Общие закономерности развития Земли

Общие закономерности развития литосферы

• Нарастание мощности под влиянием конвекции в мантии вертикальных движений в течение «лунной эры», архея и протерозоя.
• Под влиянием гравитационной дифференциации вещества мантии образуется вначале базальтовый  основный слой («лунная эра»), затем средний диоритовый (архей) и далее  кислый гранитный (протерозой). Осадочный  слой наращивается в последующие эры.
• В раннем протерозое (конец второго мегацикла) при всеобщей подвижности литосферы и вертикальных движениях закончилось образование кристаллического фундамента древних платформ.
• С позднего протерозоя (третий  мегацикл) наступает избирательная подвижность литосферы, при вертикальных и горизонтальных движениях образуются отдельные складчатые области.
• В третьем мегацикле существуют как вертикальные, так и горизонтальные движения литосферы,  в четвертом – только горизонтальные движения.
• Характерно развитие структур в мегацикле. 
• Начало мегацикла – эволюционная фаза, преобладание опусканий и океаногенез, климат теплый и влажный, спокойная эволюция органического мира.
• Вторая  половина мегацикла – континентогенез, нарастание суши при  активной тектонике, магматизм и метаморфизм, контрастность климата, ухудшение условий развития органического мира.

Развитие структур

• Набор геологических структур расширяется к кайнозою, а их строение усложняется. Возникают молодые платформы и складчатые области разного возраста.
• В фанерозое разрастание структур происходит с периферии – к центру.
• В четвертом мегацикле складчатые движения в подвижных поясах сменяются разрывными, и идет послескладчатое блоковое горообразование – эпиплатформенный орогенез с образованием складчато-разрывных, разрывных и поддвиго-надвиговых структур.

Общие закономерности палеогеографии

• Характерно циклическое развитие материков.
• В первом архейском мегацикле 1,4 млрд. лет– планета-океан с островами, которые объединяются в конце цикла в материк Археогею (Пангею-0), который располагается среди океана Панталасса.
•  В начале второго раннепротерозойского мегацикла Пангея-0 распадается на мелкие материки (территории древних платформ), которые омываются водами океана Панталасса.
• В конце второго мегацикла через 1 млрд. лет (1,6 нлрд. лет назад) материки вновь соединяются в мегаконтинент Пангею-1 (Южное полушарие).
• Третий мегацикл начался в позднем протерозое, в течение которого  суперматерик Пангея-1 распался на  материки: Гондвану в полушарии, ряд материков в районе экватора – Северо-Американский, Русский, Сибирский, Китайский, Казахстанский. 
• Между ними образовались древние океаны:  Япетус (Палеоатлантический) между Северной Америкой и Русским материком, Палеоазиатский между Русским и Сибирским материками, Палеотетис между Русским материком и Гондваной, Палеотихий существовал в Западном полушарии между  Сибирским и Северной Америкой.
• Третий мегацикл продолжался в палеозое.
• В конце раннего палеозоя Палеоатлантика закрывается вследствие сближения Североамериканского и Русского материков. Палеоазиатский океан начинает осушаться.
• Материки с экватора начинают двигаться на север. Гондвана вращается против часовой стрелки со сдвигом на север.
• В позднем палеозое осушение океанов продолжается. Полностью осушается  Палеоазиатский океан. В результате материк Еврамерика соединяется с Сибирским, Казахстанским, образуя материк Лавразию-2 в начале карбона.
• В конце карбона Лавразия соединяется с Гондваной, образуя суперматерик Пангею-2 (300 млн. лет назад). От океана Палеотетиса остается залив Тетис, отделяющий Китайские острова.
• Длина третьего мегацикла – 1,4 млрд. лет.
• Четвертый мегацикл начался в конце триаса, продолжался в мезозое и кайнозое и является незаконченным.
• В конце триаса и юрский периоды - распад суперматерика Пангеи-2, начиная  с  Гондваны. От нее отделяются Африка, Австрало-Антарктида, Индостан, Южная Америка, вызывая ее распад.  
• Появляются и разрастаются Атлантический и Индийский океаны, начинает формироваться Северный океан.
• В меловой период Северная Америка отделяется от Евразии, но их территории увеличиваются за счет столкновения в Азии. Китайский материк присоединяется к Евразии.
• В кайнозойскую эру Австралия отделяется от Антарктиды, Аравия – от Африки, Гренландия – от Северной Америки.
• Антарктида занимает территорию Южного полюса. Индостан движется на север за счет разрастания Индийского океана.
• Возникает Панамский перешеек и Берингов пролив, острова во всех океанах, больше в Тихом океане.
• Нарастает территория материка Евразии по Средиземноморско- Гималайскому поясу за счет формирования высоких гор и островов в Тихоокеанском поясе.
• В первом и втором мегациклах рельеф слабо дифференцирован, ландшафты пустынные.
• В третьем мегацикле с силура появляются настоящие горные страны, ландшафты болотные и лесные. Формируется фито- и зоогеографическая зональность. В карбоне появляются первые почвы.
• В четвертом мегацикле появляются разнообразные ландшафты, высокие горы и равнины. 

Общие закономерности развития атмосферы и гидросферы

• В архее атмосфера восстановительная, розовая, сплошная облачность, эндогенное тепло; гидросфера кислотная, в ней растворены металлы, желто-коричневая.
• В протерозое атмосфера слабо окислительная, синее небо, облачности нет, увеличивается азот и кислород. Гидросфера окислительная с кислородом и железом.
• В раннем палеозое (силур) в атмосфере образуется озоновый экран, состав близок современному воздуху. Гидросфера насыщена кислородом и углекислотой.
• В позднем палеозое в атмосфере увеличивается количество кислорода, в гидросфере – карбоната.
• В мезозое и кайнозое количество кислорода в атмосфере снижается, в гидросфере понижается количество карбоната.

Общие закономерности развития климата

В архее жаркий и влажный климат определялся энергией эндогенных процессов. В протерозое после рассеяния облачности солнечная энергия определяла жаркий климат. Появились контрастные климатические области – тропическая и ледовая. В палеозое после появления озонового экрана определяются все климатические пояса и типы климата.  Мезозойская эра в связи  с океаногенезом характеризуется преобладанием тропического влажного и умеренного климатов. В кайнозойскую эру происходит постепенное похолодание климата и периодические оледенения. 

История развития органического мира

• Возникновение в конце раннего архея
• Первая точка зрения: Органические молекулы возникли в воде, где были катализаторы- различные  металлы.
• Вторая точка зрения: органические  молекулы принесены метеоритами из космоса, они созданы при ядерном синтезе на Солнце. Обнаружен графит и углистое  вещество в метеоритах.
• Предполагают образование в воде коацерватов – сгустков нуклеиновых кислот, способных  к делению. Далее возникли протобионты –предклеточные структуры.
• Затем  возникли прокариоты – одноклеточные безъядерные организмы.

• Возникли железобактерии и цианобактерии (синезеленые водоросли). Возникают вирусы.
• Колонии бактерий покрывают тонкой живой пленкой пространства суши и дна океанов. На поверхности океанов планктон синезеленых водорослей, которые разлагали молекулы воды и выделяли кислород. 

• В позднем архее 
• В воде возникают эукариоты – одноклеточные организмы с ядром, несущим информацию о наследственности.
• Известны остатки округлых образований – онколитов, а также  следы нитевидных и разветвленных водорослей.
• Преобладали шаровидные и многоугольные формы сине-зеленых водорослей.
• Прошло 1.5 млрд лет (2.5 млрд лет назад) . Произошло деление на  мир растений и животных. 

• В раннем протерозое
• 3-2 млрд дет назад возникают организмы, способные передвигаться и осуществлять кислородное дыхание. Так начал развиваться животный мир.
• Первыми появляются животные типа Простейших с простым способом размножения – делением. Это Инфузории (туфельки).
• В позднем протерозое 
• Ил  в лагунах заселяли бактерии и грибы.
• Жизнь сосредоточена в морях в виде водорослей – одноклеточных и многоклеточных,  с известковым и кремнистым скелетом. Водоросли бесскелетные вендотении до 1 м высотой.
• В Австралии и у Белого моря найдены десятки тысяч отпечатков животных размером 0,5-40 см без минерального скелета. Морские  бесскелетные организмы  в форме листьев, прикрепленных ко дну, животные-матрасы и подушки (сетчатые- предки трилобитов). Широкое развитие червей и медузообразных. В этом мире не было хищников.
• Эта фауна возникла  в венде между двумя оледенениями 0,6-0,7 млрд лет назад. Оледенение  конца венда уничтожило эту фауну.
• Дополнительные исследования ученых показывают, что некоторые организмы использовали карбонат и фосфат кальция для построения скелета – предки губок, археоцеат, трилобитов.
• Появились гидроидные кораллы,  губки с известковым скелетом, иногда кремнистым. 

• В раннем палеозое
• 0.5 млрд лет назад началось время активного развития жизни – фанерозойский эон.
• В атмосфере интенсивно накапливается кислород  за счет фотолиза и обмена веществ планктонных водорослей. 
• В результате в конце ордовика и силуре образуется озоновый слой Земли, который позволил органическому миру заселять постепенно сушу.
• В кембрии и ордовике в прибрежной зоне обитали бактерии, грибы и водоросли. В морях водоросли красные, бурые и зеленые.
•  В силуре появляются Псилофиты – травянистые и кустарниковые споровые растения без листьев с корневищами (например, примитивные Ринии). Псилофиты произошли от бурых водорослей. Возникают прибрежные болота.
• В кембрии - разнообразные беспозвоночные с минеральным скелетом прикрепленного бентоса – археоцеаты и кораллы  (гидроидные, волосовидные, табулята), мшанки, брахиоподы, морские лилии, .  В планктоне развиваются граптолиты - фильтраторы воды. простейшие, передвигающийся   и зарывающийся бентос - трилобиты  и брюхоногие моллюски, нектон – головоногие моллюски. 
• В силуре вымирают трилобиты, граптолиты, еще в кембрии – археоцеаты, появляются первые рыбы.
• В позднем палеозое 
• Климат жаркий и влажный. Среднегодовые температуры достигали 25-30 градусов (метод палеотермометрии).
• Вода теплая и насыщена карбонатом и кислородом. Следствие – широкое развитие беспозвоночных с карбонатным скелетом и биогенных известняков, быстрая эволюция  фауны в океане. 
• На континентах широкое развитие лесов на водоразделах, озер и болот с мощной флорой и фауной.
• В девоне
• Болотные ландшафты в прибрежных районах  (Псилофиты). В позднем девоне возникают высшие Споровые  растения - Хвощи, Плауновидные, Папоротники, затем Голосеменные, а Псилофиты вымирают. Характерна высокая скорость  эволюции высших растений.  За 25 млн лет естественного отбора в девоне сформировались все важнейшие группы, у растений появился корень, стебель и листья. Споровый способ размножения сменился семенным.
• В карбоне
• Влаголюбивая пышная древесная растительность покрыла области тропического пояса (мезофильная флора). Лесные ландшафты преобладают, леса состояли из деревьев высотой до 50 м.
• Развиваются семенные растения -  Папоротники (листья с сетчатым жилкованием), Кордаитовые, Гинкговые, древние Хвойные (от Кордаитовых), остатки которых дали каменноугольные месторождения.
• В пермском периоде
• В связи  с усилением аридности в тектонические фазы, особенно в карбоне и пермский период появляется  ксерофильная флора из Голосеменных – Цикадовые, Гинкговые, Хвойные.
• В аридных областях возникают климатические пустыни.
• В позднем палеозое характерен гигантизм беспозвоночных в связи с большим количеством кислорода (Форамениферы и Брахиоподы до 40 см).
• 320 родов Плеченогих, Моллюски всех подклассов,  Кораллы 3 подкласса, Мшанки, Морские лилии и ежи.
• Девон – время появления и развития рыб – в начале Хрящевых, затем Панцирных и Костистых – Кистеперых, Лучеперых. Девон называют «век рыб» .
• В карбоне появляются Акуловые рыбы, а в пермский период рыбы заселяют пресные водоемы суши. 
• Двоякодышащие рыбы дали начало хищным Земноводным – Амфибиям и Стегоцефалам (панцирноголовым) предкам змей и крокодилов) . 
• В среднем карбоне от древних амфибий произошли Пресмыкающиеся (рептилии) в виде Лягушкоящеров. 
• Появились рептилии растительноядные насекомоядные и хищные. У  них развитый головной мозг и роговой панцирь на спине, яйцекладущие.
• Из них выделяются растительноядные Черепахи, крупные хищные Котилозавры (короткие конечности и роговые пластины на спине).

Мезозой

• Голосеменные растения мезозоя:  Кордаиты и Араукария (Хвойные), Гинкго (мезофильная флора),  Глоссоптеридовые (Ксерофильная флора),  Беннеттитовые.
• Растительный мир триаса похож на пермский, меняется постепенно, остаются многочисленные Папоротники и Хвощи. В морях золотистые водоросли, формирующие меловые породы. 
• Интенсивное развитие в триасе Голосеменных - Цикадовые, Хвойные, Гинкговые, определившие мезофитный облик флоры. Деревья до 50м высотой с листьями до 2 м.
• Распространены Беннеттитовые (древние пальмы), которые появились в триасе и исчезли в мелу, но дали начало покрыто-семенным цветковым растениям.
• Хвойные представлены Араукарией, Секвойей, появились сосна и ель.
• В морях господствуют Головоногие моллюски (отряды Аммонитов и Белемнитов) с раковиной длиной до 12 м (гигантизм). Вымирают в конце эры.
• Развитие  Двустворчатых и Брюхоногих моллюсков (вытеснили Плеченогих во всех зонах), Иглокожих и Шестилучевых Кораллов.  Колонии и рифы Губок.
• Широкое развитие Фораменифер – планктона Глобигерин  (меловые породы).
• Две зоогеографических провинции в океанах– Северная и Средиземноморская. В Северной провинции господствуют Губки, Двустворчатые и Аммониты. В Средиземноморской – Кораллы, Белемниты, Брюхоногие  и Иглокожие.
• В наземной группе позвоночных выделяются ящеротазовые и птицетазовые Динозавры. Первые до 30м растительноядные и хищные (появились позже). Вторые Птицетазовые растительноядные разделяются на Птиценогие, Рогатые и Стегозавры с костяными пластинами и копытами. 
• Крылатые ящеры – Птерозавры имели вытянутые челюсти, передние конечности – в крылья.  От Рептилий  (Птерозавров) произошли  Зубастые теплокровные птицы.
• От звероподобных Рептилий в триасе произошли Млекопитающие (яйцекладущие и сумчатые), но были угнетены Рептилиями, в конце мела от них появляются теплокровные высшие звери.
• В меловой период появление покрытосеменных цветковых растений вызвало широкое развитие Насекомых – опылителей и сосущих.
• Господствуют Костистые Лучеперые рыбы в морях.
• В триасе Стегоцефалы (доживающие формы Амфибий до 5 м) и Вымирают в конце триаса. Вместо них появляются Лягушки.
• Костистые  рыбы в пресных водоемах – реках, озерах.
• В триасе вымирают палеозойские Котилозавры и Зверообразные рептилии. От  них произошли чешуйчатые ящеры, а впоследствии змеи, ящерицы. 
• На  суше, в воздухе и море господствуют Рептилии: специализация форм и гигантизм. Очаг возникновения – Центральная Азия.
• В юрский период три ветви Рептилий: наземная (Динозавры), воздушная (Крылатые ящеры) и водная ( живородящие Плезиозавры и Ихтиозавры).
• С середины мела начинается перестройка в органическом мире: исчезают из растений Голосеменные.
• В конце мела происходит вымирание Рептилий и Головоногих моллюсков.
• Вероятные причины: первая – широкое развитие известкового планктона привело к уменьшению количества углекислого газа в атмосфере и гидросфере. Это ухудшило условия развития наземной и морской растительности, питающей Динозавров, что вызвало их гибель.
• Вторая причина – падение астероида или столкновение с кометой, так как в меловых слоях наблюдается аномальное скопление элемента иридия.

• В кайнозое растительный мир:
• Увеличение родового состава покрытосеменных растений
• Преобладают цветковые в форме деревьев (до 150 м высотой), кустарников и трав
• Голосеменные растения представлены хвойными (до 600 видов) 
• В палеогене пышная растительность влажных субтропиков образует широколиственные леса, лесостепи и болота.
• В северном  полушарии две фитогеографических провинции: первая – субтропическая фитогеографическая провинция от широты Харькова до широты г. Архангельска. Вторая - севернее, произрастает на островах умеренная флора.
• В неогене граница тропической зоны смещается на юг от широты г.Харькова до побережья Черного моря
• В палеогене не было пустынь в Азии, там размещались саванны. В  неогене появилась  зона тундры, в водоемах – диатомовые водоросли.
• Бурная эволюция трав  в середине палеогена и неогене возникновение степей.
• Развитию трав способствовало уменьшение углекислого газа в атмосфере
• Развивается ксерофитная флора.
• Формируется высотная поясность.

Животный мир

• На рубеже мезозоя и кайнозоя – великое вымирание фауны рептилий.   
• В морях кайнозоя три  зоогеографических  провинции: средиземноморская тропическая с кораллами и моллюсками  и две  умеренных – северная и южная, где господствуют брюхоногие и двустворчатые моллюски, а также  рыбы.
• Место динозавров занимают млекопитающие. В палеогене – глубокая специализация и широкое распространение млекопитающих.
• Сумчатые и плацентарные млекопитающие вначале, затем копытные  и хоботные, хищники, появляются морские.

• В неогене выделяются две зоогеографические провинции – североамериканская (с копытными животными) и евразийская (разнообразие видов). В Австралии и Южной Америке остались сумчатые похолоданием. В четвертичный период в связи с распространились копытные. Широкое развитие класса птиц в связи с  миграцией климатических поясов – 15 тыс.видов.
• В палеогене появилось семейство приматов – различные обезьяны. 35-40 млн. лет назад возникли парапитеки – высокоорганизованные узконосые обезьяны, способные ходить на двух ногах.
• В неогене от них отпочковались   человекообразные обезьяны.
• 20 млн. лет назад возникли обезьянолюди - дриопитеки в Европе, Индии и Китае
• 12 млн. лет назад появились рамапитеки, а 9 (5) млн. лет назад – австралопитеки прямоходящие, использующие орудия труда.
• Родина австралопитеков – Восточная Африка.
• Существовало на  Земле 1500 млн. видов органического мира. Сейчас известно 2 млн. видов. Из них 25%.