Історія нашої планети

Ідея можливості життя й особливо життя розумного на інших планетах захопила думки людей одразу ж після того, як люди усвідомили, що їхня планета та їхнє сонце – не єдині, а лише одні з багатьох.

Наприкінці ХVІ століття Джордано Бруно першій на всій планеті дійшов висновку, що існує ймовірність існування життя на інших планетах. Роздумам над можливими формами цього гіпотетичного життя, над різновидами інопланетного розуму присвячено багато літературних творів. Хто знає, чи не буде якась цивілізація чи життя знайдені через декілька років, століть, тисячоліть? Адже упродовж історії людства фантастика була пророчим голосом. Чимало казкових, фантастичних мотивів були з часом втілені у життя, стали звичайними, невід’ємними деталями сучасного життя. Найяскравіший приклад – літак. Варто згадати письменника Жуля Верна з його неймовірними літературними передбаченнями, фантастичними знахідками більша частина яких перейшла з області фантастики до області науки. І зовсім неймовірними здавалися мрії письменника про польоти у космос, але нині цим вже важко когось здивувати. Хоча інопланетний розум є предметом запеклих дискусій, сподівань і фантазій, поки що Земля – єдина відома нам планета, на якій існує не тільки розум, але й просто – життя.

Що відрізняє Землю від інших планет? Що ж таке особливе існує на нашій Землі, що дозволило їй пройти величезний, у мільярди років шлях від розпеченої кулі щільної речовини до густозаселеної живої планети, єдиної такої у Сонячній системі? Щоб відповісти на це запитання, необхідно перерахувати чимало факторів, які у сукупності створили сприятливі умови для виникнення й існування життя. До речі, всі вони нам вже відомі. Спробуйте самостійно перерахувати умови, які дозволили Землі стати колискою життя, а потім ми перерахуємо їх разом і ви зможете перевірити себе. Почнемо!

У першу чергу необхідно відмітити зовнішні умови. Земля знаходиться на оптимальній відстані від Сонця. Воно зігріває її, але не опалює і не дає змерзнути. Порівняйте земні умови з умовами, наприклад, на Меркурії, який знаходиться найближче до Сонця з усіх планет і температура на якому досягає +400⁰С. Або з віддаленим від Сонця Марсом, середня температура якого досягає -70⁰С.

Сприяє розвиткові життя й період обертання планети навколо своєї вісі – 24 години. Це дозволяє планеті рівномірно нагріватися. Венера має період обертання навколо власної вісі тривалістю у 243 земних діб. До речі, період її обертання навколо Сонця дорівнює 225 земних діб. Отже, обернутися навколо Сонця Венера встигає швидше, ніж навколо самої себе, тому рік на Венері коротший за добу. Якби Земля так повільно оберталася навколо своєї вісі, то один її бік постійно б «заморожувався», а інший – «підгоряв» і життя було б неможливе.

Унікальними є також і власні, внутрішні властивості планети. Якщо говорити про температуру, то необхідно згадати про атмосферу Землі. Звичайно, вона не завжди була такою, як нині, а «розвивалася» разом із планетою. Шар нашої атмосфери достатньо товстий і щільний, тому він захищає планету від нічного переохолодження, коли Сонце не зігріває її. Давайте ще раз згадаємо про Венеру. Незважаючи на те, що Меркурій ближчий до Сонця, на Венері температура вища на 100⁰С завдяки вуглекислому газу, з якого переважно складається атмосфера Венери. Земна повітряна оболонка підтримує баланс (рівновагу) і не дозволяє планеті занадто перегріватися. В атмосфері згоряє більша частина метеоритів, а озоновий шар захищає Землю від шкідливих і небезпечних космічних променів. Нарешті, склад атмосфери дає можливість для дихання тваринам і людині, надає можливість для живлення рослин. До речі, від шкідливої дії космосу мешканців Землі захищає також її електромагнітне поле, що відхиляє потоки заряджених радіоактивних частинок.

Поверхня Землі різноманітна й надає живим істотам простір для варіативності форм існування. Плодючий шар ґрунту є унікальним середовищем існування і джерелом життя для величезної кількості живих істот. Треба зазначити, що ґрунт, як і атмосфера, з’явився не одразу. Сучасний ґрунт – це продукт життєдіяльності організмів й одночасно необхідна умова їхнього існування.

Назвемо, нарешті, одну з найважливіших умов існування життя – наявність запасів води. Вода – джерело життя. Без неї неможливе існування рослин і тварин. Всі ми складаємося з води. Більша частина процесів на планеті відбувалася й відбувається з участю води – від атмосферних явищ до виникнення життя.

Вчені висунули припущення, що поверхня Юпітера рідка або газоподібна. Ми не можемо стверджувати з впевненістю, чи може існувати життя на цій крижаній планеті, яка складається переважно з газів. Або на розпеченій – як Венера. Невідомо, які форми життя можуть виникнути на таких планетах. Але безумовно те, що ті форми життя, які виникли на планеті Земля не змогли б існувати на жодній планеті Сонячної системи. Звісно, не можна вважати, що життя у тому вигляді, в якому воно розвивалося, було ідеально пристосоване до умов цієї планети чи Земля ідеально підходила для існування життя. Життя «підлаштовувалося» під умови планети, ставало максимально відповідним до умов, або гинуло, якщо не могло пристосуватися, а умови Землі лише сприяли цьому. Життя поступово набиралося сили й багато у чому саме змінювало ці умови. Але про це – у наступній розповіді.

В історії розвитку Землі виділяють два етапи: розвиток неорганічної природи і розвиток органічного життя. Неорганічний етап розвитку охоплює відрізок часу від 3,5 мільярдів років назад до часу виникнення Землі, точно визначити який не має можливості, умовно можна рахувати – близько 6 мільярдів років назад. Неорганічний розвиток поділяється на дві основні стадії: зіркову і планетарну. Зіркова стадія включає період формування планети від зародження до деякої точки стабілізації. Упродовж цього періоду своєї історії Земля була розпеченою, температура її поверхні становила близько 1000⁰С. Елементи знаходилися у вигляді атомів. Поступово Земля охолоджувалася, оберталася й відбувалося розшарування матерії за густиною. Атоми важких елементів опускалися вниз, у середину планети, а на поверхні залишалися атоми легких елементів: нітрогену, карбону, гідрогену, озону. Ці атоми взаємодіяли й утворювали гази, які підіймалися вгору.

Зірковий період закінчився приблизно 6 мільярдів років назад. Ця подія була пов’язана з відносною стабілізацією стану речовини на Землі. Завершилися процеси розшарування матерії; остигання планети перейшло в іншу стадію. Із завершенням зіркового періоду розпочався планетарний період, тобто період формування Землі як планети, що завершився приблизно 3,5 мільярда років назад. Гази, які утворювалися у процесі взаємодії легких елементів, підіймалися на поверхню Землі й утворювали первинну атмосферу. З’явилися перші хімічні сполуки: вода у вигляді водяної пари, нітратна та нітритна кислота, вуглекислий та угарний газ, водень.

Коли планета остигла до 100⁰С, почалася конденсація водяної пари і утворення первинного океану. Виділена у процесі конденсації вода спадала на Землю у вигляді гарячих дощів й збиралася у низовинах, утворюючі водойми. Розпочалися численні грози. Земні надра вивергали назовні карбіди – сполуки металів з карбоном. Ці з’єднання падали у гарячу воду, розчинялися і утворювали нові сполуки – вуглеводи. У воді розчинялися також гази й солі. Всі ці елементи взаємодіяли у процесі хімічних реакцій.

Приблизно 3,5 мільярди років назад в історії Землі розпочалася зовсім нова фаза – на планеті виникло органічне життя. Виникають питання: що є життя? У чому полягає відмінність між живою і неживою природою?

Життя – лише одна з форм існування матерії. Це спосіб існування білкових тіл, який характеризується постійним обміном речовин з навколишньою природою. Припинення такого обміну означає припинення життя і, як наслідок, розпадом білка.

Білки – це органічні речовини. Слово «органічний» і «організм» походить від латинського organizo, що означає – надаю впорядкований вигляд, тобто організую. Живі істоти (організми) мають складну впорядковану структуру і ряд характерних тільки для них властивостей, які називаються обміном речовин: подразливістю, рухливістю, здатністю до росту, розвитку, розмноженню, саморегуляції, пристосуванню до навколишнього середовища та інші.

Від того часу періоди розвитку Землі і життя на ній прийнято називати ерами. Найперша ера називається архейською. Це ера виникнення життя. Вона тривала близько одного мільярда років й утворила найпростіші організми. Архейську еру умовно поділяють на три етапи виникнення життя.

На першому етапі у водах океану під впливом ультрафіолетової радіації, хімічних реакцій і грозової електрики із неорганічних речовин почали утворюватися органічні.

На другому етапі білки, ліпіди, вуглеводи і нуклеїнові кислоти утворюють особливі сполуки – коацервати, що діють як відкриті системи, здатні до росту.

На третьому етапі ці системи почали взаємодіяти з нуклеїновою кислотою і з’єднуватися з нею, внаслідок чого почали з’являтися перші живі істоти – пробіонти або протоклітини, здатні до самовідтворення.

На четвертому етапі ці прості організми прогресивно ускладнюються, виникають доядерні організми, виділяється вільний кисень. Розвиваються різні види живлення, у першу чергу – автотрофне, при якому всі необхідні для життя органічні речовини організм синтезує із неорганічних шляхом фотосинтезу, тобто за допомогою сонячного світла. Процес фотосинтезу донині використовують усі фототрофи – рослини. Надалі розвивається гетеротрофне живлення, коли усе необхідне організм використовує у вже готовому вигляді. До гетеротрофів відносяться усі тварини й людина.

На цьому 2,5 мільярди років назад закінчилася архейська ера й починається протерозойська – ера виникнення безхребетних, що тривала 2 000 000 000 років. У цій ері інтенсивно удосконалювалась жива матерія, відбувалося її невпинне ускладнення. Зрозуміло, усі організми спочатку булі одноклітинні, тобто повністю складалися з однієї клітини, у якої не було спочатку навіть ядра – їх називають прокаріотами. Але поступово сформувалися спочатку еукаріоти – ядерні організми, клітини яких вже мали ядро. Це найпростіші бактерії та синьо-зелені водорості.

Нагадаємо ще раз: зародження і розвиток життя відбувалося у воді. Приблизно у цей час відбулося перше велике заледеніння планети. Але найпростіші організми не загинули і продовжили розвиток.

Потім виникли організми багатоклітинні, що складалися з декількох клітин. Це були різні види водоростей і безхребетні тварини: черви, молюски. Нарешті у тварин сформувалися окремі органи, спочатку дуже прості за будовою. Так виникли безчерепні хордові організми. Опорою тіла у них є внутрішній осьовий скелет, або хорда. Хорда – це далекий «родич» хребта, пружна поздовжня струна. Навіть зараз на зародкових етапах розвитку тварин спочатку виникає хорда, а потім вона видозмінюється у хребет.

І ось 570 000 000 років назад починається палеозойська ера – час земноводних, риб, безхребетних. Вона включає шість періодів, які ми зараз розглянемо оглядово.

У кембрійському та ордовицькому періоді поряд з найпростішими (губками, голкошкірими) починають з’являтися перші панцирні риби і молюски і триває розквіт домінуючих тварин палеозойської ери – трилобітів. Трилобіти – це панцирні істоти, що нагадують гігантську мокрицю у панцирі; вони мешкали на дні й повзали по ньому повільно за допомогою багатьох коротких ніжок. У довжину трилобіти були від 2 до 70 см. Розмножилися вони у неймовірній кількості.

У силурійському періоді сформувалися павукоподібні скорпіони, безкрилі комахи, розвивалися риби. У девонському періоді з’явилися щелепні панцирні риби, а також дводихальних та кистеперих риб. Відбувається дуже важлива подія – з’являються перші стегоцефали – земноводні. Суходіл поступово займають рослини. Тоді ж почалося вимирання деяких молюсків корененіжок і коралових поліпів. Починаючи з девонського періоду види почали змінювати один одного – одні вимирають, їх місце займають інші.

Кам’яновугільний період – це час появи крилатих комах, перших плазунів (змій, ящірок, жаб) та акул. Вимирають кистепері та панцирні риби, почалося вимирання трилобітів. Окрім цього, у кам’яновугільному періоді відбувався розквіт лісів, де зростали гігантські папороті, хвощі, плауни. Після вимирання цих лісів утворився шар, який під низкою атмосферних впливів упродовж часу перетворився на кам’яне вугілля.

Останній період палеозойської ери – пермський – створив звірозубих та травоїдних плазунів. У пермський період вимерли останні трилобіти й стегоцефали.

240 000 000 років назад почалася мезозойська ера – ера плазунів, відома як епоха динозаврів. Вона поділяється на три періоди. У першому – тріасовому – розпочалося царювання динозаврів. З’являються перші ссавці – сумчасті та яйцекладні, а також кісткові риби. Розмножилися хижі й травоїдні плазуни, земноводні і головоногі молюски, стародавні риби вимерли.

Юрський період відомий як час найбільшого розквіту динозаврів. На грецькій мові слово «динозавр» означає «жахливий ящір». Динозаври – це гігантські плазуни, ящери. Вони були надзвичайно різноманітні. Перші динозаври були хижаками, пізніше з’явилися динозаври, які харчувалися рослинною їжею. До речі, не можна плутати динозаврів з іншими ящерами, наприклад, птерозавром – літаючим ящером або іхтіозавром – морським ящером. Усі динозаври мешкали виключно на суходолі.

У юрському періоді з’явилися зубаті птахи, більшість сучасних земноводних і плазунів, вимерли стародавні хрящові риби.

Останній період – крейдяний – став часом занепаду динозаврів, які повністю вимерли. Але в цей період з’явилися сучасні птахи і дрібні плацентарні ссавці. На цьому мезозойська ера закінчилася.

Кайнозойська ера кінцева геологічна ера на теперішній час. Вона триває останні 65 000 000 років. Її називають також ерою ссавців. Вона поділяється на три періоди.

Перший – палеоцен, у якому володарювали птахи, риби, комахи, черви й ссавці; виникли морські ссавці, копитні, комахо їди, нижні мавпи. Одночасно вимирали останні мезозойські плазуни, стародавні ссавці й головоногі молюски.

Другий – еоцен. З’явилися перші людиноподібні мавпи й гігантські ссавці: мамонт, безрогий носоріг, шаблезубий тигр, печерні ведмеді, леви. Вимирали сумчасті та яйцекладні ссавці.

Антропоген – останній період, у часі займає останні 2 000 000 років й триває донині. Ανθρωπος — людина, грец. γενεσις — виникнення. У цьому періоді відбувалося виникнення й розвиток людини. Гігантські ссавці вимирали, а взагалі тваринний світ був таким, як нині. Іноді кайнозойську еру поділяють на третинну й четвертинну епохи, при цьому палеоген і неоген відносять до третинної, а антропоген – до четвертинної, розглядаючи його як еру людини.

А тепер давайте спробуємо з іншого боку подивитися на розвиток життя на Землі.