Лекция "Развитие жизни в криптозое"

Образование Земли ≈ 4,5 – 7 млрд. лет назад.

Эоны: криптозой (эры: архей, протерозой)

ф

1. Архейская эра

(древнейшая: 3,5 – 2,5 млрд. лет)

Господство прокариот, анаэробных гетеротрофов (?)

Появление автотрофов (?):

хемоавтотрофов (?) и фотоавтотрофов (?).

1. Появление фотосистемы-1, использовавшей Н₂S в качестве донора электронов и водорода. (Зеленые бактерии). СО₂ + 2Н₂S + Q → (СН₂О) + 2S + Н₂О

2. Появление фотосистемы-2, использующей Н₂О в качестве донора электронов и водорода. (Синезеленые).

СО₂ + 2Н₂О + Q → (СН₂О) + О₂ + Н₂О

Накопление кислорода, появление аэробных организмов.

Появление водорослей.

2. Протерозойская эра

(первичная жизнь: 2,5 млрд. лет – 570 млн. лет)

Господство прокариот → появление эукариот (1,8–2 млрд).

Появляются все основные отделы водорослей.

Получение энергии за счет дыхания! 1 млрд. лет назад появляются первые многоклеточные животные.

Ароморфозы: появление эукариот, многоклеточность, половое размножение, двусторонняя симметрия.

Протерозой – "век медуз", отсутствуют животные, имеющие скелет. Только в конце протерозоя появляются первые животные с органическим или минеральным скелетом.

О₂ – 5–6% от современного уровня.

Появились все типы животных, кроме иглокожих и хордовых.

Урок. Развитие жизни в криптозое

1. Архейская эра

Живые организмы появились на Земле около 3,5 млрд. лет назад. Начиная с этого времени историю развития жизни делят на эоны, эры и периоды. Эонов два — криптозой (скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Криптозой включает две эры — архейскую и протерозойскую; фанерозой — три эры: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. За 3,5 млрд. лет на Земле образовалось около 2 млн. видов живых организмов.

Архей — древнейшая жизнь. Продолжался около 1 млрд. лет, от 3500 до 2500 млн. лет. Остатков органической жизни немного. Горные породы архея содержат много графита, считается, что графит образовался из остатков живых организмов. Обнаружены строматолиты — конусообразные известковые образования биогенного происхождения. Бактериальное происхождение имеют запасы серы, железа, меди, никеля, кобальта. Живые организмы архея были представлены сначала анаэробными прокариотами, позже появляются синезеленые. Фотосинтез синезеленых — важнейший ароморфоз архейской эры. Благодаря их жизнедеятельности атмосфера начинает обогащаться кислородом.

Важным ароморфозом архея является появление у пурпурных и зеленых серобактерий фотоавтотрофного типа питания, они стали использовать энергию света для синтеза органических веществ. Донором водорода служил сероводород, при фотосинтезе выделялась сера. Эта фотосистема получила название фотосистема-1.

СО₂ + 2Н₂S + Q → (СН₂О) + 2S + Н₂О

Еще более важным ароморфозом стало появление синезеленых (цианобактерий) с фотосистемой-2, способной использовать в качестве донора водорода воду. Анаэробные прокариоты сменяются аэробными бактериями-окислителями. Фотосинтез синезеленых сопровождается накоплением кислорода в атмосфере и образованием озонового экрана. Кислород в атмосфере остановил процесс абиогенного синтеза органических соединений, но привел к появлению энергетически более выгодного процесса — дыхания.

СО₂ + 2Н₂О + Q → (СН₂О) + О₂ + Н₂О

Появляются аэробные бактерии, у которых продукты гликолиза подвергаются дальнейшему окислению с помощью кислорода до углекислого газа и воды. И если при гликолизе образуется 2 моль АТФ на моль глюкозы, то при дальнейшем окислении продуктов гликолиза образуется еще 36 моль АТФ.

Симбиоз большой анаэробной клетки (вероятно, относящейся к архебактериям и сохранившей ферменты гликолитического окисления) с аэробными бактериями оказался взаимовыгодным, причем бактерии со временем утратили самостоятельность и превратились в митохондрии.

2. Протерозойская эра

Протерозой — эра первичной жизни. Продолжительность от 2500 млн. лет до 570 млн. лет, то есть около 2 млрд. лет. Поверхность планеты представляла собой голую пустыню, жизнь развивалась, в основном, в морях. Для этой самой продолжительной эры характерно образование крупнейших залежей железных руд, образованных за счет деятельности бактерий. В протерозойскую эру произошли основополагающие ароморфозы:

• около 1,8—2 млрд. лет назад появляются признаки деятельности первых эукариот, господство прокариот сменяется расцветом эукариотических организмов;

• около 1,5—2 млрд лет назад появились первые многоклеточные организмы — созданы предпосылки для специализации клеток, увеличения размеров и усложнения организмов;

• около 1,5—2 млрд лет назад возникло половое размножение (комбинативная изменчивость), при котором слияние генетического материала разных особей поставляло материал для естественного отбора;

• важнейшим ароморфозом стало образование двусторонней симметрии у активно передвигающихся организмов.

Симбиоз с цианобактериями привел к появлению хлоропластов. Хлоропласты так же утратили часть генов и являются полуавтономными органоидами, способными к самовоспроизведению. Их появление привело к развитию по пути с автотрофным типом обмена веществ и обособлению части организмов в царство Растений.

В эту эру образуются все отделы водорослей, слоевище у многих становится пластинчатым. Для животных того времени характерно отсутствие скелетных образований, конец протерозоя образно называют "веком медуз". Появляются кольчатые черви, от них произошли моллюски и членистоногие. К концу протерозоя появились все типы животных, кроме вторичноротых — иглокожих и хордовых. Количество кислорода в атмосфере достигло 1% от современного уровня.

Письменная работа с карточками на 10 мин:

1. Какие основные ароморфозы произошли в архее?

2. Каковы важнейшие ароморфозы протерозоя?

3. Как развивалась жизнь в архее?

4. Как изменилась атмосфера в архее и протерозое? К каким последствиям привело изменение атмосферы?

Карточка у доски:

1. Какие эры входят в эон криптозоя?

2. Какие эры входят в эон фанерозоя?

3. Когда сформировалась Земля?

4. Временные рамки архейской эры?

5. Временные рамки протерозойской эры?

6. Важнейший ароморфоз архейской эры?

7. Важнейшие ароморфозы протерозойской эры?

8. Когда появились первые эукариоты, первые многоклеточные организмы и половое размножение?

9. «Веком медуз» принято называть:

10. Организмы, жившие в морях в конце протерозоя:

Тестовое задание.

**Тест 1. Эон криптозоя включает эры:

1. Архей.

2. Протерозой.

3. Палеозой.

4. Мезозой.

5. Кайнозой.

**Тест 2. Эон фанерозоя включает эры:

1. Архей.

2. Протерозой.

3. Палеозой.

4. Мезозой.

5. Кайнозой.

Тест 3. Земля сформировалась:

1. 4,5 — 7 млрд лет назад.

2. 3,5 млрд лет назад.

3. 4,5 — 7 млн лет назад.

4. 3,5 млн лет назад.

Тест 4. Временные рамки архейской эры:

1. 3,5 — 2,5 млрд лет назад.

2. 2500 — 570 млн лет назад.

3. 570 — 230 млн лет назад.

4. 230 — 67 млн лет назад.

Тест 5. Временные рамки протерозойской эры:

1. 3,5 — 2,5 млрд лет назад.

2. 2500 — 570 млн лет назад.

3. 570 — 230 млн лет назад.

4. 230 — 67 млн лет назад.

Тест 6. Важнейший ароморфоз архейской эры:

1. Появление эукариот.

2. Появление фотосинтеза.

3. Появление растений.

4. Появление многоклеточных животных.

**Тест 7. Важнейшие ароморфозы протерозойской эры:

1. Появление эукариот.

2. Появление фотосинтеза.

3. Появление многоклеточных эукариот.

4. Появление полового размножения.

Тест 8. Первые эукариоты, первые многоклеточные организмы и половое размножение появились:

1. 3 млрд лет назад.

2. 1,5—2 млрд лет назад.

3. 1 млрд лет назад.

4. 570 млн лет назад.

Тест 9. «Веком медуз» принято называть:

1. Начало архея.

2. Конец архея.

3. Начало протерозоя.

4. Конец протерозоя.

**Тест 10. Организмы, жившие в морях в конце протерозоя:

1. Все отделы водорослей.

2. Только одноклеточные водоросли.

3. Все типы животных.

4. Все типы животных, кроме иглокожих и хордовых.