Возникновение Земли и ранние этапы ее становления

Одной из важных задач современного естествознания в области наук о Земле является восстановление истории ее развития . По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. Один из наиболее вероятных вариантов возникновения Земли выглядит следующим образом. Вначале образовались Солнце и уплощенная вращающаяся околосолнечная туманность из межзвездного газопылевого облака под влиянием, например, взрыва близкой сверхновой звезды. Далее происходила эволюция Солнца и околосолнечной туманности с передачей электромагнитным или турбулентно-конвективным способом момента количества движения от Солнца планетам. В последующем «пыльная плазма» конденсировалась в кольца вокруг Солнца, а материал колец образовал так называемые планетезимали, которые конденсировались до планет. После этого подобный процесс повторился вокруг планет, что привело к образованию спутников. Считается, что этот процесс занял около 100 млн лет.

Предполагается, что далее в результате дифференциации вещества Земли под действием ее гравитационного поля и радиоактивного нагрева возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы Земли. Более тяжелый материал сформировал ядро, состоящее, вероятно, из железа с примесью никеля и серы. В мантии остались несколько более легкие элементы. Согласно одной из гипотез, мантия сложена простыми оксидами алюминия, железа, титана кремния и др. О составе земной коры уже говорилось достаточно подробно в § 8.2. Она сложена более легкими силикатами. Еще более легкие газы и влага сформировали первичную атмосферу.

Как уже говорилось, предполагается, что Земля родилась из скопления холодных твердых частиц, выпадавших из газопылевой туманности и слипавшихся под влиянием взаимного притяжения. По мере роста планеты она разогревалась вследствие соударения этих частиц, достигавших нескольких сот километров, подобно современным астероидам, и выделения теплоты не только известными нам теперь в коре естественно -радиоактивными элементами, но и более чем 10 вымершими с тех пор радиоактивными изотопами AI, Be, Cl и др. В результате могло происходить полное (в ядре) или частичное (в мантии) плавление вещества. В начальный период своего существования, примерно до 3,8 млрд лет, Земля и другие планеты земной группы, а также Луна подвергались усиленной бомбардировке мелкими и крупными метеоритами. Следствием этой бомбардировки и более раннего соударения планетезималей могло стать выделение летучих и начало образования вторичной атмосферы, так как первичная, состоявшая из газов, захваченных при образовании Земли, скорее всего быстро рассеялась в космическом пространстве. Несколько позже стала формироваться гидросфера. Сформировавшиеся таким образом атмосфера и гидросфера пополнялись в процессе дегазации мантии при вулканической деятельности.

Падение крупных метеоритов создавало обширные и глубокие кратеры, подобные наблюдаемым в настоящее время на Луне, Марсе, Меркурии, где следы их не стерты последующими изменениями. Кратерообразование могло провоцировать излияния магмы с образованием базальтовых полей, подобных покрывающим лунные «моря». Так, вероятно, образовалась первичная кора Земли, которая, однако, не сохранилась на современной ее поверхности, за исключением относительно небольших фрагментов в «более молодой» коре континентального типа.

Эта кора, содержащая в своем составе уже граниты и гнейсы, правда, с меньшим содержанием кремнезема и калия, чем в «нормальных» гранитах, появилась на рубеже около 3,8 млрд лет и известна нам по обнажениям в пределах кристаллических щитов практически всех континентов. Способ образования древнейшей континентальной коры пока во многом неясен. В составе этой коры, повсеместно метаморфизованной в условиях высоких температур и давлений, находят породы, текстурные особенности которых свидетельствуют о накоплении в водной среде, т.е. в эту отдаленную эпоху уже существовала гидросфера. Возникновение первой коры, подобной современной, требовало поступления из мантии больших количеств кремнезема, алюминия, щелочей, в то время как сейчас мантийный магматизм создает очень ограниченный объем обогащенных этими элементами пород. Считается, что 3,5 млрд лет назад на площади современных континентов была широко распространена серогнейсовая кора, названная так по преобладающему типу слагающих ее пород. В нашей стране она, например, известна на Кольском полуострове и в Сибири, в частности в бассейне р. Алдан.

Принципы периодизации геологической истории Земли

Дальнейшие события в геологическое время часто определяются, согласно относительной геохронологии, категориями «древнее», «моложе». Например, какая-то эра древнее некоторой другой. Отдельные отрезки геологической истории называются (в порядке уменьшения их продолжительности) зонами, эрами, периодами, эпохами, веками. Их выявление основано на том факте, что геологические события запечатлеваются в горных породах, а осадочные и вулканогенные породы располагаются в земной коре слоями. В 1669 г. Н. Стеной установил закон последовательности напластования, согласно которому нижележащие пласты осадочных пород древнее вышележащих, т.е. образовались ранее их. Благодаря этому появилась возможность определения относительной последовательности образования слоев, а значит, связанных с ними геологических событий.

Основным в относительной геохронологии является биостратиграфический, или палеонтологический, метод установления относительного возраста и последовательности залегания пород. Этот метод был предложен У. Смитом в начале XIX в., а затем развит Ж. Кювье и А. Броньяром. Дело в том, что в большинстве осадочных пород можно встретить остатки животных или растительных организмов. Ж.Б. Ламарк и Ч. Дарвин установили, что животные и растительные организмы в течение геологической истории постепенно совершенствовались в борьбе за существование, приспосабливаясь к изменяющимся условиям жизни. Некоторые животные и растительные организмы на определенных стадиях развития Земли вымирали, на смену им приходили другие, более совершенные. Таким образом, по остаткам ранее живших более примитивных предков, найденным в каком-нибудь пласте, можно судить об относительно более древнем возрасте данного пласта.

Еще один метод геохронологического расчленения пород, особенно важный для расчленения магматических образований океанического дна, основан на свойстве магнитной восприимчивости горных пород и минералов, образующихся в магнитном поле Земли. С изменением ориентировки породы относительно магнитного поля или самого поля часть «врожденной» намагниченности сохраняется, а смена полярности запечатлевается в изменении ориентировки остаточной намагниченности пород. В настоящее время установлена шкала смены таких эпох.

Абсолютная геохронология - учение об измерении геологического времени, выраженного в обычных абсолютных астрономических единицах (годах), - определяет время возникновения, завершения и длительность всех геологических событий, в первую очередь время образования или преобразования (метаморфизма) горных пород и минералов, так как по их возрасту определяется возраст геологических событий. Основным методом здесь является анализ соотношения радиоактивных веществ и продуктов их распада в горных породах, образовывавшихся в разные эпохи.

Древнейшие породы в настоящее время установлены в Западной Гренландии (3,8 млрд лет). Самый большой возраст (4,1 - 4,2 млрд лет) получен по цирконам из Западной Австралии, но циркон здесь залегает в переотложенном состоянии в мезозойских песчаниках. С учетом представлений об одновременности образования всех планет Солнечной системы и Луны и возраста самых древних метеоритов (4,5-4,6 млрд лет) и древних лунных пород (4,0-4,5 млрд лет) возраст Земли принимается равным 4,6 млрд лет.

В 1881 г. на II Международном геологическом конгрессе в Болонье (Италия) были утверждены основные подразделения совмещенных стратиграфической (для разделения слоистых осадочных пород) и геохронологической шкал. По этой шкале история Земли делилась на четыре эры в соответствии с этапами развития органического мира: 1) архейская, или археозойская - эра древнейшей жизни; 2) палеозойская - эра древней жизни; 3) мезозойская - эра средней жизни; 4) кайнозойская - эра новой жизни. В 1887 г. из состава архейской эры выделили протерозойскую - эру первичной жизни. Позднее шкала совершенствовалась. Один из вариантов современной геохронологической шкалы представлен в табл. 8.1. Архейская эра разделяется на две части: ранний (древнее 3500 млн лет) и поздний архей; протерозойская - также на две: ранний и поздний протерозой; в последнем выделяют рифейский (название произошло от древнего названия Уральских гор) и вендский периоды. Фанерозойский зон подразделяется на палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры и состоит из 12 периодов.

Таблица 8.1. Геохронологическая шкала

Основные этапы эволюции земной коры

Кратко рассмотрим основные этапы эволюции земной коры как косного субстрата, на котором развилось многообразие окружающей природы .

В apxee еще довольно тонкая и пластичная кора под влиянием растяжения испытала многочисленные разрывы сплошности, через которые к поверхности вновь устремилась базальтовая магма, заполнившая прогибы длиной сотни километров и шириной многие десятки километров, известные как зелено-каменные пояса (этим названием они обязаны преобладающему зеленосланцевому низкотемпературному метаморфизму базальтовых пород). Наряду с базальтами среди лав нижней, основной по мощности части разреза этих поясов встречаются высокомагнезиальные лавы, свидетельствующие об очень большой степени частичного плавления мантийного вещества, что говорит о высоком тепловом потоке, намного превышавшем современный. Развитие зеленокаменных поясов заключалось в смене типа вулканизма в направлении увеличения содержания в нем диоксида кремния (SiO 2), в деформациях сжатия и метаморфизме осадочно-вулканогенного выполнения и, наконец, в накоплении обломочных осадков, свидетельствующих об образовании гористого рельефа.

После смены нескольких поколений зеленокаменных поясов архейский этап эволюции земной коры завершился 3,0 -2,5 млрд лет назад массовым образованием нормальных гранитов с преобладанием К 2 О над Na 2 O. Гранитизация, а также региональный метаморфизм, местами достигший высшей ступени, привели к формированию зрелой континентальной коры на большей части площади современных материков. Однако и эта кора оказалась недостаточно устойчивой: в начале протерозойской эры она испытала дробление. В это время возникла планетарная сеть разломов и трещин, заполнявшихся дайками (пластинообразными геологическими телами). Одна из них - Великая дайка в Зимбабве - имеет длину более 500 км и ширину до 10 км. Кроме того, впервые проявилось рифтообразование, давшее начало зонам прогибания, мощного осадконакопления и вулканизма. Их эволюция привела к созданию в конце раннего протерозоя (2,0-1,7 млрд лет назад) складчатых систем, вновь спаявших обломки архейской континентальной коры, чему способствовала новая эпоха мощного гранитообразования.

В итоге к концу раннего протерозоя (к рубежу 1,7 млрд лет назад) зрелая континентальная кора существовала уже на 60- 80% площади ее современного распространения. Более того, некоторые ученые полагают, что на этом рубеже вся континентальная кора составляла единый массив - суперконтинент Мегагею (большая земля), которому на другой стороне земного шара противостоял океан - предшественник современного Тихого океана - Мегаталасса (большое море). Этот океан был менее глубоким, чем современные океаны, ибо рост объема гидросферы за счет дегазации мантии в процессе вулканической деятельности продолжается всю последующую историю Земли, хотя и более медленно. Не исключено, что прообраз Мегаталассы появился еще раньше, в конце архея.

В катархее и начале архея появились первые следы жизни - бактерии и водоросли, а в позднем архее распространились водорослевые известковые постройки - строматолиты. В позднем архее началось, а в раннем протерозое завершилось коренное изменение состава атмосферы: под влиянием жизнедеятельности растений в ней появился свободный кислород, тогда как катархейская и раннеархейская атмосфера состояла из водяного пара, СО 2 , СО, СН 4 , N, NH 3 и H 2 S с примесью НС1, HF и инертных газов.

В позднем протерозое (1,7-0,6 млрд лет назад) Мегагея стала постепенно раскалываться, и этот процесс резко усилился в конце протерозоя. Следами его являются протяженные континентальные рифтовые системы, погребенные в основании осадочного чехла древних платформ. Важнейшим его результатом было образование обширных межконтинентальных подвижных поясов - Северо-Атлантического, Средиземноморского, Урало-Охотского, разделивших континенты Северной Америки, Восточной Европы, Восточной Азии и наиболее крупный обломок Мегагеи - южный суперконтинент Гондвану. Центральные части этих поясов развивались на новообразованной в процессе рифтогенеза океанской коре, т.е. пояса представляли собой океанские бассейны. Их глубина постепенно увеличивалась по мере роста гидросферы. Одновременно подвижные пояса развивались по периферии Тихого океана, глубина которого также возрастала. Климатические условия становились более контрастными, о чем свидетельствует появление, особенно в конце протерозоя, ледниковых отложений (тиллитов, древних морен и водно-ледниковых осадков).

Палеозойский этап эволюции земной коры характеризовался интенсивным развитием подвижных поясов - межконтинентальных и окраинно-континентальных (последние на периферии Тихого океана). Эти пояса расчленялись на окраинные моря и островные дуги, их осадочно-вулканогенные толщи испытывали сложные складчато-надвиговые, а затем сбрососдвиговые деформации, в них внедрялись граниты и на этой основе формировались складчатые горные системы. Этот процесс протекал неравномерно. В нем различают ряд интенсивных тектонических эпох и гранитного магматизма: байкальскую - в самом конце протерозоя, салаирскую (от хребта Са-лаир в Средней Сибири) - в конце кембрия, таковскую (от Таковских гор на востоке США) - в конце ордовика, каледонскую (от древнеримского названия Шотландии) - в конце силура, акадскую (Акадия - старинное название северо-восточных штатов США) - в середине девона, судетскую - в конце раннего карбона, заальскую (от р. Заале в Германии) - в середине ранней перми. Первые три тектонические эпохи палеозоя нередко объединяют в каледонскую эру тектогенеза, последние три - в герцинскую, или варисскую. В каждую из перечисленных тектонических эпох определенные части подвижных поясов превращались в складчатые горные сооружения, а после разрушения (денудации) входили в состав фундамента молодых платформ. Но некоторые из них частично испытывали активизацию в последующие эпохи горообразования.

К концу палеозоя межконтинентальные подвижные пояса полностью замкнулись и заполнились складчатыми системами. В результате отмирания Северо-Атлантического пояса Североамериканский континент сомкнулся с Восточно-Европейским, а последний (после завершения развития Урало-Охотского пояса) - с Сибирским, Сибирский - с Китайско-Корейским. В итоге образовался суперконтинент Лавразия, а отмирание западной части Средиземноморского пояса привело к его объединению с южным суперконтинентом - Гондваной - в одну континентальную глыбу - Пангею. Восточная часть Средиземноморского пояса в конце палеозоя - начале мезозоя превратилась в огромный залив Тихого океана, по периферии которого также поднялись складчатые горные сооружения.

На фоне этих изменений структуры и рельефа Земли продолжалось развитие жизни. Первые животные появились еще в позднем протерозое, а на самой заре фанерозоя существовали почти все типы беспозвоночных, но они еще были лишены раковин или панцирей, которые известны с кембрия. В силуре (или уже в ордовике) начался выход растительности на сушу, а в конце девона существовали леса, получившие наибольшее распространение в каменноугольном периоде. Рыбы появились в силуре, земноводные - в карбоне.

Мезозойская и кайнозойская эры - последний крупный этап развития структуры земной коры, который отмечен становлением современных океанов и обособлением современных континентов. В начале этапа, в триасе, еще существовала Пангея, но уже в раннем юрском периоде она снова раскололась на Лавразию и Гондвану вследствие возникновения широтного океана Тетис, протянувшегося от Центральной Америки до Индокитая и Индонезии, а на западе и на востоке он смыкался с Тихим океаном (рис. 8.6); этот океан включал и Центральную Атлантику. Отсюда в конце юры процесс раздвига континентов распространился к северу, создав в течение мелового периода и раннего палеогена Северную Атлантику, а начиная с палеогена - Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана (Амеразийский бассейн возник раньше как часть Тихого океана). В итоге Северная Америка отделилась от Евразии. В поздней юре началось формирование Индийского океана, и с начала мела стала раскрываться с юга Южная Атлантика. Это означало начало распада Гондваны, существовавшей как единое целое в течение всего палеозоя. В конце мела Северная Атлантика соединилась с Южной, отделив Африку от Южной Америки. Тогда же Австралия отделилась от Антарктиды, а в конце палеогена произошло отделение последней от Южной Америки.

Таким образом, к концу палеогена оформились все современные океаны, обособились все современные континенты и облик Земли приобрел вид, в основном близкий к нынешнему. Однако еще не было современных горных систем.

С позднего палеогена (40 млн лет назад) началось интенсивное горообразование, достигшее кульминации в последние 5 млн лет. Этот этап становления молодых складчато-покровных горных сооружений, образования возрожденных сводово-глыбовых гор выделяют как неотектонический. Фактически неотектонический этап является подэтапом мезозойско-кайнозойского этапа развития Земли, так как именно на этом этапе оформились основные черты современного рельефа Земли, начиная с распределения океанов и континентов.

На этом этапе завершилось формирование основных черт современной фауны и флоры. Мезозойская эра была эрой пресмыкающихся, млекопитающие стали преобладать в кайнозое, а в позднем плиоцене появился человек. В конце раннего мела появились покрытосемянные растения и суша приобрела травяной покров. В конце неогена и антропогене высокие широты обоих полушарий были охвачены мощным материковым оледенением, реликтами которого являются ледниковые шапки Антарктиды и Гренландии. Это было третье крупное оледенение в фанерозое: первое имело место в позднем ордовике, второе - в конце карбона - начале перми; оба они были распространены в пределах Гондваны.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Что такое сфероид, эллипсоид и геоид? Каковы параметры принятого в нашей стране эллипсоида? Зачем он нужен?

Каково внутреннее строение Земли? На основании чего делается заключение о ее строении?

Каковы основные физические параметры Земли и как они изменяются с глубиной?

Каков химический и минералогический состав Земли? На основании чего делается заключение о химическом составе всей Земли и земной коры?

Какие основные типы земной коры выделяют в настоящее время?

Что такое гидросфера? Что такое круговорот воды в природе? Какие основные процессы происходят в гидросфере и ее элементах?

Что такое атмосфера? Каково ее строение? Какие процессы происходят в ее пределах? Что такое погода и климат?

Дайте определение эндогенных процессов. Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

В чем заключается сущность тектоники литосферных плит? Каковы ее основные положения?

10. Дайте определение экзогенных процессов. В чем основная сущность этих процессов? Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

11. Как взаимодействуют эндогенные и экзогенные процессы? Каковы результаты взаимодействия этих процессов? В чем сущность теорий В. Дэвиса и В. Пенка?

Каковы современные представления о возникновении Земли? Как происходило ее раннее становление как планеты?

На основании чего производится периодизация геологической истории Земли?

14. Как развивалась земная кора в геологическом прошлом Земли? Каковы основные этапы развития земной коры?

ЛИТЕРАТУРА

Аллисон А., Палмер Д. Геология. Наука о вечно меняющейся Земле. М., 1984.

Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л., 1980.

Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. М., 1991.

Гаврилов В.П. Путешествие в прошлое Земли. М., 1987.

Геологический словарь. Т. 1, 2. М., 1978.

Городницкий A . M ., Зоненшайн Л.П., Мирлин Е.Г. Реконструкции положения материков в фанерозое. М., 1978.

7. Давыдов Л.К., Дмитриева A.A., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л., 1973.

Динамическая геоморфология /Под ред. Г.С. Ананьева, Ю.Г. Симонова, А.И. Спиридонова. М., 1992.

Дэвис В.М. Геоморфологические очерки. М., 1962.

10. Земля. Введение в общую геологию. М., 1974.

11. Климатология / Под ред. O.A. Дроздова, Н.В. Кобышевой. Л., 1989.

Короновский Н.В., Якушева А.Ф. Основы геологии. М., 1991.

Леонтьев O.K., Рычагов Г.И. Общая геоморфология. М., 1988.

Львович М.И. Вода и жизнь. М., 1986.

Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. М., 1986.

Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. М., 1991.

Монин A.C. Введение в теорию климата. Л., 1982.

Монин A.C. История Земли. М., 1977.

Неклюкова Н.П., Душина И.В., Раковская Э.М. и др. География. М., 2001.

Немков Г.И. и др. Историческая геология. М., 1974.

Неспокойный ландшафт. М., 1981.

Общая и полевая геология / Под ред. А.Н. Павлова. Л., 1991.

Пенк В. Морфологический анализ. М., 1961.

Перелъман А.И. Геохимия. М., 1989.

Полтараус Б.В., Кислое A.B. Климатология. М., 1986.

26. Проблемы теоретической геоморфологии /Под ред. Л.Г. Никифорова, Ю.Г. Симонова. М., 1999.

Сауков A.A. Геохимия. M., 1977.

Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М., 1991.

Ушаков С.А., Ясаманов H.A. Дрейф материков и климат Земли. М., 1984.

Хаин В.Е., Ломте М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., 1995.

Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. М., 1997.

Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М., 1994.

Щукин И.С. Общая геоморфология. T.I. M., 1960.

Экологические функции литосферы / Под ред. В.Т. Трофимова. М., 2000.

Якушева А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. М., 1988.

История нашей планеты еще хранит в себе немало загадок. Ученые разных областей естествознания вложили свою лепту в изучение развития жизни на Земле.

Считается, что возраст нашей планеты составляет около 4,54 миллиарда лет. Весь этот временной промежуток принято делить на два основных этапа: фанерозой и докембрий. Эти этапы называются эонами или эонотемой. Эоны в свою очередь делятся на несколько периодов, каждый из которых отличается совокупностью изменений, происходивших в геологическом, биологическом, атмосферном состоянии планеты.

1. Докембрий, или криптозой — это эон (временной промежуток развития Земли), охватывающий около 3,8 миллиардов лет. То есть, докембрий — это развитие планеты от момента образования, формирования земной коры, протоокеана и возникновения жизни на Земле. К концу докембрия на планете уже были широко распространены высокоорганизованные организмы с развитым скелетом.

Эон включает в себя еще две эонотемы — катархей и архей. Последний, в свою очередь, включает в себя 4 эры.

1. Катархей — это время образования Земли, но не было еще ни ядра, ни земной коры. Планета была еще холодным космическим телом. Ученые предполагают, что в этот период на Земле уже была вода. Катархей длился около 600 млн. лет.

2. Архей охватывает период в 1,5 млрд лет. В этот период на Земле еще не было кислорода, происходило формирование залежей серы, железа, графита, никеля. Гидросфера и атмосфера представляли собой единую парогазовую оболочку, которая плотным облаком окутывала земной шар. Солнечные лучи сквозь эту завесу практически не проникали, поэтому на планете царил мрак.2.1 2.1. Эоархей — это первая геологическая эра, которая длилась около 400 млн.лет. Важнейшее событие эоархея — формирование гидросферы. Но воды было еще мало, водоемы существовали отдельно друг от друга и пока не сливались в мировой океан. В это же время земная кора становится твердой, хотя астероиды еще бомбят Землю. На исходе эоархея образуется первый в истории планеты суперконтинент — Ваальбара.

2.2 Палеоархей — следующая эра, которая также длилась приблизительно 400 млн.лет. В этот период формируется ядро Земли, возрастает напряженность магнитного поля. Сутки на планете длились всего 15 часов. Зато повышается содержание кислорода в атмосфере за счет деятельности появившихся бактерий. Остатки этих первых форм палеоархейской эры жизни были найдены в Западной Австралии.

2.3 Мезоархей также длился около 400 млн.лет. В мезоархейскую эру нашу планету покрывал неглубокий океан. Участки суши представляли собой небольшие вулканические острова. Но уже в этот период начинается формирование литосферы и запускается механизм тектоники плит. В конце мезоархея наблюдается первый ледниковый период, во время которого на Земле впервые образуются снег и лед. Биологические виды по-прежнему пока представлены бактериями и микробными формами жизни.

2.4 Неоархей — завершающая эра архейского эона, длительность которой составляет около 300 млн. лет. Колонии бактерий в это время формирует первые на Земле строматолиты (известняковые отложения). Важнейшее событие неоархея - образование кислородного фотосинтеза.

II. Протерозой — один из длиннейших временных отрезков истории Земли, который принято делить на три эры. Во время протерозоя впервые появляется озоновый слой, мировой океан достигает практически современного объема. А после длительнейшего гуронского оледенения на Земле появляются первые многоклеточные формы жизни - грибы и губки. Протерозой принято делить на три эры, каждая их которых содержала по несколько периодов.

3.1 Палео-протерозой — первая эра протерозоя, которая началась 2,5 млрд. лет назад. В это время полностью формируется литосфера. А вот прежние формы жизни вследствие увеличения содержания кислорода практически вымерли. Этот период получил название кислородной катастрофы. К концу эры на Земле появляются первые эукариоты.

3.2 Мезо-протерозой длился приблизительно 600 млн.лет. Важнейшие события этой эры: формирование континентальных масс, образование суперконтинента Родиния и эволюция полового размножения.

3.3 Нео-протерозой . Во время этой эры Родиния распадается примерно на 8 частей, суперокеан Мировия прекращает свое существование, а на исходе эры Земля практически до экватора покрывается льдами. В неопротерозойскую эру живые организмы впервые начинают приобретать твердую оболочку, что в дальнейшем послужит основой скелета.

III. Палеозой — первая эра фанерозойского эона, начавшаяся приблизительно 541 млн. лет назад и длившаяся около 289 млн. лет. Это эпоха появления древней жизни. Суперконтинент Гондвана объединяет южные материки, чуть позже к нему присоединяются остальные части суши и появляется Пангея. Начинают формироваться климатические пояса, а флора и фауна представлена, в основном, морскими видами. Только к концу палеозоя начинается освоение суши, и появляются первые позвоночные.

Палеозойскую эру условно делят на 6 периодов.

1. Кембрийский период длился 56 млн. лет. В этот период формируются основные горные породы, у живых организмов появляется минеральный скелет. А важнейшим событием кембрия является возникновение первых членистоногих.

2. Ордовикский период — второй период палеозоя, длившийся 42 млн. лет. Это эпоха образования осадочных пород, фосфоритов и горючих сланцев. Органический мир ордовика представлен морскими беспозвоночными и сине-зелеными водорослями.

3. Силурийский период охватывает следующие 24 млн. лет. В это время вымирают практически 60% живых организмов, существовавших прежде. Зато появляются первые в истории планеты хрящекостные и костные рыбы. На суше силур знаменуется возникновением сосудистых растений. Суперконтинеты сближаются и образуют Лавразию. К концу периода отмечено таяние льдов, уровень моря повысился, а климат стал мягче.

4. Девонский период отличается бурным развитием разнообразных форм жизни и освоением новых экологических ниш. Девон охватывает временной промежуток в 60 млн. лет. Появляются первые наземные позвоночные, пауки, насекомые. У животных суши формируются легкие. Хотя, по-прежнему, преобладают рыбы. Царство флоры этого периода представлено пропапоротниками, хвощевидными, плаунами и госеменными.

5. Каменноугольный период часто называют карбоном. В это время Лавразия сталкивается с Гондваной и появляется новый суперконтинент Пангея. Образовывается и новый океан — Тетис. Это время появления первых земноводных и рептилий.

6. Пермский период — последний период палеозоя, завершившийся 252 млн. лет назад. Предполагают, что в это время на Землю упал крупный астероид, что привело к значительному изменению климата и вымиранию практически 90% всех живых организмов. Большая часть суши покрывается песками, появляются самые обширные пустыни, которые только существовали за всю историю развития Земли.

IV. Мезозой — вторая эра фанерозойского эона, продолжавшаяся почти 186 млн.лет. В это время материки приобретают практически современные очертания. А теплый климат способствует бурному развитию жизни на Земле. Исчезают гигантские папоротники, а им на смену появляются покрытосеменные растения. Мезозой - это эпоха динозавров и появления первых млекопитающих.

В мезозойской эре выделяют три периода: триас, юра и мел.

1. Триасовый период длился чуть более 50 млн. лет. В это время Пангея начинает раскалываться, а внутренние моря постепенно мельчают и высыхают. Климат - мягкий, зоны выражены не ярко. Почти половина растений суши исчезает, так как распространяются пустыни. А в царстве фауны появляются первые теплокровные и сухопутные рептилии, ставшие предками динозавров и птиц.

2. Юрский период охватывает промежуток в 56 млн. лет. На Земле царил влажный и теплый климат. Суша покрывается зарослями папоротников, сосен, пальм, кипарисов. На планете царят динозавры, а многочисленные млекопитающие отличались пока маленьким ростом и густой шерстью.

3. Меловой период — наиболее продолжительный период мезозоя, длившийся почти 79 млн. лет. Практически заканчивается раскол континентов, Атлантический океан значительно увеличивается в объеме, на полюсах формируются ледяные покровы. Увеличение водной массы океанов приводит к образованию парникового эффекта. В конце мелового периода происходит катастрофа, причины которой до сих пор не ясны. В результате вымерли все динозавры и большинство видов рептилий и голосеменных растений.

V. Кайнозой — это эра животных и человека разумного, начавшаяся 66 млн. лет назад. Континенты в это время приобрели свое современное очертание, Антарктида заняла южный полюс Земли, а океаны продолжали увеличиваться. Уцелевшие после катастрофы мелового периода растения и животные оказались в совершенно новом мире. На каждом континенте начали формироваться уникальные сообщества форм жизни.

Кайнозойскую эру делят на три периода: палеоген, неоген и четвертичный.

1. Палеогеновый период закончился приблизительно 23 млн. лет назад. В это время на Земле царил тропический климат, Европа скрывалась под вечнозелеными тропическими лесами, лишь на севере континентов росли листопадные деревья. Именно в период палеогена происходит бурное развитие млекопитающих.

2. Неогеновый период охватывает следующие 20 млн. лет развития планеты. Появляются киты и рукокрылые. И, хотя по земле еще бродят саблезубые тигры и мастодонты, фауна все больше приобретает современные черты.

3. Четвертичный период начался более 2,5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Два важнейших события характеризуют этот временной отрезок: ледниковый период и появление человека. Ледниковая эпоха полностью завершила формирование климата, флоры и фауны континентов. А появление человека ознаменовало начало цивилизации.

Основные этапы эволюции растительного и животного мира

Геохронологическая история Земли. Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятие и опускание суши, изменение очертаний материков, уровня океанов. Движения и разломы земной коры, происходившие в разные геологические периоды, сопровождались усиленной вулканической деятельностью, в результате чего в атмосферу выбрасывалось огромное количество газов, пепла, что снижало прозрачность атмосферы и способствовало уменьшению количества поступающей на Землю солнечной радиации. Это было одной из причин развития оледенений, которые вызвали изменение климата, что оказало сильное влияние на развитие органического мира. В процессе эволюции постоянно возникали новые формы организмов, а прежние формы, оказавшиеся неприспособленными к новым условиям существования, вымирали.

В течение многих миллионов лет на планете накапливались остатки некогда живших организмов. На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить подлинную историю живой природы (табл. 4.2). Применение радио-изотопного метода позволяет с большой точностью определить возраст пород в местах залегания палеонтологических остатков и возраст ископаемых организмов.

На основе данных палеонтологии всю историю жизни на Земле подразделяют на эры и периоды.

Основные этапы эволюции растений. В протерозойскую эру (около 1 млрд. лет назад) ствол древнейших эукариот разделился на несколько ветвей, от которых возникли растения, грибы и животные. Большинство растений этого периода свободно плавало в воде, часть из них прикреплялась ко дну.

Табл. 4.2. Геохронологическая шкала Земли.

1. Архейская эра - древнейший этап в истории Земли, когда в водах первичных морей возникла жизнь, которая была представлена первоначально доклеточными ее формами и первыми клеточными организмами. Aнализ оса дочных пород этого возраста показывает, что в водной среде обитали бактерии и синезеленые.

2 . Протерозойская эра. На грани архейской и протерозойской эры произошло усложнение строения и функции организмов: возникли многоклеточность, половой процесс, который усилил генетическую неоднородность организмов и дал обширный материал для отбора, более разнообразными стали фотосинтезирующие растения. Многоклеточность организмов сопровождалась повышением специализации клеток, их объединением в ткани и функциональные системы.

Проследить в деталях эволюцию животных и растений в протерозойскую эру довольно трудно из-за перекристаллизации осадочных пород и уничтожения органических остатков. В отложениях этой эры обнаружены лишь отпечатки бактерий, водорослей, низших типов беспозвоночных и низших хордовых. Крупным шагом в эволюции было появление организмов с двусторонней симметрией тела, дифференцированного на передний и задний отделы, левую и правую стороны, выделение спинной и брюшной поверхности. Спинная поверхность у животных служила защитой, а на брюшной располагались рот и органы захвата пищи.

3. Палеозойская эра. Животный и растительный мир достиг большого разнообразия, стала развиваться наземная жизнь.

В палеозое различают шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В кембрийском периоде жизнь была сосредоточена в воде (она покрывала значительную часть нашей планеты) и представлена более совершенными многоклеточными водорослями, имевшими расчлененное слоевище, благодаря которому они активнее синтезировали органические вещества и явились исходной ветвью для наземных листостебельных растений. Широкое распространение в морях получили беспозвоночные, в том числе плеченогие моллюски, а из членистоногих - трилобиты. Самостоятельным типом двухслойных животных того периода были археоциаты, формировавшие рифы в древних морях. Они вымерли, не оставив потомков. На суше обитали лишь бактерии и грибы.

В ордовикском периоде климат был теплым даже в Арктике. В пресных и солоноватых водах этого периода пышного развития достигли планктонные водоросли, разнообразные кораллы из типа кишечнополостных, существовали представители почти всех типов беспозвоночных в том числе трилобиты, моллюски, иглокожие. Широко представлены были бактерии. Появляются первые представители бесчелюстных позвоночных - щитковые.

В конце силурийского периода в связи с горообразовательными процессами и сокращением площади морей часть водорослей оказалась в новых условиях среды - в мелких водоемах и на суше. Многие из них погибли. Однако в результате разнонаправленной изменчивости и отбора отдельные представители приобрели признаки, способствовавшие выживанию в новых условиях. Появились первые наземные споровые растения - псилофиты. Они имели цилиндрический стебель около 25 см высоты, вместо листьев - чешуйки. Важнейшие приспособления у них - возникновение покровной и механической тканей, корнеподобных выростов - ризоидов, а также элементарной проводящей системы.

В девоне численность псилофитов резко сократилась, на смену им пришли их преобразованные потомки, высшие растения - плауновидные, моховидные и папоротниковидные, у которых развиваются настоящие вегетативные органы (корень, стебель, лист). Возникновение вегетативных органов повысило эффективность функции отдельных частей растений и их жизненность как гармонически целостной системы. Выход на сушу растений предшествовал выходу животных. На Земле растения накапливали биомассу, а в атмосфере - запас кислорода. Первыми обитателями суши из беспозвоночных были пауки, скорпионы, многоножки. В девонских морях было много рыб, среди них - челюстные панцирные, имевшие внутренний хрящевой скелет и внешний прочный панцирь, подвижные челюсти, парные плавники. Пресные водоемы населяли кистеперые рыбы, у которых было жаберное и примитивное легочное дыхание. С помощью мясистых плавников они перемещались по дну водоема, а при пересыхании переползали в другие водоемы. Группа кистеперых рыб явилась предками древних земноводных - стегоцефалов. Стегоцефалы обитали в болотистой местности, выходили на сушу, но размножались только в воде.

В каменноугольном периоде распространились гигантские папоротникообразные, которые в условиях теплого влажного климата расселились повсеместно. В этот период достигли расцвета древние земноводные.

В пермский период климат стал более сухим и холодным, что привело к вымиранию многих земноводных. К концу периода число видов земноводных стало резко сокращаться, и до наших дней сохранились лишь мелкие земноводные (тритоны, лягушки, жабы). На смену древовидным споровым папоротникообразным пришли семенные папоротники, давшие начало голосеменным растениям. Последние имели развитую стержневую корневую систему и семена, оплодотворение у них проходило в отсутствие воды. Вымерших земноводных сменила более прогрессивная группа животных, произошедшая от стегоцефалов,- пресмыкающиеся. У них были сухая кожа, более плотные ячеистые легкие, внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, защитные яйцевые оболочки.

4. Мезозойская эра включает три периода: триасовый, юрский, меловой.

В триасе широко распространились голосеменные растения, особенно хвойные, занявшие господствующее положение. Одновременно широко расселились пресмыкающиеся: в морях обитали ихтиозавры, плезиозавры в воздухе - летающие ящеры, разнообразно были пpeдставлены пресмыкающиеся и на земле. Гигантские пресмыкающиеся (бронтозавры, диплодоки и др.) вскоре вымерли. В самом начале триаса от пресмыкающихся отделилась группа мелких животных с более совершенным строением скелета и зубов. Эти животные npиобрели способность к живорождению, постоянную температуру тела, у них было четырехкамерное сердце и целый ряд других прогрессивных черт организации. Это были первые примитивные млекопитающие.
В отложениях юрского периода мезозоя o6наружены также останки первоптицы - археоптерикса. Он сочетал в своем строении признаки птиц и пресмыкающихся.

В меловом периоде мезозоя от голосеменных отделилась ветвь растений, имевших орган семенного размножения - цветок. После оплодотворения завязи цветка превращается в плод, поэтому развивающиеся семена внутри плода защищены мякотью и оболочками от неблагоприятных условий среды. Многообразие цветков различных приспособлений для опыления и распространения плодов и семян позволило покрытосеменным (цветковым) растениям широко распространиться в природе и занять господствующее положение. Параллельно с ними развивалась группа членистоногих - насекомых которые, будучи опылителями цветковых растений в большой мере способствовали их прогрессивной эволюции. В этом же периоде появились настоящие птицы и плацентарные млекопитающие. Признаки высокой степени организации у них - постоянная температура тела| полное разделение артериального и венозного тока крови, повышенный обмен веществ, совершенная терморегуляция, а у млекопитающих, кроме того, живорождение, вскармливание детенышей молоком, развитие коры головного мозга - позволили этим группам также занять господствующее положение на Земле.

5. Кайнозойская эра подразделяется на три периода: палеоген, неоген и четвертичный.

В палеогене, неогене и начале четвертичного периода цветковые растения благодаря приобретению многочисленных частных приспособлений заняли большую часть суши и представляли субтропическую и тропическую флору. В связи с похолоданием, вызванным наступлением ледника, субтропическая флора отступила к югу. В составе наземной растительности умеренных широт стали преобладать листопадные деревья, приспособленные к сезонному ритму температур, а также кустарники и травянистые растения. Расцвет травянистых приходится на четвертичный период. Большое распространение получили теплокровные животные:
птицы и млекопитающие. В ледниковое время обитали пещерные медведи, львы, мамонты, шерстистые носороги, которые после отступления ледников и потепления климата постепенно вымирали, а животный мир приобрел современный облик.

Главное событие этой эры - формирование человека. К концу неогена в лесах обитали небольшие хвостатые млекопитающие - лемуры и долгопяты. От них произошли древние формы обезьян - парапитеки, ведшие древесный образ жизни и питавшиеся растениями и насекомыми. Их далекие потомки - ныне живущие гиббоны, орангутанги и вымершие мелкие древесные обезьяны - дриопитеки. Дриопитеки дали начало трем линиям развития, которые привели к шимпанзе, горилле, а также вымершему австралопитеку. От австралопитеков в конце неогена произошел человек разумный.

Основные особенности эволюции животного мира следующие:

1. прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специализация тканей и всех систем органов;
2. свободный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведения, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов окружающей среды;
3. возникновение твердого скелета: наружного у некоторых беспозвоночных (членистоногие) и внутреннего у хордовых;
4. прогрессивное развитие нервной системы, которое стало основой для возникновения условно-рефлекторной деятельности

И Вселенной. Например, гипотезы Канта – Лапласа, О.Ю. Шмидта, Жоржа Бюффона, Фреда Хойла и др. Но большинство учёных склонны полагать, что Земле около 5 млрд. лет.

О событиях геологического прошлого в их хронологической последовательности дает представление единая международная геохронологическая шкала. Ее основными подразделениями являются эры: архейская, протерозойская, палеозойская, мезозойская. кайнозойская. Древнейший интервал геологического времени (архей и протерозой) называют также докембрием. Он охватывает большой период — почти 90% всей (абсолютный возраст планеты, по современным представлениям, принимается равным 4,7 млрд. лет).

Внутри эр выделяются меньшие временные отрезки — периоды (например, палеогеновый, неогеновый и четвертичный в кайнозойскую эру).

В архейскую эру (от греческого — изначальный, древний) образовались кристаллические породы (граниты, гнейсы, сланцы). В эту эру на происходили мощные горообразовательные процессы. Изучение этой эры позволило геологам предположить наличие морей и живых организмов в них.

Протерозойская эра (эра ранней жизни) характеризуется отложениями пород, в которых найдены остатки живых организмов. В эту эру на поверхности Земли образовались наиболее устойчивые участки — платформы. Платформы — эти древние ядра — стали центрами формирования .

Палеозойская эра (эра древней жизни) отличается несколькими этапами мощного горообразования, . В эту эру возникли Скандинавские горы, Урал, Тянь-Шань, Алтай, Аппалачи. В это время появились животные организмы с твердым скелетом. Впервые появились позвоночные: рыбы, амфибии, рептилии. В среднем палеозое появилась наземная растительность. Древовидные папоротники, плауновые и др. послужили материалом для образования месторождений каменного угля.

Мезозойская эра (эра средней жизни) также характеризуется интенсивной складчатостью. Горы образовались в областях, прилегающих к . Среди животных господствовали пресмыкающиеся (динозавры, протерозавры и др.), впервые появились птицы и млекопитающие. Растительность состояла из папоротников, хвойных, в конце эры появились покрытосеменные растения.

В кайнозойскую эру (эру новой жизни) складывается современное распределение материков и океанов, происходят интенсивные горообразовательные движения. Образуются горные цепи на берегах Тихого океана, на юге Европы и Азии ( , Гималаи, Береговые хребты Кордильер и др.). В начале кайнозойской эры климат был значительно теплее современного. Однако увеличение площади суши за счет поднятия материков привело к похолоданию . Появились обширные ледниковые покровы на севере и . Это привело к значительным изменениям растительного и животного мира. Вымерли многие животные. Появились растения и животные, близкие к современным. В конце этой эры появился человек и стал интенсивно заселять сушу.

Первые три миллиарда лет развития Земли привели к образованию суши. По представлениям ученых вначале на Земле был один материк, который впоследствии раскололся на два, а затем происходило еще разделение и в результате к сегодняшнему дню образовалось пять материков.

Последний миллиард лет истории Земли связан с образованием складчатых областей. При этом в геологической истории последнего миллиарда лет выделяют несколько тектонических циклов (эпох): байкальский (конец протерозоя), каледонский (ранний палеозой), герцинский (поздний палеозой), мезозойский (мезозой), кайнозойский или альпийский цикл (от 100 млн лет и до настоящего времени).
В результате всех вышеперечисленных процессов Земля приобрела современное строение.

В результате большой, трудоемкой работы многочисленных исследователей, изучавших и сравнивавших горные породы различных разрезов и районов нашей планеты, содержащие органические остатки, с большей или меньшей точностью намечена историческая последовательность формирования верхней части земной коры.

На основании анализа эволюции органического мира, обусловливающей стратиграфическое различие ископаемых организмов, Вторая сессия международного геологического конгресса в г. Болонье (1881) по предложению русской делегации приняла однотипное подразделение всей толщи земной коры на пять (лежащих друг на друге) групп горных пород. Это подразделение стало основой Единой международной шкалы относительного геологического летоисчисления. Время, соответствующее формированию отдельной группы, названо эрой. Принятые названия групп пород и эр даны в таблице ниже.

Основные стратиграфические подразделения относительной геохронологии

Каждая группа пород, в свою очередь, делится на системы, характеризующиеся значительными изменениями в составе толщ и органических остатков, а системы - на отделы (обычно три: верхний, средний и нижний, или два: верхний и нижний), отделы делятся на ярусы, ярусы - на горизонты, или зоны. Соответственно этим комплексам горных пород подразделяется и геологическое время: эры расчленяются на периоды, периоды - на эпохи, эпохи на века. При этом в каждом случае мерилом относительного геологического времени является время накопления соответствующих толщ осадков, условно принятое геологами всех стран за эталон отдельных эр, периодов, эпох и других подразделений международной геохронологической шкалы. Каждый из таких комплексов слоев заключает в себе определенный комплекс органических остатков, позволяющий сопоставлять между собой породы и разрезы, значительно удаленные друг от друга (даже в разных странах или на разных континентах), а также отрезки времени, ушедшие на формирование этих и других синхронных или близких горных пород.

Международная геохронологическая шкала относительного летоисчисления

Ниже приводим краткую характеристику главнейших материалов, свидетельствующих об особенностях исторического развития Земли по этапам и периодам.

Археозойская эра охватывает древнейшее время в истории Земли. О нем мы знаем мало, ибо на современной поверхности Земли древнейшие породы обнажены лишь небольшими участками в пределах устойчивых блоков земной коры (щитов) и некоторых, глубоко размытых горных систем (Алданский, Анабарский, Скандинавский щиты, Енисейский кряж, Восточные Саяны, Забайкалье и др.). Древнейшие породы за длительное время интенсивно изменились, дислоцировались, метаморфизовались и превратились в гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы и другие перекристаллизованные породы.

Несмотря на глубокий метаморфизм, удается установить, что в первоначальном виде в составе древнейших толщ были как магматические, так и осадочные образования в виде, например, мощных толщ известняков и доломитов, кварцитов, конгломератов и др. Следы органических остатков в них затушеваны. По редким находкам их предполагается, что органическая жизнь тогда была исключительно примитивной. Точно установленных органических остатков в археозое кет. Найденные формы, напоминающие водоросли и названные Eozoon (из гнейсов Канады) или Corycium (из гнейсов Финляндии), являются проблематичными. По данным Мак-Грегора (1940), подтвержденным Холмсом (1954), в древнейших породах Южной Родезии, возраст которых определяется в 2,7-3,3 млрд. лет, в графитсодержащих известняках выявлены оригинальные структурные формы, отдаленно напоминающие водоросли вида калления, хорошо известные в протерозойских породах.

Бесспорным показателем присутствия органического вещества в археозойское время являются углистые и графитистые породы. В сильно перекристаллизованных мраморах и сланцах графит образует крупные чешуйки. Общеизвестная большая роль организмов в образовании карбонатных пород всех систем позволяет предполагать возможное органическое происхождение и некоторых археозойских карбонатных пород. Вероятно, тогда жили известковые водоросли или бактерии. Древнейший возраст археозойских толщ определяется по шкале относительного возраста условно по их стратиграфическому положению в основании известного нам протерозойского комплекса осадочных пород.

По мнению В. А. Николаева (1957), более или менее надежное разделение пород археозоя и протерозоя как между собой, так и внутри в настоящее время возможно в основном при использовании следующих четырех критериев:

1. крупные, регионально проявленные структурные несогласия в залегании отдельных частей (свит) метаморфического комплекса, выраженные различиями в простирании систем складок, интенсивности складчатости, степени метаморфизма, базальными конгломератами или присутствием продуктов размыва более древних образований в терригенных (песчаниковых) вышележащих толщах;
2. наличие некоторых характерных и постоянных по литологии частей (свит) в исследуемом комплексе, например, мощных пластов кварцитов, мощных карбонатных слоев, вулканогенных образований (порфироидов, зеленокаменных пород и т. п.);
3. наличие характерных интрузивных пород и ассоциаций их в одних частях разреза (более древних) и отсутствие в других (более молодых);
4. различия в степени метаморфизма пород.

На основе этих критериев к архею относят комплексы, обычно глубоко метаморфизованные (гнейсы, мигматиты, гранитогнейсы, кристаллические сланцы амфиболитовой и гранулитовой метаморфических фаций), отделенные перерывом и структурным несогласием от комплексов протерозойского возраста.

Протерозойская эра фиксируется по мощным толщам пород, обнажающихся на значительных площадях древних горных систем (Енисейский кряж, Саяны и др.).

Литологический состав нижних частей группы протерозойских пород сходен с составом древнейших пород. Широко распространены метаморфические комплексы в виде разнообразных кристаллических сланцев. В верхних частях дислокации и метаморфизм пород выражены значительно меньше и нередко наблюдаются даже слабометаморфизованные породы. Органические остатки встречаются чаще. Эра характеризуется достаточно высоко организованной и развитой органической жизнью. Особенно это касается верхних ее частей. Среди различных ископаемых остатков организмов протерозоя на первом месте по массовому распространению стоят сине-зеленые водоросли - простейшие представители этой группы растений, чаще других встречаются Collenia, Osagia, Conophyton, Newlandia, Cryptozoon и др. С достаточной уверенностью считается, что в верхнепротерозойское время уже существовали наземные растения, о чем свидетельствует присутствие в осадках этого возраста спор. Из ископаемых представителей беспозвоночных животных наиболее широкое распространение имели радиолярии, примитивные фораминиферы и др.

Для протерозойской фауны характерно отсутствие форм с известковым скелетом и, наоборот, широкое развитие хитиновых, роговых и фосфорнокислокальциевых скелетных элементов. Это, являясь коренным отличием нескелетного органического мира докембрия от фаун палеозойских периодов, обусловлено, по мнению А. П. Виноградова, относительно высоким содержанием углекислоты в воздухе и в воде, что определяло недонасыщение морской воды углекислым кальцием и, как следствие, препятствовало беспозвоночным отлагать известь в их тканях.

Верхняя граница протерозойской группы устанавливается по контакту с палеонтологически охарактеризованной нижней кембрийской системой. В последнее время верхняя часть протерозойских отложений выделяется в самостоятельную синайскую систему.

Палеозойская эра благодаря наличию многочисленных хорошо сохранившихся документов изучена достаточно детально не только в целом, но и во многих узких своих подразделениях. Породы этой группы слагают большие площади на континенте, они очень разнообразны, изменчивы и представлены всеми семействами.

Палеозой является эрой дальнейшей эволюции живых организмов. В это время дифференцировались, развивались и усложнялись организмы, жившие в протерозое, и вместе с тем появлялись новые виды, в том числе и первые позвоночные животные. Это была эра первого выхода организмов на сушу - сначала растений, а затем и животных. В начале палеозоя континенты, вероятно, были почти безжизненными, представляя собой каменные и песчаные пустыни; к началу мезозойской эры они заселились довольно богатой органической жизнью. Палеозойская эра расчленяется на 6 периодов, представленных мощными системами пород эффузивного, вулканогенно-осадочного и осадочного происхождения, характеризующихся своеобразной фауной.

Кембрийский период , начальный период палеозойской эры, выделен впервые в 1836 г. Седжвиком.

Кембрийский период, как и кембрийская система, получил свое название от Cambria - древнего названия Уэльса.

Отложения этой системы широко распространены в составах платформенных и складчатых областей. На платформах толща кембрия преимущественно осадочная, слабо метаморфизована и при обычном наличии в ней хорошо сохранившихся органических остатков выделяется довольно легко. В складчатых областях отложения кембрия сильно дислоцированы и метамороизованы, а органические остатки в них, как правило, редки. Поэтому здесь нередко затруднительно отделение толщ кембрия от докембрийских образований внизу и от пород ордовика - вверху. В этих случаях за условные поверхности раздела принимают стратиграфические и угловые несогласия, сопровождающиеся местами конгломератами.

В общем органический мир кембрия значительно богаче протерозойского. Все органические остатки принадлежат исключительно представителям морской фауны и флоры. Достоверных следов сухопутных организмов пока не обнаружено. В настоящее время известны остатки по меньшей мере 1500 видов беспозвоночных обитателей моря. Большинство их представлено слабоизменчивыми распространенными формами, жившими длительное время и поэтому не имеющими серьезного стратиграфического значения. Это преимущественно форамиииферы, некоторые губки, медузы, иглокожие, пелециподы, гастроподы и черви. Остатки их или очень редки, или плохо сохранились, или не имеют четких отличий от более поздних представителей.

Из общего состава кембрийской фауны наиболее распространенными (судя по ископаемым остаткам) были трилобиты, брахиоподы и археоциаты, представители остальных типов играли совершенно ничтожную роль. Часто встречаются известковистые остатки водорослей, весьма сходные с протерозойскими. Руководящее значение для стратиграфии и определения относительного возраста имеют различные трилобиты и археоциаты.

Очень многие из трилобитов характеризуют только кембрийские толщи, причем часто не выходят из границ того или иного отдела или даже мелких стратиграфических подразделений системы. Некоторые трилобиты космополитные и характеризуют кембрийские отложения всех стран, другие характерны для более узких площадей и имеют большее или меньшее региональное значение.

Археоциаты, по А. Г. Вологдину, появляются в нижнем кембрии, достигают расцвета уже к концу его, а в среднем кембрии приобретают повсеместное распространенно. К началу верхнего кембрия они начинают вымирать и исчезают.

До последнего времени ярусного расчленения отделов кембрийской системы, как это принято для других систем, не было. Правда, в зарубежной литературе делались такие попытки, но из них наиболее удачно предложение разделения верхнего отдела Северной Америки на три яруса. У нас в Союзе, главным образом на основании изучения разрезов кембрия Сибирской платформы, удалось выделить в нижнем кембрии алданский и ленский ярусы, а в среднем кембрии - алегинский и майский. Верхний кембрий в СССР на ярусы не расчленен.

Ордовикский и силурийский периоды в современном составе выделены недавно путем расчленения силурийского периода и соответствующей ему силурийской системы. Это расчленение проведено еще не повсеместно, и поэтому при краткой характеристике мы даем только их общие черты.

Ордовикский период (и соответствующая ему ордовикская система), известный ранее как нижняя эпоха (отдел) силура, в качестве самостоятельного признан только в самое последнее время. Отложения ордовикской системы так же, как и вышележащего силура, распространены на значительных территориях, так как в ордовике проходила одна из величайших в истории Земли трансгрессий моря. Большинство пород этого периода осадочные, местами содержат эффузивы. При общем сравнительно слабом метаморфизме пород толщи ордовика иногда столь интенсивно дислоцированы и метаморфизованы, что с трудом отделяются от кембрия.

Ордовикский период получил свое название по имени древнего племени ордовиков в Англии, где отложения ордовикской системы были впервые изучены в 1879 г. Лапворсом.

Животный мир ордовика по сравнению с кембрийским периодом более богат и разнообразен. В ордовике обновляется фауна трилобитов, резко возрастает количество видов брахиопод, к концу периода приобретают большое развитие кораллы и мшанки, весьма многочисленны головоногие моллюски (наутилоидеи), широко распростанены граптолиты, появляются первые ежи и криноидеи. В ордовикский период, по-видимому, появляются первые наземные высокоразвитые организмы - многоножки и скорпионы. Растительный мир был представлен водорослями и примитивными пеллофитами. Есть основания предполагать, что флора ордовика была более разнообразной, на что указывают разнообразные и многочисленные споры, находимые в ордовикских отложениях.

В стратиграфическом отношении наибольшее значение имеют граптолиты, трилобиты и в меньшей мере брахиоподы. Общепринятого деления ордовикской системы на ярусы нет.

До недавнего времени более или менее общим признанием пользовалась английская схема расчленения ордовика, по которой выделялись четыре яруса (снизу вверх): тремадокский, аренигский, лландейльский и карадокский. В последнее время предлагается следующее расчленение ордовика: в нижнем отделе выделяются тремадокский и аренигский ярусы, в среднем - лландейльский и невский и в верхнем - карадокский и анегилльский.

Силурийский период и соответствующая ему силурийская система были выделены впервые Мурчисоном в 1835 г.

Силурийская система получила свое название по имени древнего кельтского племени силуров, населявшего Уэльс, где эта система была впервые изучена.

Начавшаяся в ордовике трансгрессия моря продолжалась и в силурийское время, в связи с чем в силуре распространены те же главнейшие типы отложений, которые были характерны для ордовика. Во второй половине силурийского периода в связи с резким оживлением тектонических движений началась регрессия, приведшая к значительному расширению континентов.

Органический мир силурийского периода характеризовался дальнейшим развитием беспозвоночных, дававших многочисленные и разнообразные формы. Наиболее характерной группой фауны были граптолиты. многочисленные кораллы, брахиоподы и наутилоидеи. Трилобиты по сравнению с ордовиком имели значительно более бедный видовой состав. В конце периода появляются первые гониатиты. Криноидеи и морские ежи были представлены относительно слабо. Среди позвоночных были слабо развиты бесчелюстные, появились первые панцирные рыбы. Из растительности широко развиты были разнообразные водоросли, а из наземных - типа псилофитов.

Среди большого разнообразия беспозвоночных особое значение для стратиграфии имеют граптолиты, брахиоподы, кораллы, головоногие моллюски.

Общепринято расчленение отделов силурийской системы на следующие ярусы: в нижнем отделе выделяются лландоверийский и уиилокский ярусы, а в верхнем - лудловский и даунтонский. Существование самостоятельного даунтонского яруса в настоящее время многими исследователями оспаривается.

Девонский период и девонская система отложений были выделены Мурчисоном и Седжвиком в 1839 г. По названию английской провинции Девоншир и названа эта система.

Сравнительно с силуром, распространение морских отложений в этом периоде меньшее. Широким развитием среди них пользуются лагунно-континентальные и лагунно-морские осадки. Сравнительно слабые дислоцированность и метаморфизм пород, а также хорошая сохранность обильной фауны в них обеспечивают девонской системе роль маркирующей при изучении палеозойских образований, хотя местами в случаях постепенных переходов в отложениях встречаются трудности установления как нижней, так и особенно верхней границ системы.

Органическая жизнь девонского периода в общем близка верхнесилурийской, но обладает и резко специфическими чертами. Так, в девонское время уже почти полностью отсутствовали характерные для силура граптолиты, началось вырождение трилобитов и наутилоидей, заметно ослабла фауна примитивных брахиопод. В то же время быстрое развитие получили гониатиты, продолжала сохраняться значительная роль панцирных. Рыбы в девоне были представлены уже всеми классами, из которых особого развития в это время достигли двоякодышащие и кистеперые. В среднем палеозое значительного разнообразия достигла наземная флора, представленная в силуре только примитивными формами. Среди остатков наземных животных отмечаются четвероногие. Ichtyostega - первый известный представитель амфибий, найденный в верхнем девоне Гренландии.

Для определения относительного возраста крупное значение имеют некоторые беспозвоночные. Важнейшей является фауна гониатитов, отличающаяся большим разнообразием и быстрой изменчивостью и потому удобная для дробного расчленения системы. Большое стратиграфическое значение имеют также брахиоподы. Они изменчивы во времени, выдержаны на громадных пространствах и представлены разнообразными фаунистическими видами. Хорошие руководящие формы дают строматопоры и кораллы. Последние имеют также важное породообразующее значение, слагая местами мощные толщи рифовых известняков.

Девонская система подразделяется на три отдела, каждый из которых, в свою очередь, делится на два яруса. В нижнем отделе выделяются живединений и кобленцский ярусы, в среднем - эйфельский и живетский и в верхнем - франский и фаменский.

Каменноугольный период и соответствующая каменноугольная система, как и предыдущие, впервые были выделены Мурчисоном и Седжвиком в 1839 г. Свое название они получили по залежам каменных углей, встречающихся в этих толщах во всех странах мира.

Отложения каменноугольной системы отличаются большим разнообразием. Очень широко распространены континентальные осадки, среди которых наибольшее значение имеют угленосные и ледниковые осадочные образования, представленные песчано-глинистыми и разнообразными карбонатными породами.

Нижняя граница каменноугольной системы в тех случаях, когда верхний девон и нижний карбон разделены несогласием, устанавливается достаточно точно. При постепенном же переходе между ними разделение осуществляется только фаунистически, на основании появления типичных для каменноугольного периода представителей фауны гониатитов. В случаях отсутствия ископаемых остатков разделение весьма затруднительно. Верхняя граница системы устанавливается с еще большими трудностями.

Органические остатки каменноугольного периода свидетельствуют о небывалом в истории Земли пышном расцвете появившихся в конце девона наземных растений, представленных крупными настоящими папоротниками, плауновыми и хвощами. Широко были развиты и первые голосеменные растения - кордаиты. По остаткам животных видно, что в этом периоде вымирает большинство трилобитов, резко обновляется фауна брахиопод. пышного расцвета достигают фораминиферы, исчезают панцирные рыбы, появляются и распространяются акуловые. Среди наземных животных широкое развитие получают насекомые, паукообразные, легочные моллюски. К концу периода значительную роль начинают играть позвоночные - амфибии и первые рептилии. В стратиграфическом отношении наиболее важное значение продолжают иметь гониатиды, брахиоподы, фораминиферы. В угленосных отложениях, кроме флоры, руководящими являются также пелециподы.

Каменноугольная система делится на три отдела: нижний, средний и верхний. В Западной Европе и Северной Америке обычно принимается двухчленное деление каменноугольной системы.

В последнее время предложено несколько схем более дробного возрастного деления отложений системы. Так, в СССР предлагается выделять в нижнем отделе три яруса - турнейский, визейский и намюрский (впервые были выделены в Бельгии), в среднем - башкирский и московский и в верхнем - касимовский, гжальский и оренбургский.

Пермский период завершает палеозойскую эпоху. Как самостоятельное стратиграфическое подразделение пермская система была выделена Мурчнеоном в 1841 г. Свое название она получила от г. Перми, в районе которого найдены мощные отложения.

Широкое распространение в пермской системе имеют континентальные и лагунные отложения, представленные угленосными и соленосными типами. Морские, главным образом мелководные, осадочные образования имеют подчиненное значение. В развитии органического мира пермского периода отмечается ряд характерных черт. Пермская фауна моря, как показывает обобщение известных данных по ископаемым остаткам беспозвоночных, весьма близка к каменноугольной, представляя в общем обедненную, угасающую фауну последнего, каменноугольного периода. Сходство фаун настолько велико, что установить границу между этими системами очень трудно. В связи с этим делались неоднократные предложения об объединении двух этих систем в одну (антраколитовую).

В самом конце пермского периода в морской фауне происходят значительные перемены. Нацело вымирают почти все каменноугольные формы, на смену приходят новые. Более глубокие различия между пермским и карбоновым периодами намечаются в наземной фауне и флоре. В составе наземной фауны характерным для пермского периода является широкое распространение, кроме амфибий, разнообразных рептилий - типичных обитателей континентов, окончательно порвавших связь с водной средой. Характерной чертой пермской фауны позвоночных является также то, что распространение образующих ее форм ограничено определенными площадями. В развитии наземной флоры в пермском периоде выделяется два резко отличных этапа.

В первой половине периода наземная растительность весьма сходна с флорой каменноугольной эры, хотя имелись и новые виды. Совершенно новыми являлись единичные представители первых хвойных, саговниковых и гинкговых, еще мало изменявшие общий состав флоры. Во второй половине пермского периода произошло обновление наземной флоры. Резко сокращается количество видов и особей типичных представителей каменноугольной флоры, обнаруживаются ясные признаки их вымирания, и к концу периода они почти полностью исчезают. Наоборот, пышного развития достигают семенные растения, главным образом хвойные, цикадовые и гинкговые. Таким образом, если нижнепермская наземная флора имела еще вполне палеозойский облик, то верхнепермская уже ближе стоит к мезозойской.

В стратиграфическом отношении в пермской системе главную роль играют аммониты, по-прежнему важная роль принадлежит брахиоподам, форампниферам, пелециподам и наземным растениям.

Пермская система делится на два отдела. Общепринятого деления отделов на ярусы нет. В СССР нижний отдел делится на три яруса (снизу вверх) - сакмарский, артинский и кунгурский, верхний - на казанский и татарский.

Мезозойская эра характеризуется значительным своеобразием эволюции живых организмов. В это время необычайно широкого развития достигли белемниты и аммониты, которые в конце эры пришли в упадок, а в начале кайнозоя совсем вымерли. Кроме аммонитов, широко развиты также были некоторые группы фораминифер и пелеципод. Вместе с тем, в течение мезозоя полностью вымерли такие характерные для палеозоя представители, как трилобиты, граптолиты, в значительный упадок пришли брахиоподы.

Важнейшей отличительной чертой мезозойской фауны являлось исключительное развитие и широчайшее распространение пресмыкающихся, заселявших море и сушу. Появившись в каменноугольном периоде, в перми они были еще сравнительно слабыми и малочисленными, в мезозойской же эре пресмыкающиеся завоевали господствующее положение, дав многочисленные, часто гигантские формы животных. Достигнув максимума своего расцвета в середине мезозойской эры, в конце ее они переживали упадок, а многие из них совсем вымерли.

Растительный мир мезозоя был представлен главным образом богатой флорой хвойных, гинкговых и саговниковых, достаточное развитие еще имели папоротники и хвощи. В конце мезозоя флора обновилась. В ее составе появились высшие покрытосеменные растения, быстро завоевавшие господствующее положение.

Для возрастного расчленения и синхронизации морских толщ мезозойских систем прекрасным основанием являются аммониты, фауна морских ежей, белемнитов и группа пелеципод. В континентальных отложениях важной является флора голосеменных растений и разнообразная фауна пресмыкающихся.

Триасовый период и соответствующая ему триасовая система были выделены впервые в 1834 г. Альберти в Германки. Отложения триасовой системы представлены морскими, лагунными и континентальными отложениями. В верхней части системы развиты угленосные отложения. Органическая жизнь триасового периода хотя и была очень близка к пермской, однако обнаруживала и свои характерные черты.

В составе морских беспозвоночных господствовали аммониты и пелециподы. Из наземных животных характерны разнообразные пресмыкающиеся (рептилии). Появляются первые млекопитающие, относящиеся к яйцекладущим и, вероятно, сумчатым. Наряду с наземными формами, появляются первые представители рептилий, обитавших в воде, плезиозавры и ихтиозавры. Среди сухопутных растений широко развиты были хвойные, гинкговые, саговиковые, а также настоящие папоротники и хвощи.

Триасовая система разделяется на три отдела: нижний, средний и верхний. Нижний отдел более дробного расчленения не имеет. В среднем отделе выделяется анизийский и ладинский ярусы, в верхнем - корнийский, норийский и рэтский.

Юрский период . В современном объеме юрская система была выделена А. Броньяром в 1829 г. при изучении им Юрских гор Швейцарии. Отложения юрской системы распространены довольно широко. Чаще всего встречаются морские, главным образом мелководные, отложения. Глубоководные осадки развиты меньше. Широко развиты континентальные, особенно озерно-болотные или дельтовые угленосные отложения.

Органический мир юрского периода характеризовался высокой организацией и чрезвычайно широким распространением фауны аммонитов и белемнитов. Большую роль играли пелециподы и губки. Широко были развиты рыбы. На суше господствующее положение занимали пресмыкающиеся, достигшие в это время необычайно мощного расцвета. В юрский период появились летающие ящуры (птеродактили) и первые птицы. Растительность юры отличалась преобладанием папоротников и разнообразных голосеменных.

Для стратиграфии имеют руководящее значение многие формы пелеципод, аммонитов и белемнитов.

Юрская система разделяется на три отдела: нижний (лейас), средний (доггер) и верхний (мальм).

Относительно хорошая изученность юрских отложений и обилие встречающихся в них органических остатков дает возможность довольно дробного расчленения юрских толщ.

В настоящее время в СССР и в Западной Европе принято выделение следующих ярусов: в лейасе - геттанжского, синемурского, лотарингского, пиинебахского, дошерского и тоарского; в доггере - ааленского, бойосского и батского; в мальме - келловейского, оксфордского, кимериджского и титонского. Последний обычно разделяется на два подъяруса - нижний волжский и верхний волжский.

Меловой период . Мезозойские отложения, содержащие залежи белого пишущего мела, во Франции были выделены в 1822 г. О. д’Аллуа в самостоятельную меловую систему.

Отложения меловой системы имеют весьма широкое распространение и представлены как континентальными, так и морскими осадками. При этом в составе последних в нижнемеловую эпоху преимущественное значение имеют песчаноглинистые отложения, туфы и лавы, а в верхнемеловую эпоху преобладают карбонатные породы (известняки, пишущий мел и др.). В ряде мест (Африке, Индии, Южной Америке, Восточной Сибири, Закавказье) мощные толщи верхнемелового времени представлены порфиритами, туфами и другими продуктами извержений. Органический мир мелового периода хотя и имел характерный для мезозойской эры облик, но значительно отличался от такового для юрского периода. В течение мелового периода наземная флора целиком обновляется, приобретая законченный кайнозойский облик. В мире животных характерным являлась резко выраженная узкая специализация многих групп и ясно наметившиеся признаки дегенерации мезозойской фауны, указывающие на ее постепенный упадок. Из беспозвоночных по-прежнему главную роль продолжали играть аммониты, хотя в конце периода они полностью вымирали. Белемниты, пережив свой расцвет в юрском периоде, в меловом менее многочисленны и к концу периода тоже почти полностью вымирают. В фауне позвоночных центральное место продолжали занимать пресмыкающиеся. Несмотря на это, к началу кайнозоя почти все мезозойские группы пресмыкающихся вымерли.

На основании палеонтологических данных, меловая система расчленяется на два отдела, не имеющих собственных названий. Нижний отдел разделяется на валанжинский, готеривский, барремский, аптский и альбский ярусы; верхний отдел делится на сеноманский, туронский, коньякский, сантонский, кампанский, маастрихтский и датский ярусы.

Кайнозойская эра охватывает последнее время истории Земли, вплоть до современного момента. В это время сформировались современные материки, океаны и рельеф земной поверхности. Растительность и животный мир резко отличаются от таковых в мезозойское время. В растительном мире господство принадлежит покрытосеменным цветковым растениям, вытеснившим более древнюю флору - папоротники и голосеменные растения. В мире животных кайнозойская эра характеризуется господством гастропод и пелиципод среди беспозвоночных в морях и расцветом млекопитающих в составе позвоночных животных на суше. М. К. Коровин (1941) указывает: «История млекопитающих кайнозоя дает интереснейший пример быстрого и мощного расцвета высших представителей животного мира, на протяжении всей мезозойской эры влачивших жалкое существование». Уже к началу четвертичного времени состав фауны млекопитающих стал весьма близким к современному. В конце неогена и начале четвертичного периода произошло величайшее событие, заключающееся в появлении венца эволюционного развития органического мира - разумного человека (Homo sapiens). Кайнозойская эра ранее подразделялась на третичный и четвертичный периоды. В настоящее время принято ее трехчленное деление: палеоген, неоген и четвертичный периоды.

Палеогеновый период . Отложения палеогеновой системы пользуются широким распространением и представлены как континентальными, так и морскими осадками. Они характеризуются хорошей сохранностью и почти полным отсутствием метаморфизма. Стратиграфически период отложений палеогеновой системы ограничен двумя циклами регрессий. Органический мир палеогена резко отличается по своему составу от такового в мелу. На смену вымершим гигантским рептилиям и древним птицам пришли млекопитающие, занявшие господствующее положение среди наземной фауны позвоночных. Морская фауна характеризуется развитием нуммулитов, морских ежей, пластинчатожаберных и гастропод, дающих много руководящих форм. В растительном мире господствующее положение заняли покрытосеменные, представленные теми же родами, что и современные. Палеогеновая система подразделяется на три отдела: палеоцен, эоцен и олигоцен. Общепринятого расчленения на ярусы нет.

Неогеновый период . Отложения неогеновой системы также представлены морскими и континентальными неметаморфизованными осадками. В неогеновое время происходит дальнейшее развитие млекопитающих.

В это время возникают семейства и роды хищных, копытных и хоботных, развиваются человекообразные обезьяны. В морях неогена продолжают существовать те же группы, что и в палеогене, за исключением нуммулитов, вымерших к началу неогена. Растительность имеет почти современный облик. Неогеновая система подразделяется на два отдела: миоцен и плиоцен. Более дробное деление носит местное значение.

Четвертичный период . Четвертичная система как толща осадков, перекрывающая третичные отложения, была впервые выделена Букландом в 1823 г., присвоившим ей название «делювий». Наименование «четвертичная» было предложено Денуайэ в 1829 г. и закрепилось в литературе. По мнению М. Жинью, необходимость отделения четвертичного периода от неогенового обусловлена главным образом тем, что, во-первых, в этот период появился человек с его культурой и, во-вторых, наблюдалось широкое распространение ледников, что придает этому периоду специфические черты. Историей этих двух основных факторов определяется и вся стратиграфия четвертичного периода, приобретающая, таким образом, совершенно своеобразный облик.

Морская фауна, сложившаяся еще в конце неогена, в четвертичном периоде претерпела весьма незначительные изменения и в таком виде дошла до современного времени. Континентальная фауна (главным образом фауна млекопитающих), наоборот, подверглась значительным изменениям и имеет существенное значение при стратиграфическом расчленении отложений четвертичной системы, хотя ее хронологическая последовательность часто нарушается многочисленными миграциями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .