях климата с большей влажностью и меньшей освещенностью. К концу мелового периода леса из древних форм платанов, лавров, дубов, магнолий и эвкалиптов, среди которых были нередкими хвойные — секвойи, тиссы и кипарисы, стали неотъемлемым компонентом ландшафтов планеты.

Завоевание суши цветковыми растениями знаменует один из решающих факторов эволюции животных. Млекопитающие появились  в конце триаса, несколько раньше цветковых растений, но их бурное развитие начинается с конца мела, немного  позднее вытеснения голосеменных и  папоротников покрытосеменными. Трудно представить распространение покрытосеменных  и млекопитающих как совершенно независимые друг от друга процессы. Невольно хочется думать, что условия, оказавшие столь сильное влияние  на расцвет покрытосеменных, явились  благоприятными и для млекопитающих. Некоторое отставание в развитии млекопитающих становится понятным, если обратить внимание на зависимость  большинства млекопитающих от покрытосеменных  — их основного источника питания. Очевидно, сначала должен был развиться  источник питания, а затем мог  появиться и потребитель.

После установления первичных форм связей между цветковыми растениями и животными эволюция этих представителей органического мира приобрела взаимозависимый  характер. Животные, особенно птицы, насекомые  и млекопитающие, оказали влияние  на формирование у растений ярко окрашенных цветков и съедобных плодов, защитных приспособлений морфологического, биохимического и физиологического характера. Одновременно цветковые растения оказали сильное  воздействие на животных. Таким образом, поскольку основными формами  связей животных с растениями являются пищевые, в процессе сопряженной  эволюции определились группы животных со специализированным питанием (травоядные, плодоядные, семяедные и др.). Взаимная адаптация растений и животных в  историко-эволюционном аспекте привела  во многих случаях к настолько  тесным связям между ними, что конкретный вид и группа животных не могут  существовать без определенного  вида или группы растений и наоборот.

Не менее удивительна одновременная  с началом эволюционного взрыва цветковых растений гибель динозавров и птерозавров. Причинами их вымирания  называют изменение радиационной обстановки на Земле, отравление растительными  ядами появившихся цветковых, похолодание  климата и т. д. В конце мелового периода исчезли также аммониты, почти все белемниты, ряд групп  двустворчатых и брюхоногих моллюсков, многие морские пресмыкающиеся.

С палеогена (66—25 млн лет назад) начался отсчет последней, кайнозойской, эры в геологической истории  и эволюции биосферы Земли. Палеоген и последовавший за ним неоген (25—1 млн лет назад) обычно объединяют в третичный период, в течение которого формировалась арктотретичная флора — предвестница современной растительности тропического, субтропического и умеренного поясов Северного полушария. С кайнозойской эрой связано образование в результате альпийского орогенеза молодых горных систем Евразии и Америки. Океан Тетис сменился горными системами, включающими Альпы, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Памир и Гималаи. В качестве реликтовых морских бассейнов сохранились только Средиземное, Черное и Каспийское моря. Вследствие глобальной неотектоники литосферные плиты заняли определенное положение, образовав современные материки и океаны.