Evoluce života na Zemi – od objevení se prvních organismů po rozmanitost moderních druhů

Stáří Země je více než 4.5 miliardy let, tedy více než 4500 milionů let. Během této doby se planeta hodně změnila. Celé toto období, od vzniku planety až po naši dobu, je rozděleno do segmentů. Zároveň se rozlišují menší od větších. Rozdělení vychází z důležitých událostí v dějinách Země, které vedly k jejím geologickým a klimatickým změnám, hromadnému vymírání živých forem a rozkvětu nových typů a tříd živých organismů.

V některých učebnicích se ve starším či zjednodušeném podání rozlišuje šest epoch v historii planety – katarchejská, archejská, proterozoická, paleozoická, druhohorní a kenozoická. Říká se, že archean, paleozoikum atd. Nicméně s novějším nebo hlubším přístupem jsou katarchean, archean a proterozoikum považovány za eony a paleozoikum, mezozoikum a kenozoikum jsou spojeny do eonu fanerozoika.

Diagram nezobrazuje všechny éry a období. Prvním obdobím fanerozoika a zároveň paleozoika je kambrium. Proto se celou dobu před tím nazývá prekambrium. Význam tohoto rozdělení je spojen s tzv. kambrickou explozí, kdy přibližně před 540 miliony let začala aktivní tvorba druhů, které měly vnější nebo vnitřní kostru a byly předky aktuálně existujících druhů zvířat. Toto je okamžik, od kterého se fosilní záznamy stávají úplnějšími a spolehlivějšími.

Období není nejmenší časovou jednotkou při popisu fází vývoje života na Zemi. Jednotlivá období se dělí na epochy a epochy na vrstvy. Čím blíže našemu času, tím menší je rozdělení, protože vědci mají více materiálu k zaznamenání důležitých změn, ke kterým dochází v historii vývoje života na Zemi.

Je důležité si uvědomit dvě nuance. Na jedné straně fanerozoikum, nejkratší eon, trvá jen asi 500 milionů let. Avšak právě v této době se objevují téměř všechny složité formy života. Na druhé straně, navzdory primitivnosti života v dřívějších eonech, právě v nich byly „vynalezeny“ všechny základní chemické procesy a vlastnosti charakteristické pro všechny živé věci. Stejně jako všechny buněčné organely.

Dalo by se tedy říci, že život se po dlouhou dobu zrychloval a v procesu evoluce testoval různé možnosti, dokud nenašel tu nejlepší. Poté se začala rozvíjet na plné obrátky. Kambrickému výbuchu však předcházelo nahromadění kyslíku v atmosféře. A to je pravděpodobně to, co hrálo klíčovou roli ve zrychlení tempa evoluce.

První stopy života na Zemi pocházejí z doby před 3.5 miliardami let. Je však pravděpodobné, že život mohl vzniknout dříve, na hranici mezi Katarchaean a Archaean, asi před 3.8 miliardami let. Konec Katarchaea je spojen s posledním bombardováním meteority a následným ochlazením Země.

К catarchaea označují období, kdy se Země již zformovala jako planeta vlivem gravitační přitažlivosti okolní hmoty, ale její povrch ještě nevychladl, byla vystavena častému bombardování kosmickými tělesy. Catarchaea začala asi před 4.6 miliardami let a skončila asi před 4 miliardami let. V katarce s největší pravděpodobností nebyl žádný život, i když některé hypotézy jeho výskyt připouštějí.

1. Jádro planety se dále formovalo. Obklopoval ji plášť, na jehož povrchu se nacházely roztavené horniny – magma. Následně jeho ochlazení vedlo ke vzniku zemské kůry.
2. Na počátku katarského období byly teploty vysoké kvůli aktivním geologickým procesům, dopadům asteroidů a radioaktivnímu rozpadu.
3. Pád tělesa, ze kterého následně vznikl Měsíc, vedl k částečnému tání zemského pláště, nárůstu množství magmatu a uvolnění velkého množství látek do atmosféry.
4. Mnoho látek se usadilo, ale vodní pára, oxid uhličitý a vodík zůstaly v atmosféře.
5. Těžká atmosféra vytvořila velký tlak. Voda proto i přes vysokou teplotu začala kondenzovat v kapalinu. Objevily se oceány.
6. Voda absorbovala oxid uhličitý, čímž se snížil skleníkový efekt. Tím se teplota snížila. Klesla i kvůli poklesu aktivity procesů uvnitř Země.
7. Na konci katarchee klesla teplota pod 100 stupňů.

В archaean Následující fáze evoluce života probíhají v určeném pořadí:

1. Chemosyntéza je výroba energie oxidací anorganických látek.
2. Glykolýza je výroba energie bezkyslíkatou oxidací organických látek.
3. Rozdělení na bakterie a archaea.
4. Vzhled fotosyntézy u prokaryot, ve kterých se neuvolňuje kyslík.
5. Vzhled sinic, které při fotosyntéze uvolňují kyslík.
6. Protože většina prokaryot jsou anaeroby, kyslík nahromaděný na konci archeanu a začátku proterozoika způsobuje jejich smrt.

Archaean skončil před 2.5 miliardami let. Příští eon Proterozoikum – nejdelší, trvala asi 2 miliardy let, před 2.5 miliardami let do 0.54 miliardy Během této doby probíhají následující fáze vývoje života na Zemi:

1. Změna z anaerobních společenství na aerobní.
2. Vzhled prokaryotických kolonií podobných mnohobuněčným řasám.
3. Vznik eukaryot asi před 1.7 miliardami let.
4. Vznik mnohobuněčných organismů asi před 1.2 miliardami let.
5. Pohlavní rozmnožování se poprvé objevilo u červených řas.
6. Vzhled hub.
7. Zvířata vyvinula pohlavní rozmnožování a trávicí trakt.
8. Blíže fanerozoiku se vyvinula biota Ediocaran – poměrně složité organismy, většinou bentické, přisedlé a zploštělé. Asi to nejsou předci moderních typů.
9. Tvorba ozonové vrstvy a nájezdy organismů na pevninu.

Paleozoikum – první éra fanerozoického eonu – začala před 540 miliony let a skončila přibližně před 250 miliony let. Paleozoikum zahrnuje období – kambrium, ordovik, silur, devon, karbon, perm. Během této doby došlo ve vývoji života na Zemi k následujícím důležitým událostem:

1. Rychlý vývoj mnoha druhů zvířat, jejichž zástupci přežili do naší doby. Objevují se i primitivní strunatci a členovci.
2. Před 485 miliony let se objevili první obratlovci.
3. Před 435 miliony let přišly na zem rostliny a houby.
4. Po několika milionech let se objevují suchozemští členovci.
5. Asi před 400 miliony let se objevily první dřeviny.
6. Asi před 350 miliony let zde již žili obojživelníci a semenné kapradiny.
7. Před 330 miliony let se objevili plazi a o něco později se od nich oddělili budoucí předci savců.
8. Objevují se brouci a nahosemenné rostliny.

Paleozoické období končí před 252 miliony let permským masovým vymíráním, které zlikvidovalo asi 90 % mořských druhů a asi 70 % suchozemských druhů. Mezi nejpravděpodobnější příčiny patří vulkanická činnost nebo srážka s velkým asteroidem.

Druhohorní éra (před 252 – 66 miliony let) zahrnuje období triasu, jury, křídy, během kterých došlo k následujícím fázím vývoje života na Zemi:

1. Objevují se dinosauři (před 225 miliony let) a kostnaté ryby.
2. Dominance nahosemenných rostlin.
3. Vzhled želv a dvoukřídlého hmyzu.
4. Na konci triasu se již objevili první savci (před 215 miliony let).
5. Na začátku jurského období se objevili první létající a vodní dinosauři.
6. Na konci jurského období se objevují placentární savci (před 160 miliony let).
7. Objevují se ptáci (před 150 miliony let) a krytosemenné rostliny (před 130 miliony let) Sociální hmyz (včely, mravenci).

Poslední Cenozoická éra začal před 66 miliony let další katastrofou v historii Země, pravděpodobně pádem asteroidu, který vedl k ekologické katastrofě. Mnoho skupin zvířat vyhynulo, včetně dinosaurů. Cenozoikum se dělí na období paleogénu, neogénu a kvartéru.

V paleogénu se dominantní třídou stali savci, mimo jiné se objevil i oddíl primátů. Rozmanitost ptáků se zvyšuje. Později se mezi savci objevily velké a gigantické formy, které v době dinosaurů nemohly existovat.

Neogén začal přibližně před 25 miliony let. V této době se objevují mořští a létající savci. Vačnatci přetrvávají pouze v izolovaných oblastech.

V období čtvrtohor neboli antropocénu, které začalo před 2.5 miliony let, se objevuje rod Homo (člověk).

• Existence „prokaryotické biosféry“, základem jsou chemoautotrofy.

• Velké množství sinic.

• Tvorba ozónové clony.

• Vznik ediakarské fauny.

• Vzhled prvních zvířat (nebyla tam žádná kostra).

• Rozdělení země na kontinenty.

• Vznik a šíření zástupců nových druhů živočichů.

• Vývoj mobilních organismů (měkkýši, kroužkovci, členovci (trilobiti)).

• Vzhled zelených, hnědých a červených řas.

• Tvorba útesů korály.

• Diverzita hlavonožců, plžů, strunatců.

• Rozvoj suchého klimatu.

• Rozšíření prvních obratlovců (agnathanů obrněných).

• Rozvoj pozemních rostlin.

• Habitat ryb, které nahradily obrněné ryby bez čelistí.

• Vznik prvních lesů kapradin, přesliček a mechů.

• Vzhled obojživelníků (obojživelníků).

• Rozšíření nahosemenných rostlin.

• Tvorba silných uhelných slojí.

• Labyrintodonti (jejich rozkvět).

• První okřídlený hmyz (švábi a vážky).

• Vzhled prvních plazů.

• Významná rozmanitost starých plazů.

• Byla zaznamenána největší událost vymírání v celé historii života na Zemi.

• Dominance nahosemenných rostlin a plazů.

• Vzhled hlavonožců (amoniti, belemniti).

• Různé druhy mořských plazů.

• Vzhled plesiosaurů, býložravých dinosaurů.

• Vývoj hmyzožravých dinosaurů.

• Vznik vačnatců a placenty.

• Tvorba křídy v mořských sedimentech.

• Rostoucí rozmanitost savců díky viviparitě a schopnosti termoregulace.

• Vyhynutí amonitů, belemnitů, dinosaurů, ještěrek a hadů.

• Savci nahrazují plazy.

• Vznik hmyzožravců, masožravců, ploutvonožců, kytovců, kopytníků.

• Vzhled lemurů a opic.

• Tropické a savanové lesy ustupují stepím.

• Vývoj mamutů, nosorožců srstnatých, obřích jelenů, pižmů.

• Ochrana kloak, vačnatců.

• Vyhynutí mamutů, nosorožců srstnatých, jeskynních medvědů.

• „Neolitická revoluce“ (přechod člověka od sběru a lovu k zemědělství a chovu dobytka).

• Domestikace zvířat, zavádění rostlin do kultury.

Vývoj života na Zemi podle epoch

(před 3500–3900 miliardami let)

Doba trvání: asi 1,5 miliardy let.

Aktivní sopečná činnost, bezkyslíkaté životní podmínky v mělkém moři, vývoj kyslíkové atmosféry

(před 1650–2600 miliardami let)

Doba trvání: asi 2 miliardy let.

Na konci raného proterozoika se klima Země začalo měnit, jmenovitě se snížil skleníkový efekt. To výrazně snížilo povrchovou teplotu planety. Navíc Slunce svítilo o 10 % méně než nyní. V důsledku toho začala první doba ledová. Moderní atmosféra se utvářela především v proterozoiku

Pozdní proterozoikum (1650)

Pozdní proterozoikum (1650)

Vývoj různých mnohobuněčných primitivních organismů, které nemají kosterní struktury

rané proterozoikum (2600)

Vývoj jednobuněčných prokaryotických a eukaryotických fotosyntetických organismů. Vznik sexuálního procesu

(před 570 miliony let)

Doba trvání: asi 56 milionů let.

Vysoké hladiny oxidu uhličitého v atmosféře ((přibližně) 15krát vyšší než v současnosti) znamenaly, že průměrné teploty mohly překročit 50 °C. Asi 85 % Země bylo pokryto vodou (oproti dnešním 70 %), velkou část této oblasti zabíraly rozsáhlé oceány Panthalassa a Iapetus. Na konci kambria, před 485 miliony let, byla většina zemské hmoty planety soustředěna na jižním kontinentu Gondwanaland.

(před 600 miliony let)

Doba trvání: asi 42 milionů let.

Podnebí raného ordoviku bylo velmi horké (průměrná teplota (cca) 50°C). Na konci ordoviku však bylo klima chladnější, protože na jižním pólu se vytvořila ledová čepice a okolní pevniny pokrývaly ledovce.

Během středního ordoviku intenzivní skleníkové podmínky ustoupily mírnějšímu klimatu

(před 435 miliony let)

Doba trvání: asi 25 milionů let.

Klima se stabilizovalo. Na globální úrovni nedošlo k mnoha náhlým změnám klimatu. Vyznačovalo se teplým klimatem. Ledovce vzniklé během ordoviku se nacházely blíže jižnímu pólu planety a jejich následné tání způsobilo vzestup hladiny moří.

(před 410 miliony let)

Doba trvání: asi 60 milionů let.

Období bylo relativně teplé a ledovce pravděpodobně nebyly. Teplotní gradient od rovníku k pólům nebyl stejný jako dnes. Počasí bylo také velmi suché, hlavně podél rovníku

(před 345 miliony let)

Doba trvání: asi 60 milionů let.

Podnebí je teplé a vlhké, téměř tropické. Nárůst obsahu kyslíku v atmosféře téměř dosáhl moderní úrovně. Na konci tohoto období dochází k pozvednutí země, ochlazení a dvěma velkým zaledněním.

(před 285 miliony let)

Doba trvání: asi 47 milionů let.

Klima s výraznou zonálností a rostoucí ariditou. Obecně lze říci, že měl blízko k moderně

druhohor

(rozděleno na 3 období)

(před 240 miliony let)

Doba trvání: asi 51 milionů let.

Globální klima v triasu bylo horké a suché a pouště zabíraly velkou část vnitrozemí Pangey

(před 195 miliony let)

Doba trvání: asi 56 milionů let.

Klima bylo výrazně teplejší než dnes. Vynikal široký rovníkový vlhký tropický pás; symetricky na sever a jih od ní – aridní (vyprahlé) a vlhké (vlhké) mírné zóny; nivalové pásy chyběly

(před 136 miliony let)

Doba trvání: asi 79 milionů let.

Relativně teplé klima → vysoká eustatická hladina moře, vytvářející četná mělká vnitrozemská moře

kenozoikum

(rozděleno na 3 období)

(před 66 miliony let)

Doba trvání: asi 43 milionů let.

V paleogénu vládlo na většině území rovnoměrné tropické klima.

(před 2,5 miliony let)

Doba trvání: asi 20 milionů let.

Drsné klima: chladnější a sušší. Vyznačuje se několika zaledněními

(před 2,58 miliony let)

Doba trvání: od počátku do současnosti.

Opakované změny oteplování a ochlazování. Velká zalednění ve středních zeměpisných šířkách severní polokoule