Historie Země - History of Earth

Historie Země s časovým rozpětím po celé věky, které se má měnit

Historie Země se týká vývoje planety Země od svého vzniku až po současnost. Téměř všechny obory přírodních věd přispěly k pochopení hlavních událostí minulosti Země, charakterizovaných neustálou geologickou změnou a biologickou evolucí .

Geologický čas (GTS), jak jsou definovány mezinárodní úmluvou, líčí velké rozpětí času od začátku Země až po současnost, a její divize kronika nějaké definitivní události historii Země. (Na obrázku, Ma znamená „Před miliony let.“) Země vznikla před asi 4540000000 rok, přibližně jedna třetina na věk vesmíru tím, že narůstání ze sluneční mlhoviny . Sopečné odplyňování pravděpodobně vytvořilo prvotní atmosféru a poté oceán, ale raná atmosféra neobsahovala téměř žádný kyslík . Velká část Země byla roztavená kvůli častým kolizím s jinými tělesy, které vedly k extrémnímu vulkanismu. Zatímco Země byla v nejranějším stádiu ( Early Earth ), předpokládá se, že Měsíc utvořila obří nárazová srážka s tělesem o velikosti planety jménem Theia . V průběhu času se Země ochladila, což způsobilo vytvoření pevné kůry a umožnilo kapalné vodě na povrchu.

Hadaikum EON znamená čas před spolehlivého (fosilní) záznam života; začalo to vznikem planety a skončilo před 4,0 miliardami let. Následující eury Archean a Proterozoic vytvořily počátky života na Zemi a její nejranější vývoj . Následujícím eonem je fanerozoikum , rozdělené do tří období: paleozoikum , éra členovců, ryb a prvního života na souši; Mesozoic , který překlenul vzestup, vládu a vrcholné zánik non-avian dinosaurs; a Cenozoic , který viděl vzestup savců. Rozpoznatelní lidé se objevili nejvýše před 2 miliony let, což je v geologickém měřítku mizivě malé období.

Nejdříve nesporným důkazem života na Zemi data alespoň z doby před 3,5 miliardami let, během Eoarchaikum období, po geologické kůry začal tuhnout po dříve roztaveného hadaikum Eon . V 3,48 miliardy let starém pískovci objeveném v západní Austrálii se nacházejí fosilie mikrobiálních rohoží, jako jsou stromatolity . Dalším raným fyzickým důkazem biogenní látky je grafit v 3,7 miliardy let starých metasedimentárních horninách objevených v jihozápadním Grónsku a také „pozůstatky biotického života “ nalezené ve 4,1 miliardy let starých horninách v západní Austrálii. Podle jednoho z výzkumníků „Pokud život na Zemi vznikl relativně rychle ... pak by mohl být ve vesmíru běžný “.

Fotosyntetické organismy se objevily před 3,2 až 2,4 miliardami let a začaly obohacovat atmosféru kyslíkem. Život zůstal většinou malý a mikroskopický až do doby před asi 580 miliony let , kdy vznikl složitý mnohobuněčný život , který se časem vyvíjel a vyvrcholil kambrickou explozí asi před 541 miliony let. Tato náhlá diverzifikace životních forem vyprodukovala většinu dnes známých hlavních kmenů a rozdělovala proterozoikum v období kambriu v období paleozoika. Odhaduje se, že 99 procent všech druhů, které kdy žily na Zemi, přes pět miliard, vyhynulo . Odhady počtu současných druhů Země se pohybují od 10 milionů do 14 milionů, z nichž je zdokumentováno asi 1,2 milionu, ale přes 86 procent nebylo popsáno. Nedávno však bylo prohlášeno, že na Zemi v současné době žije 1 bilion druhů, přičemž popsána je pouze jedna tisícina jednoho procenta.

Zemská kůra se od svého vzniku neustále mění, stejně jako život od jejího prvního objevení. Druhy se nadále vyvíjejí , nabývají nových forem, rozdělují se na dceřiné druhy nebo vymizí tváří v tvář stále se měnícímu fyzickému prostředí. Proces deskové tektoniky nadále utváří kontinenty a oceány Země a život, který v sobě ukrývají.

Eons

V geochronologii se čas obecně měří v mya (před miliony let), přičemž každá jednotka představuje období přibližně 1 000 000 let v minulosti. Historie Země je rozdělena do čtyř velkých eónů , počínaje 4 540 mya vznikem planety. Každý eon zaznamenal nejvýznamnější změny ve složení Země, klimatu a životě. Každý eon je následně rozdělen do období , které jsou zase rozděleny do období , které jsou dále rozděleny do epoch .

Eon Čas (mya) Popis
Hadean 4 540–4 000 Země je tvořena troskami kolem slunečního protoplanetárního disku . Neexistuje žádný život. Teploty jsou extrémně horké, s častou vulkanickou aktivitou a pekelně vyhlížejícím prostředím (odtud název eonu, který pochází z Hádu ). Atmosféra je mlhovinová. Možné rané oceány nebo útvary kapalné vody. Měsíc vzniká v této době pravděpodobně v důsledku srážky protoplanety se Zemí .
Archean 4 000–2 500 Prokaryotský život, první forma života, se objevuje na samém začátku tohoto eonu, v procesu známém jako abiogeneze . V této době možná existovaly kontinenty Ur , Vaalbara a Kenorland . Atmosféra se skládá ze sopečných a skleníkových plynů.
Proterozoikum 2 500–541 Název tohoto eónu znamená „raný život“. Objevují se eukaryoty , složitější forma života, včetně některých forem mnohobuněčných organismů . Bakterie začínají produkovat kyslík, formují třetí a proud zemské atmosféry. V této době se tvoří rostliny, později zvířata a případně dřívější formy hub. Počáteční a pozdní fáze tohoto eónu mohly mít za sebou období „ Země sněhové koule “, ve kterých celá planeta trpěla teplotami pod nulou. Počáteční kontinenty Kolumbie , Rodinie a Pannotie v tomto pořadí v této době možná existovaly.
Fanerozoikum 541 – současnost Složitý život , včetně obratlovců , začíná dominovat zemskému oceánu v procesu známém jako kambrijský výbuch . Pangea se tvoří a později se rozpouští v Laurasii a Gondwanu , které se zase rozpouštějí na současné kontinenty. Postupně se život rozšiřuje na pevninu a začínají se objevovat známé formy rostlin, živočichů a hub, včetně annelidů, hmyzu a plazů, odtud název eonu, který znamená „viditelný život“. Dochází k několika hromadným vymíráním , mezi nimiž se objevují ptáci, potomci neptačích dinosaurů a v poslední době savci. Moderní zvířata - včetně lidí - se vyvíjejí v nejnovějších fázích této doby.

Geologické časové měřítko

Historie Země může být organizována chronologicky podle geologického časového měřítka , které je rozděleno do intervalů na základě stratigrafické analýzy. Následující pět časových os ukazuje geologické časové měřítko. První ukazuje celý čas od vzniku Země po současnost, ale to dává malý prostor pro nejnovější eon. Druhá časová osa proto ukazuje rozšířený pohled na nejnovější eon. Podobným způsobem se na třetí časové ose rozšíří nejnovější éra, na čtvrté časové ose se rozšíří nejnovější období a na páté časové ose se rozšíří nejnovější epocha.

Siderian Rhyacian Orosirian Statherian Calymmian Ectasian Stenian Tonian Cryogenian Ediacaran Eoarchean Paleoarchean Mesoarchean Neoarchean Paleoproterozoic Mesoproterozoic Neoproterozoic Paleozoic Mesozoic Cenozoic Hadean Archean Proterozoic Phanerozoic Precambrian
Cambrian Ordovician Silurian Devonian Carboniferous Permian Triassic Jurassic Cretaceous Paleogene Neogene Quaternary Paleozoic Mesozoic Cenozoic Phanerozoic
Paleocene Eocene Oligocene Miocene Pliocene Pleistocene Holocene Paleogene Neogene Quaternary Cenozoic
Gelasian Calabrian (stage) Chibanian Pleistocene Pleistocene Holocene Quaternary
Greenlandian Northgrippian Meghalayan Holocene
Miliony let (1., 2., 3. a 4.)
Tisíce let (5.)

Tvorba sluneční soustavy

Umělecké ztvárnění protoplanetárního disku

Standardní model pro vznik sluneční soustavy (včetně Země ) je hypotéza sluneční mlhoviny . V tomto modelu se sluneční soustava vytvořila z velkého rotujícího oblaku mezihvězdného prachu a plynu, kterému se říká sluneční mlhovina . To bylo složeno z vodíku a helia vytvořil krátce poté, co na Big Bang 13,8  Ga (před miliardami let) a těžší prvky katapultoval supernov . Kolem 4,5  Ga začala mlhovina kontrakce, která mohla být vyvolána rázovou vlnou z blízké supernovy . Rázová vlna by také způsobila otáčení mlhoviny. Když se mrak začal zrychlovat, jeho moment hybnosti , gravitace a setrvačnost jej zploštily do protoplanetárního disku kolmého na jeho osu otáčení. Malé poruchy způsobené kolizemi a moment hybnosti jiných velkých odpadků vytvořily prostředky, kterými se začaly tvořit kilometrové protoplanety obíhající kolem středu mlhoviny.

Střed mlhoviny, který neměl velký moment hybnosti, se rychle zhroutil a komprese jej zahřívala, dokud nezačala jaderná fúze vodíku s héliem. Po dalším smrštění se hvězda T Tauri zažehla a vyvinula se do Slunce . Mezitím gravitace ve vnější části mlhoviny způsobila kondenzaci hmoty kolem poruch hustoty a prachových částic a zbytek protoplanetárního disku se začal oddělovat na prstence. V procesu známém jako narůstající narůstání se postupně větší fragmenty prachu a úlomků shlukly a vytvořily planety. Země se zformovala tímto způsobem asi před 4,54 miliardami let (s nejistotou 1%) a byla z velké části dokončena během 10–20 milionů let. Sluneční vítr nově vytvořeného T Tauri hvězdy vyklidil většinu z materiálu v disku, který nebyl již kondenzuje do větších těles. Očekává se, že stejný proces vytvoří akreční disky kolem prakticky všech nově vznikajících hvězd ve vesmíru, z nichž některé dávají planety .

Proto-Země rostla narůstáním, dokud její vnitřek nebyl dostatečně horký, aby roztavil těžké, siderofilní kovy . S vyšší hustotou než silikáty se tyto kovy potopily. Tato takzvaná železná katastrofa vyústila v oddělení primitivního pláště a (kovového) jádra pouhých 10 milionů let poté, co se začala formovat Země, vytvářející vrstvenou strukturu Země a nastavující tvorbu zemského magnetického pole . JA Jacobs byl první, kdo navrhl, že vnitřní jádro Země - pevné centrum odlišné od kapalného vnějšího jádra - mrzne a roste z kapalného vnějšího jádra v důsledku postupného ochlazování vnitřku Země (asi 100 stupňů Celsia za miliardu let).

Hadean a Archean Eons

Umělcova koncepce Hadean Eon Earth, kdy byla mnohem žhavější a nehostinná pro všechny formy života.

První eon v historii Země, Hadean , začíná utvářením Země a po něm následuje Archeanův eon při 3,8 Ga. Nejstarší horniny nalezené na Zemi se datují asi na 4,0 Ga a nejstarší detritální krystaly zirkonu v horninách asi na 4,4 Ga , brzy po vzniku zemské kůry a samotné Země. Teorie velkého impaktu pro tvorbu států Moonových, že krátce po vytvoření počáteční kůry, proto-Země byl ovlivněn menším protoplanet, který vyhodil část pláště a kůry do vesmíru a vytvořil Měsíc.

Z počtů kráterů na jiných nebeských tělesech se dovozuje, že období intenzivních dopadů meteoritů, zvané Pozdní těžké bombardování , začalo asi 4,1 Ga a skončilo kolem 3,8 Ga, na konci Hadeanu. Vulkanismus byl navíc závažný kvůli velkému tepelnému toku a geotermálnímu gradientu . Nicméně, krystaly zdrobnělého zirkonu datované na 4,4 Ga vykazují důkazy o kontaktu s kapalnou vodou, což naznačuje, že Země již v té době měla oceány nebo moře.

Na začátku Archeanu se Země výrazně ochladila. Současné formy života nemohly přežít na zemském povrchu, protože archeanská atmosféra postrádala kyslík, a proto neměla žádnou ozónovou vrstvu, která by blokovala ultrafialové světlo. Přesto se věří, že prvotní život se začal vyvíjet na počátku Archean, s kandidátskými fosiliemi datovanými kolem 3,5 Ga. Někteří vědci dokonce spekulují, že život mohl začít během raného Hadeanu, až 4,4 Ga, přežít možné pozdní Těžké bombardovací období v hydrotermálních průduchech pod zemským povrchem.

Vznik Měsíce

Umělcův dojem z obrovské srážky, která pravděpodobně vytvořila Měsíc

Jediný přirozený satelit Země , Měsíc, je ve srovnání se svou planetou větší než kterýkoli jiný satelit ve sluneční soustavě. Během programu Apollo byly na Zemi přineseny horniny z povrchu Měsíce. Radiometrické datování těchto hornin ukazuje, že Měsíc je starý 4,53 ± 0,01 miliardy let a vznikl nejméně 30 milionů let po Sluneční soustavě. Nové důkazy naznačují, že se Měsíc vytvořil ještě později, 4,48 ± 0,02 Ga, nebo 70–110 milionů let po začátku sluneční soustavy.

Teorie vzniku Měsíce musí vysvětlit jeho pozdní vznik stejně jako následující skutečnosti. Za prvé, Měsíc má nízkou hustotu (3,3krát větší než voda ve srovnání s 5,5 pro Zemi) a malé kovové jádro. Za druhé, na Měsíci prakticky není voda ani jiné těkavé látky. Za třetí, Země a Měsíc mají stejný izotopický podpis kyslíku (relativní množství izotopů kyslíku). Z teorií navrhovaných k vysvětlení těchto jevů je jedna široce přijímaná: Hypotéza o obřím dopadu navrhuje, aby Měsíc vznikl poté, co tělo o velikosti Marsu (někdy nazývané Theia ) zasáhlo proto-Zemi pohledem.

Srážka uvolnila asi 100 milionůkrát více energie než novější dopad Chicxulub , o kterém se předpokládá, že způsobil vyhynutí neavianských dinosaurů. Stačilo odpařit některé vnější vrstvy Země a roztavit obě těla. Část materiálu pláště byla vyvržena na oběžnou dráhu kolem Země. Hypotéza obřího nárazu předpovídá, že Měsíc byl zbaven kovového materiálu, což vysvětluje jeho abnormální složení. Ejekce na oběžné dráze kolem Země se mohla zhustit do jednoho těla během několika týdnů. Pod vlivem vlastní gravitace se z vyvrženého materiálu stalo kulovitější těleso: Měsíc.

První kontinenty

Mapa s barvou a texturou
Geologická mapa Severní Ameriky, barevně odlišená podle věku. Od nejnovější po nejstarší je věk označen žlutou, zelenou, modrou a červenou barvou. Červená a růžová značí skálu z archeanu .

Konvekční plášť , proces, který pohání deskovou tektoniku, je výsledkem toku tepla z nitra Země na zemský povrch. Zahrnuje vytvoření tuhých tektonických desek na středooceánských hřebenech . Tyto desky jsou zničeny subdukcí do pláště v subdukčních zónách . Během raného Archeanu (asi 3,0 Ga) byl plášť mnohem teplejší než dnes, pravděpodobně kolem 1 600 ° C (2 910 ° F), takže proudění v plášti bylo rychlejší. Přestože došlo k procesu podobnému dnešní deskové tektonice, šlo by to také rychleji. Je pravděpodobné, že během Hadean a Archean byly subdukční zóny běžnější, a proto byly tektonické desky menší.

Počáteční kůra, vytvořená, když zemský povrch poprvé ztuhl, úplně zmizela z kombinace této rychlé hadeanské deskové tektoniky a intenzivních dopadů pozdně těžkého bombardování. Má se však za to, že byla čedičová ve složení, jako dnešní oceánská kůra , protože dosud nedošlo k malé diferenciaci kůry. První větší kusy kontinentální kůry , která je produktem diferenciace lehčích prvků při částečném tavení v dolní kůře, se objevily na konci hadeanské oblasti, asi 4,0 Ga. To, co zbylo z těchto prvních malých kontinentů, se nazývá kronty . Tyto kusy pozdní hadeanské a rané archeanské kůry tvoří jádra, kolem nichž rostly dnešní kontinenty.

Mezi nejstarší skály na Zemi jsou nalezené v severní americké craton z Kanady . Jsou to tonality od asi 4,0 Ga. Vykazují stopy metamorfózy vysokou teplotou, ale také sedimentární zrna, která byla při transportu vodou zaoblena erozí, což ukazuje, že tehdy existovaly řeky a moře. Kratony se skládají především ze dvou střídajících se typů terranů . Prvním z nich jsou takzvané pásy zeleného kamene , skládající se z nízkokvalitních metamorfovaných sedimentárních hornin. Tyto „zelené kameny“ jsou podobné sedimentům, které se dnes nacházejí v oceánských příkopech , nad subdukčními zónami. Z tohoto důvodu jsou někdy zelené kameny považovány za důkaz subdukce během archeanu. Druhým typem je komplex felsických magmatických hornin . Tyto horniny jsou většinou tonalitové, trondhjemitové nebo granodioritové , což jsou druhy hornin podobné složení žule (proto se těmto terranům říká TTG-terrany). TTG-komplexy jsou považovány za relikty první kontinentální kůry, vytvořené částečným tavením v čediči.

Oceány a atmosféra

Graf ukazující rozsah odhadovaného parciálního tlaku atmosférického kyslíku v geologickém čase

O Zemi se často říká, že měla tři atmosféry. První atmosféra, zachycená ze sluneční mlhoviny, byla složena ze světelných ( atmofilních ) prvků ze sluneční mlhoviny, většinou z vodíku a hélia. Kombinace slunečního větru a zemského tepla by vytlačila tuto atmosféru, v důsledku čehož je atmosféra nyní ve srovnání s kosmickými nadbytky ochuzena o tyto prvky. Po dopadu, který vytvořil Měsíc, roztavená Země uvolnila těkavé plyny; a později sopky uvolňovaly více plynů , čímž byla dokončena druhá atmosféra bohatá na skleníkové plyny, ale chudá na kyslík. Konečně, třetí atmosféra, bohatá na kyslík, se objevila, když bakterie začaly produkovat kyslík asi 2,8 Ga.

V raných modelech pro tvorbu atmosféry a oceánu byla druhá atmosféra vytvořena odplyněním těkavých látek z nitra Země. Nyní se považuje za pravděpodobné, že mnoho těkavých látek bylo dodáno během akrece procesem známým jako nárazové odplyňování, při kterém se přicházející tělesa odpařují při nárazu. Oceán a atmosféra by se proto začaly formovat, i když se formovala Země. Nová atmosféra pravděpodobně obsahovala vodní páru , oxid uhličitý, dusík a menší množství dalších plynů.

Planetesimály ve vzdálenosti 1  astronomické jednotky (AU), tedy vzdálenosti Země od Slunce, pravděpodobně nepřispěly na Zemi žádnou vodou, protože sluneční mlhovina byla příliš horká na to, aby se vytvořil led a hydratace hornin vodní párou by trvalo příliš dlouho. Vodu museli dodávat meteority z vnějšího pásu asteroidů a některá velká planetární embrya přesahující 2,5 AU. Přispět mohly i komety. Ačkoli většina komet je dnes na oběžných drahách dále od Slunce než Neptun , počítačové simulace ukazují, že původně byly mnohem běžnější ve vnitřních částech sluneční soustavy.

Jak se Země ochlazovala, vytvářela se mraky . Déšť vytvořil oceány. Nedávné důkazy naznačují, že oceány se mohly začít formovat již od 4,4 Ga. Do začátku archeanského eónu již pokryly velkou část Země. Tuto ranou formaci bylo obtížné vysvětlit kvůli problému známému jako slabý paradox mladého Slunce . Je známo, že hvězdy se stárnutím rozjasňují, a v době svého vzniku by Slunce vydávalo pouze 70% své současné síly. Slunce se tak za posledních 4,5 miliardy let stalo o 30% jasnějším. Mnoho modelů naznačuje, že Země by byla pokryta ledem. Pravděpodobným řešením je, že tam bylo dost oxidu uhličitého a metanu k produkci skleníkového efektu . Oxid uhličitý by byl produkován sopkami a metan ranými mikroby. Další skleníkový plyn, čpavek , by byl vyvržen sopkami, ale rychle zničen ultrafialovým zářením.

Původ života

Jedním z důvodů zájmu o ranou atmosféru a oceán je to, že vytvářejí podmínky, za nichž život poprvé vznikl. Existuje mnoho modelů, ale jen málo shody, o tom, jak vznikl život z neživých chemikálií; chemické systémy vytvořené v laboratoři nedosahují minimální složitosti pro živý organismus.

Prvním krokem při vzniku života mohly být chemické reakce, které produkovaly mnoho jednodušších organických sloučenin, včetně nukleobáz a aminokyselin , které jsou stavebními kameny života. Experiment v roce 1953 o Stanley Miller a Harold Urey ukázaly, že tyto molekuly mohou tvořit v atmosféře vody, methanu, amoniaku a vodíku pomocí jisker pro napodobení účinku blesku . Ačkoli se atmosférická kompozice pravděpodobně lišila od té, kterou používali Miller a Urey, pozdější experimenty s realističtějšími kompozicemi dokázaly syntetizovat i organické molekuly. Počítačové simulace ukazují, že mimozemské organické molekuly se mohly v protoplanetárním disku vytvořit ještě před vznikem Země.

Další složitosti bylo možné dosáhnout alespoň ze tří možných výchozích bodů: vlastní replikace , schopnost organismu produkovat potomky, které jsou mu podobné; metabolismus , jeho schopnost sama se živit a opravovat; a vnější buněčné membrány , které umožňují vstup potravin a odpadních produktů z nich, ale vylučují nežádoucí látky.

Replikace jako první: svět RNA

I ti nejjednodušší členové tří moderních oblastí života používají DNA k záznamu svých „receptů“ a komplexní řadu molekul RNA a proteinů , aby si tyto instrukce „přečetli“ a použili je pro růst, údržbu a vlastní replikaci.

Objev, že určitá molekula RNA zvaná ribozym může katalyzovat jak vlastní replikaci, tak konstrukci proteinů, vedla k hypotéze, že dřívější formy života byly založeny výhradně na RNA. Mohli vytvořit svět RNA, ve kterém byli jedinci, ale žádný druh , protože mutace a horizontální přenosy genů by znamenaly, že potomci v každé generaci měli docela pravděpodobně jiné genomy než ty, se kterými začínali jejich rodiče. RNA by později byla nahrazena DNA, která je stabilnější, a proto může vytvářet delší genomy, čímž se rozšiřuje rozsah schopností, které může mít jeden organismus. Ribozymy zůstávají hlavními složkami ribozomů , „proteinových továren“ moderních buněk.

Ačkoli byly v laboratořích uměle vyráběny krátké, samoreplikující se molekuly RNA, vyvstaly pochybnosti, zda je možná přirozená nebiologická syntéza RNA. Nejstarší ribozymy mohly být vytvořeny z jednodušších nukleových kyselin, jako je PNA , TNA nebo GNA , které by byly později nahrazeny RNA. Byly navrženy další pre-RNA replikátory , včetně krystalů a dokonce i kvantových systémů.

V roce 2003 bylo navrženo, aby sraženiny porézních kovových sulfidů pomohly syntéze RNA při asi 100 ° C (212 ° F) a při tlacích na dně oceánu v blízkosti hydrotermálních průduchů . V této hypotéze by proto-buňky byly uzavřeny v pórech kovového substrátu až do pozdějšího vývoje lipidových membrán.

Nejprve metabolismus: svět železa a síry

Replikátorem prakticky ve všech známých životech je kyselina deoxyribonukleová . DNA je mnohem složitější než původní replikátor a její replikační systémy jsou velmi propracované.

Další dlouhodobou hypotézou je, že první život byl složen z molekul bílkovin. Aminokyseliny, stavební kameny proteinů , se snadno syntetizují v hodnověrných prebiotických podmínkách, stejně jako malé peptidy ( polymery aminokyselin), které jsou dobrými katalyzátory. Série experimentů začínajících v roce 1997 ukázala, že aminokyseliny a peptidy by se mohly tvořit v přítomnosti oxidu uhelnatého a sirovodíku se sulfidem železa a sulfidem niklu jako katalyzátory. Většina kroků v jejich sestavě vyžadovala teploty asi 100 ° C (212 ° F) a mírné tlaky, ačkoli jeden stupeň vyžadoval 250 ° C (482 ° F) a tlak ekvivalentní tlaku nalezenému pod 7 km (4,3 mil) Skála. V blízkosti hydrotermálních průduchů tedy mohlo dojít k soběstačné syntéze proteinů.

Problémem scénáře prvního metabolismu je najít způsob, jak se organismy vyvíjejí. Bez schopnosti replikovat se jako jednotlivci by agregáty molekul měly jako cíl přirozeného výběru „kompoziční genomy“ (počty molekulárních druhů v agregátu). Nedávný model však ukazuje, že takový systém se nemůže vyvíjet v reakci na přirozený výběr.

Membrány první: Lipidový svět

Bylo navrženo, že dvoustěnné „bubliny“ lipidů, jako jsou ty, které tvoří vnější membrány buněk, mohly být zásadním prvním krokem. Experimenty, které simulovaly podmínky rané Země, hlásily tvorbu lipidů a ty mohou spontánně tvořit liposomy , dvoustěnné „bubliny“ a poté se samy reprodukovat. Ačkoli nejsou ve své podstatě nosiči informací, jako jsou nukleové kyseliny, podléhají přirozenému výběru pro dlouhověkost a reprodukci. Nukleové kyseliny, jako je RNA, se pak mohly v lipozomech tvořit snadněji, než by se vytvářely venku.

Teorie hlíny

Některé jíly , zejména montmorillonit , mají vlastnosti, které z nich činí hodnověrné urychlovače pro vznik světa RNA: rostou samoreplikací svého krystalického vzoru, podléhají analogii přirozeného výběru (jako jílovitý „druh“, který roste nejrychleji v konkrétním prostředí se rychle stává dominantní) a může katalyzovat tvorbu molekul RNA. Ačkoli se tato myšlenka nestala vědeckým konsensem, stále má aktivní zastánce.

Průřez liposomem

Výzkum z roku 2003 uvedl, že montmorillonit může také urychlit přeměnu mastných kyselin na „bubliny“ a že bubliny mohou zapouzdřit RNA připojenou k hlíně. Bubliny pak mohou růst absorbováním dalších lipidů a dělením. Formování nejranějších buněk mohlo být podpořeno podobnými procesy.

Podobná hypotéza představuje samoreplikující se jíly bohaté na železo jako předky nukleotidů , lipidů a aminokyselin.

Poslední univerzální společný předek

Předpokládá se, že z této mnohonásobnosti protocells přežila pouze jedna linie . Současné fylogenetické důkazy naznačují, že poslední univerzální předek (LUA) žil během raného archeanského období , možná 3,5 Ga nebo dříve. Tato buňka LUA je předchůdcem veškerého dnešního života na Zemi. Byl to pravděpodobně prokaryot , který měl buněčnou membránu a pravděpodobně ribozomy, ale postrádal jádro nebo organely vázané na membránu, jako jsou mitochondrie nebo chloroplasty . Jako moderní buňky používal jako svůj genetický kód DNA, RNA pro přenos informací a syntézu proteinů a enzymy pro katalyzování reakcí . Někteří vědci se domnívají, že místo jediného organismu, který byl posledním univerzálním společným předkem, existovaly populace organismů, které si vyměňovaly geny laterálním přenosem genů .

Proterozoický eon

Proterozoický eon trval od 2,5 Ga do 542 Ma (milión let). V tomto časovém rozpětí rostly krátery na kontinenty s moderními velikostmi. Přechod na atmosféru bohatou na kyslík byl zásadním vývojem. Život se vyvinul z prokaryot do eukaryot a mnohobuněčných forem. Proterozoik viděl pár silných ledových dob, které se nazývaly sněhové koule . Po poslední Zemi sněhové koule asi 600 Ma se vývoj života na Zemi zrychlil. Asi 580 Ma tvořila ediacaranská biota předehru k kambrijské explozi .

Kyslíková revoluce

Litifikované stromatolity na břehu jezera Thetis v západní Austrálii . Archeanské stromatolity jsou první přímé fosilní stopy života na Zemi.
Pruhovaný formace železa od 3,15 Ga Moodies Group , Barberton Greenstone Belt , Jižní Afrika . Červené vrstvy představují doby, kdy byl k dispozici kyslík; za anoxických okolností se vytvářely šedé vrstvy.

Nejranější buňky absorbovaly energii a jídlo z okolního prostředí. Využívali kvašení , štěpení složitějších sloučenin na méně složité sloučeniny s méně energií a energii tak uvolněnou využívali k růstu a reprodukci. Ke kvašení může dojít pouze v anaerobním (bezkyslíkatém) prostředí. Evoluce fotosyntézy umožnila buňkám získávat energii ze Slunce.

Většina života, který pokrývá povrch Země, závisí přímo nebo nepřímo na fotosyntéze. Nejběžnější forma, kyslíková fotosyntéza, mění oxid uhličitý, vodu a sluneční světlo na jídlo. Zachycuje energii slunečního světla v energeticky bohatých molekulách, jako je ATP, které pak dodávají energii k výrobě cukrů. Pro zásobování elektronů v obvodu je vodík zbaven vody a kyslík zůstává jako odpadní produkt. Některé organismy, včetně purpurových bakterií a zelených sirných bakterií , používají anoxygenní formu fotosyntézy, která využívá jako dárci elektronů alternativy k vodíku zbavenému vody ; příklady jsou sirovodík, síra a železo. Tyto extrémofilní organismy jsou omezeny na jinak nehostinná prostředí, jako jsou horké prameny a hydrotermální průduchy.

Jednodušší anoxygenní forma vznikla asi 3,8 Ga, nedlouho po objevení života. Načasování kyslíkové fotosyntézy je kontroverznější; určitě to vypadalo asi na 2,4 Ga, ale někteří badatelé to vrátili až na 3,2 Ga. Ta druhá „pravděpodobně zvýšila globální produktivitu nejméně o dva nebo tři řády“. Mezi nejstarší pozůstatky forem života produkujících kyslík patří fosilní stromatolity .

Nejprve byl uvolněný kyslík spojen s vápencem , železem a dalšími minerály. Oxidované železo se jeví jako červené vrstvy v geologických vrstvách nazývaných pruhované železné útvary, které se hojně vytvořily během siderského období (mezi 2 500 Ma a 2 300 Ma). Když byla většina exponovaných snadno reagujících minerálů oxidována, kyslík se konečně začal hromadit v atmosféře. Ačkoli každá buňka produkovala jen nepatrné množství kyslíku, kombinovaný metabolismus mnoha buněk za obrovskou dobu transformoval atmosféru Země do jejího současného stavu. Toto byla třetí atmosféra Země.

Část kyslíku byla stimulována slunečním ultrafialovým zářením za vzniku ozónu , který se shromažďoval ve vrstvě poblíž horní části atmosféry. Ozónová vrstva absorbovala a stále absorbuje značné množství ultrafialového záření, které kdysi prošlo atmosférou. Umožnilo buňkám kolonizovat povrch oceánu a nakonec i pevniny: bez ozonové vrstvy by ultrafialové záření bombardující zemi a moře způsobilo neudržitelné úrovně mutací v exponovaných buňkách.

Fotosyntéza měla další zásadní dopad. Kyslík byl toxický; mnoho života na Zemi pravděpodobně vymřelo, když se jeho hladiny zvýšily v takzvané kyslíkové katastrofě . Rezistentní formy přežily a prospívaly a některé si vyvinuly schopnost využívat kyslík ke zvýšení jejich metabolismu a získání více energie ze stejného jídla.

Sněhová koule Země

Přirozený vývoj Slunce dělal to stále více světelný průběhu věků archaický a proterozoických; svítivost Slunce se zvyšuje o 6% každou miliardu let. V důsledku toho začala Země v proterozoickém eónu přijímat více tepla ze Slunce. Země se však neohřála. Místo toho geologický záznam naznačuje, že se během raného prvohor dramaticky ochladilo. Ledovcová ložiska nalezená v Jižní Africe se datují od 2,2 Ga, v té době se na základě paleomagnetických důkazů musely nacházet poblíž rovníku. Toto zalednění, známé jako hurónské zalednění , tedy mohlo být globální. Někteří vědci naznačují, že to bylo tak závažné, že Země byla zmrzlá od pólů k rovníku, hypotéza s názvem Sněhová koule Země.

Huronská doba ledová mohla být způsobena zvýšenou koncentrací kyslíku v atmosféře, která způsobila pokles metanu (CH 4 ) v atmosféře. Metan je silný skleníkový plyn, ale s kyslíkem reaguje za vzniku CO 2 , méně účinného skleníkového plynu. Když byl v atmosféře k dispozici volný kyslík, mohla se koncentrace metanu dramaticky snížit, natolik, aby bylo možné čelit účinku zvyšujícího se tepelného toku ze Slunce.

Termín sněhová koule Země je však běžněji používán k popisu pozdější extrémní doby ledové v období kryogenianu . Byly tam čtyři období, z nichž každé trvalo asi 10 milionů let, před 750 až 580 miliony let, kdy se předpokládá, že Země byla pokryta ledem kromě nejvyšších hor, a průměrné teploty byly asi -50 ° C (-58 °) F). Sněhová koule mohla být částečně způsobena umístěním superkontinentu Rodinia rozkročeného nad rovníkem . Oxid uhličitý se spojuje s deštěm a zvětráváním hornin za vzniku kyseliny uhličité, která je poté vyplavena do moře, čímž se z atmosféry extrahuje skleníkový plyn. Když jsou kontinenty blízko pólů, postup ledu pokrývá skály, což zpomaluje snižování oxidu uhličitého, ale v kryogenínu bylo zvětrávání Rodinie schopno pokračovat bez kontroly, dokud led nepostoupil do tropů. Tento proces mohl být nakonec zvrácen emisí oxidu uhličitého ze sopek nebo destabilizací plynných hydrátů metanu . Podle alternativní teorie Slushball Earth byla na rovníku ještě ve výšce doby ledové otevřená voda.

Vznik eukaryot

Chloroplasty v buňkách mechu

Moderní taxonomie klasifikuje život do tří domén. Doba jejich vzniku je nejistá. Bakterie domény pravděpodobně nejprve oddělil od ostatních forem života (někdy nazývané neomura ), ale tento předpoklad je sporný. Brzy poté, o 2 Ga, se Neomura rozdělila na Archaea a Eukarya . Eukaryotické buňky (Eukarya) jsou větší a složitější než prokaryotické buňky (bakterie a archaea) a původ této složitosti se stává známým až nyní. Nejstarší zkameněliny s rysy typickými pro houby pocházejí z paleoproterozoické éry, asi před 2,4; tyto mnohobuněčné bentické organismy měly vláknité struktury schopné anastomózy .

Kolem této doby byl vytvořen první proto-mitochondrion . Bakteriální buňka související s dnešní Rickettsií , která se vyvinula za účelem metabolizace kyslíku , vstoupila do větší prokaryotické buňky, která tuto schopnost postrádala. Možná se velká buňka pokusila strávit tu menší, ale neuspěla (pravděpodobně kvůli vývoji obrany kořisti). Menší buňka se možná pokusila parazitovat na té větší. V každém případě menší buňka přežila uvnitř větší buňky. Pomocí kyslíku metabolizoval odpadní produkty větších buněk a získával více energie. Část této přebytečné energie byla vrácena hostiteli. Menší buňka se replikovala uvnitř větší. Mezi velkou buňkou a menšími buňkami uvnitř se brzy vyvinula stabilní symbióza . V průběhu času hostitelská buňka získala některé geny z menších buněk a tyto dva druhy na sobě začaly být závislé: větší buňka nemohla přežít bez energie produkované menšími a ty zase nemohly přežít bez suroviny dodávané větší buňkou. Celá buňka je nyní považována za jeden organismus a menší buňky jsou klasifikovány jako organely zvané mitochondrie.

Podobná událost nastala u fotosyntetických sinic vstupujících do velkých heterotrofních buněk a stávajících se chloroplasty. Pravděpodobně v důsledku těchto změn se řada buněk schopných fotosyntézy oddělila od ostatních eukaryot před více než 1 miliardou let. Takových inkluzivních akcí bylo pravděpodobně několik. Kromě dobře zavedené endosymbiotické teorie buněčného původu mitochondrií a chloroplastů existují teorie, že buňky vedly k peroxizomům , spirochety vedly k řasinkám a bičíkům a že snad DNA virus vedl k buněčnému jádru, ačkoli žádný z nich není příliš rozšířený přijato.

Archaeans, bakterie a eukaryoty se nadále diverzifikovaly a staly se komplexnějšími a lépe přizpůsobenými svému prostředí. Každá doména se opakovaně rozdělila na více linií, i když o historii archaea a bakterií je známo jen málo. Kolem 1,1 Ga se shromažďoval superkontinent Rodinia. Tyto rostliny , zvířecí a hub linky měly rozkol, ačkoli oni ještě existovali jako solitérní buněk. Někteří z nich žili v koloniích a postupně začala docházet k dělbě práce ; například buňky na periferii mohly začít přebírat jiné role než ve vnitřku. Ačkoli rozdělení mezi kolonií se specializovanými buňkami a mnohobuněčným organismem není vždy jasné, asi před 1 miliardou let se objevily první mnohobuněčné rostliny, pravděpodobně zelené řasy . Pravděpodobně kolem 900 Ma se u zvířat vyvinula skutečná mnohobuněčnost.

Zpočátku to pravděpodobně připomínalo dnešní houby , které mají totipotentní buňky, které umožňují narušenému organismu znovu se sestavit. Jak byla dělba práce dokončena ve všech liniích mnohobuněčných organismů, buňky se staly specializovanějšími a závislými na sobě navzájem; izolované buňky by zemřely.

Superkontinenty v prvohorách

Rekonstrukce Pannotie (550 Ma).

Rekonstrukce pohybu tektonických desek za posledních 250 milionů let (cenozoická a mezozoická éra) lze spolehlivě provést pomocí přizpůsobení kontinentálních okrajů, magnetických anomálií oceánského dna a paleomagnetických pólů. Žádná oceánská kůra se datuje dále, takže dřívější rekonstrukce jsou obtížnější. Paleomagnetické póly jsou doplněny geologickými důkazy, jako jsou orogenní pásy , které označují okraje starodávných desek, a dřívější distribuce flóry a fauny. Čím dále v čase, tím vzácnější a hůře interpretovatelná jsou data a rekonstrukce jsou nejistější.

V celé historii Země existovaly doby, kdy se kontinenty srazily a vytvořily superkontinent, který se později rozpadl na nové kontinenty. Asi 1000 až 830 Ma, většina kontinentální hmoty byla sjednocena v superkontinentu Rodinia. Rodinii možná předcházely rané a střední proterozoické kontinenty zvané Nuna a Columbia.

Po rozpadu Rodinie asi 800 Ma mohly kontinenty vytvořit kolem 550 Ma další krátkodobý superkontinent. Hypotetický superkontinent je někdy označován jako Pannotia nebo Vendia . Důkazem je fáze kontinentální kolize známá jako panafrická orogeneze , která se spojila s kontinentální masou současné Afriky, Jižní Ameriky, Antarktidy a Austrálie. Existence Pannotie závisí na načasování riftingu mezi Gondwanou (která zahrnovala většinu souše nyní na jižní polokouli, stejně jako Arabský poloostrov a indický subkontinent ) a Laurentií (zhruba odpovídá současné Severní Americe). Je přinejmenším jisté, že do konce proterozoického období ležela většina kontinentální masy sjednocená v poloze kolem jižního pólu.

Pozdní proterozoické klima a život

580 milionů let stará fosilie Spriggina floundensi , zvíře z období Ediacaranu . Takové formy života mohly být předchůdci mnoha nových forem, které vznikly v kambrijské explozi .

Konec proterozoika viděl alespoň dvě Země sněhové koule, tak závažné, že povrch oceánů mohl být úplně zmrzlý. To se stalo asi 716,5 a 635 Ma, v období kryogenianu . Intenzita a mechanismus obou zalednění jsou stále předmětem zkoumání a je těžší je vysvětlit než na počátku proterozoické sněhové koule. Většina paleoklimatologů si myslí, že studené epizody souvisely se vznikem superkontinentu Rodinia. Protože byla Rodinia soustředěna na rovníku, zvýšila se rychlost chemického zvětrávání a z atmosféry byl odebírán oxid uhličitý (CO 2 ). Protože CO 2 je důležitý skleníkový plyn, klima se globálně ochlazuje. Stejně tak byla během Sněhových koulí většina kontinentálního povrchu pokryta permafrostem , který opět snížil chemické zvětrávání, což vedlo ke konci zalednění. Alternativní hypotéza je, že vulkanickým odplyněním uniklo dost oxidu uhličitého, že výsledný skleníkový efekt zvýšil globální teploty. Zvýšená sopečná aktivita byla důsledkem rozpadu Rodinie přibližně ve stejnou dobu.

Po kryogenínském období následovalo ediakarské období, které se vyznačovalo rychlým vývojem nových mnohobuněčných forem života. Zda existuje souvislost mezi koncem těžké doby ledové a nárůstem rozmanitosti života, není jasné, ale nezdá se to náhodné. Nové formy života, zvané Ediacara biota, byly větší a rozmanitější než kdy dříve. Ačkoli taxonomie většiny ediakarských forem života není jasná, někteří byli předky skupin moderního života. Důležitým vývojem byl původ svalových a nervových buněk. Žádná z ediakarských zkamenělin neměla tvrdé části těla jako kostry. Ty se poprvé objevují po hranici mezi proterozoickými a fanerozoickými eony nebo ediakarskými a kambrijskými obdobími.

Phanerozoic Eon

Fanerozoik je současný eon na Zemi, který začal přibližně před 542 miliony let. Skládá se ze tří období: paleozoika , mezozoika a cenozoika a je to doba, kdy se mnohobuněčný život velmi diverzifikoval téměř do všech dnes známých organismů.

Paleozoická („starý život“) éra byla první a nejdelší érou fanerozoické éry, která trvala od 542 do 251 Ma. Během prvohor vzniklo mnoho moderních skupin života. Život kolonizoval zemi, nejprve rostliny, pak zvířata. Došlo ke dvěma velkým zánikům. Kontinenty vzniklé při rozpadu Pannotie a Rodinie na konci proterozoika se pomalu opět pohybovaly k sobě a vytvářely superkontinent Pangea v pozdním paleozoiku.

Období druhohor („středního života“) trvalo od 251 Ma do 66 Ma. Je rozdělen na období triasu , jury a křídy . Éra začala událostí Permian – Triassic Extinction , nejtěžší událostí vyhynutí ve fosilních záznamech; 95% druhů na Zemi vymřelo. Skončilo to zánikem křídy a paleogenu, který zničil dinosaury ...

Cenozoická („nový život“) éra začala v 66 Ma a je rozdělena do období paleogénu , neogenu a kvartéru. Tato tři období jsou dále rozdělena do sedmi subdivizí, přičemž paleogen sestává z paleocénu , eocénu a oligocénu , neogen je rozdělen na miocén , pliocén a čtvrtohor složený z pleistocénu a holocénu. Savci, ptáci, obojživelníci, krokodýli, želvy a lepidosauři přežili událost vymírání křídou a paleogenem, která zabila neavianské dinosaury a mnoho dalších forem života, a to je doba, během které se diverzifikovali do svých moderních forem.

Tektonika, paleogeografie a klima

Pangea byl superkontinent, který existoval přibližně od 300 do 180 Ma. Na této mapě jsou vyznačeny obrysy moderních kontinentů a dalších pevnin.

Na konci proterozoika se superkontinent Pannotia rozpadl na menší kontinenty Laurentia, Baltica , Sibiř a Gondwana. V obdobích, kdy se kontinenty od sebe oddělují, vzniká více oceánské kůry vulkanickou aktivitou. Protože je mladá sopečná kůra relativně teplejší a méně hustá než stará oceánská kůra, oceánská dna se v takových obdobích zvedají. To způsobí, že hladina moře stoupne. Proto byly v první polovině prvohor velké oblasti kontinentů pod hladinou moře.

Počáteční paleozoické podnebí bylo teplejší než dnes, ale na konci ordoviku byla krátká doba ledová, během níž ledovce pokrývaly jižní pól, kde se nacházel obrovský kontinent Gondwana. Stopy zalednění z tohoto období se nacházejí pouze na bývalé Gondwaně. Během pozdní ordovické doby ledové došlo k několika hromadným vymíráním, při nichž zmizelo mnoho ramenonožců , trilobitů, mechorostů a korálů . Tyto mořské druhy pravděpodobně nemohly bojovat s klesající teplotou mořské vody.

Kontinenty Laurentia a Baltica se během kaledonského Orogeny srazily mezi 450 a 400 Ma a vytvořily Laurussii (také známou jako Euramerica). Stopy horského pásu, který tato kolize způsobila, lze nalézt ve Skandinávii , Skotsku a severních Apalačských pohořích . V devonském období (416–359 Ma) se Gondwana a Sibiř začaly pohybovat směrem k Laurussii. Srážka Sibiře s Laurussií způsobila uralský Orogeny , srážka Gondwany s Laurussií se v Evropě nazývá variský nebo hercynský Orogeny nebo alleghenský Orogeny v Severní Americe. Druhá fáze proběhla v období karbonu (359–299 Ma) a vyústila ve vznik posledního superkontinentu Pangea.

Kolem roku 180 Ma se Pangea rozpadla na Laurasii a Gondwanu.

Kambrijský výbuch

Trilobiti se poprvé objevili v kambriu a patřili mezi nejrozšířenější a nejrozmanitější skupiny paleozoických organismů.

Rychlost evoluce života zaznamenaná fosiliemi se v kambrijském období zrychlila (542–488 Ma). Náhlý vznik mnoha nových druhů, phyla a forem v tomto období se nazývá kambrická exploze. Biologický podnět v kambrijské explozi byl před a od té doby bezprecedentní. Zatímco ediakarské formy života se zdají být ještě primitivní a není snadné je zařadit do žádné moderní skupiny, na konci kambria už byla přítomna nejmodernější phyla. Vývoj tvrdých částí těla, jako jsou lastury, kostry nebo exoskeletony u zvířat, jako jsou měkkýši , ostnokožci , krinoidi a členovci (známá skupina členovců z nižších paleozoiků jsou trilobiti ), usnadnilo uchování a zkamenění takových forem života než ti jejich proterozoických předků. Z tohoto důvodu je o životě v kambriu a po něm známo mnohem více než o životě ve starších obdobích. Některé z těchto kambrijských skupin vypadají složitě, ale zdánlivě se zcela liší od moderního života; příklady jsou Anomalocaris a Haikouichthys . V poslední době se však zdá, že tito našli místo v moderní klasifikaci.

Během kambria se objevili první obratlovci , mezi nimi první ryby . Tvorem, který mohl být předchůdcem ryb, nebo s ním pravděpodobně úzce souvisel, byla Pikaia . Měl primitivní notochord , strukturu, která se později mohla vyvinout do páteře . První ryby s čelistmi ( Gnathostomata ) se objevily během příštího geologického období, ordoviku . Kolonizace nových výklenků vyústila v obrovské velikosti těla. Tímto způsobem se ryby s rostoucí velikostí vyvinuly během raného paleozoika, jako je titanický placoderm Dunkleosteus , který mohl růst 7 metrů (23 ft) dlouho.

Rozmanitost forem života se příliš nezvětšila kvůli sérii hromadných vyhynutí, které definují rozšířené biostratigrafické jednotky zvané biomery . Po každém vyhynutí byly oblasti kontinentálních šelfů znovu osídleny podobnými formami života, které se jinde mohly pomalu vyvíjet. Na konci kambria dosáhli trilobiti své největší rozmanitosti a dominovali téměř všem fosilním souborům.

Kolonizace půdy

Umělcova koncepce devonské flóry

Akumulace kyslíku z fotosyntézy vedla k vytvoření ozonové vrstvy, která absorbovala velkou část ultrafialového záření Slunce , což znamená, že jednobuněčné organismy, které se dostaly na pevninu, zemřely méně a prokaryoty se začaly množit a lépe se přizpůsobovat přežití mimo vodu. Prokaryotské linie pravděpodobně kolonizovaly zemi již 2,6 Ga ještě před vznikem eukaryot. Země zůstala po dlouhou dobu neplodná mnohobuněčných organismů. Superkontinent Pannotia se zformoval kolem 600 Ma a poté se rozpadl o krátkých 50 milionů let později. Ryby, nejstarší obratlovci , se vyvinuly v oceánech kolem 530 Ma. Blízko konce kambrijského období, které skončilo 488 Ma, došlo k velké události vyhynutí .

Před několika stovkami milionů let začaly růst rostliny (pravděpodobně připomínající řasy ) a houby na okrajích vody a poté z ní. Nejstarší fosílie suchozemských hub a rostlin se datují na 480–460 Ma, i když molekulární důkazy naznačují, že houby mohly kolonizovat zemi již od 1 000 Ma a rostliny 700 Ma. Zpočátku zůstávaly blízko okraje vody, mutace a variace vedly k další kolonizaci tohoto nového prostředí. Načasování prvních zvířat opouštějících oceány není přesně známo: nejstarší jasný důkaz je o členovcích na pevnině kolem 450 Ma, možná se jim daří a lépe se přizpůsobují díky obrovskému zdroji potravy poskytovanému suchozemskými rostlinami. Existuje také nepotvrzený důkaz, že členovci se na zemi mohli objevit již v roce 530 Ma.

Evoluce tetrapodů

Tiktaalik , ryba s ploutvemi podobnými končetinám a předchůdce tetrapodů. Rekonstrukce ze zkamenělin starých asi 375 milionů let.

Na konci ordovického období, 443 Ma, došlo k dalším událostem vyhynutí , možná kvůli souběžné době ledové. Kolem 380 až 375 Ma se první tetrapodi vyvinuli z ryb. Z ploutví se staly končetiny, které první tetrapodové používali ke zvedání hlav z vody, aby dýchali vzduch. To by jim umožnilo žít ve vodě chudé na kyslík nebo pronásledovat malou kořist v mělké vodě. Možná se později na krátkou dobu odvážili na souši. Nakonec se někteří z nich natolik přizpůsobili pozemskému životu, že svůj dospělý život strávili na souši, přestože se vylíhli ve vodě a vrátili se naklást vajíčka. To byl původ obojživelníků . Asi o 365 Ma došlo k dalšímu období zániku , možná v důsledku globálního ochlazení . Rostliny vyvinuly semena , což dramaticky urychlilo jejich šíření na souši, přibližně v této době (přibližně o 360 Ma).

Asi o 20 milionů let později (340 Ma) se vyvinulo vajíčko plodové vody , které bylo možné snést na souš, což embryonům tetrapodů poskytlo výhodu přežití. To mělo za následek divergenci amniotů od obojživelníků. Dalších 30 milionů let (310 Ma) došlo k divergenci synapsidů (včetně savců) od sauropsidů (včetně ptáků a plazů). Další skupiny organismů se nadále vyvíjely a linie se rozcházely - u ryb, hmyzu, bakterií atd. - ale o podrobnostech je známo méně.

Dinosauři byli dominantní suchozemští obratlovci po většinu druhohor

Po dalším, nejzávažnějším vyhynutí období (251 ~ 250 Ma), kolem 230 Ma, se dinosauři oddělili od svých plazích předků. Událost zániku Triassic-Jurassic na 200 Ma ušetřeni mnoha dinosaurů, a oni brzy stali se dominantní mezi vertebrates. Ačkoli se některé savčí linie začaly v tomto období oddělovat, existující savci byli pravděpodobně malá zvířata připomínající rejsce .

Hranice mezi ptačím a neptačím dinosaurem není jasná, ale Archaeopteryx , tradičně považovaný za jednoho z prvních ptáků, žil kolem 150 Ma.

Nejstarší důkaz o vývoji květů krytosemenných rostlin je během křídového období, asi o 20 milionů let později (132 Ma).

Vyhynutí

Prvním z pěti velkých hromadných vyhynutí bylo vymírání ordoviku a siluru . Jeho možnou příčinou bylo intenzivní zalednění Gondwany, které nakonec vedlo k sněhové kouli . 60% mořských bezobratlých vyhynulo a 25% všech rodin.

Druhým hromadným vymíráním bylo pozdní devonské vyhynutí , pravděpodobně způsobené vývojem stromů, což mohlo vést k vyčerpání skleníkových plynů (jako CO2) nebo eutrofizaci vody. 70% všech druhů vyhynulo.

Třetím hromadným vyhynutím byl perm-trias, neboli Velké umírání , událost byla pravděpodobně způsobena nějakou kombinací vulkanické události sibiřských pastí , dopadu asteroidů, zplyňování hydrátem metanu , kolísáním hladiny moře a velkou anoxickou událostí . Buď navrhovaný kráter Wilkes Land v Antarktidě, nebo struktura Bedout u severozápadního pobřeží Austrálie může naznačovat spojení nárazu s vyhynutím Permian-Triassic. Zůstává však nejisté, zda tyto nebo jiné navrhované hraniční krátery Permian-Triasu jsou buď krátery skutečného dopadu, nebo dokonce souběžné s událostí zániku Permian-Triasu. To bylo zdaleka nejsmrtelnější vyhynutí vůbec, přičemž bylo zabito asi 57% všech rodin a 83% všech rodů .

Čtvrtým hromadným vyhynutím byla událost vyhynutí trias-jura, při které vyhynuly téměř všechny synapsidy a archosaury , pravděpodobně kvůli nové konkurenci dinosaurů.

Pátým a posledním hromadným vyhynutím byl zánik KT . V roce 66 Ma udeřil 10 kilometrů asteroid na Zemi kousek od poloostrova Yucatán- někde v jihozápadním cípu tehdejší Laurasie-kde je dnes kráter Chicxulub . To vyvrhlo obrovské množství částic a páry do vzduchu, který zatemnil sluneční světlo, což inhibovalo fotosyntézu. 75% veškerého života, včetně neptačích dinosaurů, vyhynulo, což znamenalo konec období křídy a druhohor.

Diverzifikace savců

První opravdoví savci se vyvinuli ve stínech dinosaurů a dalších velkých archosaurů, kteří zaplnili svět koncem triasu. První savci byli velmi malí a byli pravděpodobně noční, aby unikli predaci. Diverzifikace savců skutečně začala až po události zániku křídy a paleogenu. Na počátku paleocénu se Země vzpamatovala z vyhynutí a zvýšila se rozmanitost savců. Tvorové jako Ambulocetus se dostali do oceánů, aby se nakonec vyvinuli v velryby, zatímco někteří tvorové, jako primáti, vzali na stromy. To vše se změnilo během středního až pozdního eocénu, kdy se mezi Antarktidou a Austrálií vytvořil cirkumantarktický proud, který narušil vzorce počasí v globálním měřítku. Ve velké části krajiny začala převládat bezmasá savana a ze savců, jako byl Andrewsarchus , se stal největší známý suchozemský dravý savec vůbec a rané velryby jako Basilosaurus ovládly moře.

Evoluce trávy přinesla pozoruhodnou změnu v zemské krajině a nová otevřená prostranství vytvořila tlačené savce, aby byli stále větší. V miocénu se začala rozšiřovat tráva a v miocénu se poprvé objevilo mnoho současných savců. Obří kopytníci jako Paraceratherium a Deinotherium se vyvinuli, aby vládli pastvinám. Evoluce trávy také svrhla primáty ze stromů a zahájila evoluci člověka . Během této doby se také vyvinuly první velké kočky. Tethys Sea byla uzavřena srážkou Afriky a Evropy.

Vznik Panamy byl možná nejdůležitější geologickou událostí, ke které došlo za posledních 60 milionů let. Atlantické a tichomořské proudy byly od sebe uzavřeny, což způsobilo vznik Golfského proudu , díky kterému byla Evropa teplejší. Pozemní most umožnil izolovaným tvorům z Jižní Ameriky migrovat do Severní Ameriky a naopak. Různé druhy migrovaly na jih, což vedlo k tomu, že se v Jižní Americe objevily lamy , medvěd brýlatý , kinkajous a jaguáři .

Před třemi miliony let začala epocha pleistocénu, která představovala dramatické klimatické změny v důsledku doby ledové. Doba ledová vedla k vývoji moderního člověka v saharské Africe a expanzi. Megafauna, která dominovala, se živila pastvinami, které do té doby ovládly velkou část subtropického světa. Velké množství vody zadržované v ledu umožnilo zmenšení a někdy zmizení různých vodních ploch, jako je Severní moře a Beringova úžina. Mnozí věří, že podél Beringie došlo k obrovské migraci, a proto dnes existují velbloudi (kteří se vyvinuli a vyhynuli v Severní Americe), koně (kteří se vyvinuli a vyhynuli v Severní Americe) a domorodí Američané. Konec poslední doby ledové se časově shodoval s expanzí člověka spolu s masivní smrtí megafauny doby ledové. Toto vyhynutí se přezdívá „ šesté vyhynutí “.

Lidská evoluce

Malý africký lidoop žijící kolem 6 Ma byl posledním zvířetem, jehož potomci zahrnovali jak moderní lidi, tak jejich nejbližší příbuzné, šimpanze . Pouze dvě větve jeho rodokmenu mají přeživší potomky. Velmi brzy po rozdělení se z dosud nejasných důvodů vyvinula lidoopi v jedné větvi schopnost chodit vzpřímeně . Velikost mozku rychle rostla a do 2 Ma se objevila první zvířata zařazená do rodu Homo . Hranice mezi různými druhy nebo dokonce rody je samozřejmě poněkud libovolná, protože organismy se v průběhu generací neustále mění. Přibližně ve stejnou dobu se druhá větev rozdělila na předky obyčejného šimpanze a předky bonobo, protože evoluce pokračovala současně ve všech formách života.

Schopnost ovládat oheň pravděpodobně začala u Homo erectus (nebo Homo ergaster ), pravděpodobně před nejméně 790 000 lety, ale možná již od 1,5 Ma. Použití a objev řízené palby může dokonce předcházet Homo erectus . Oheň pravděpodobně používal raný mladopaleolitický ( oldowanský ) hominid Homo habilis nebo silné australopitheciny jako Paranthropus .

Rekonstrukce lidské historie založená na fosilních datech.

Je obtížnější určit původ jazyka ; není jasné, zda Homo erectus mohl mluvit, nebo zda tato schopnost nezačala, dokud Homo sapiens . Jak se velikost mozku zvětšovala, děti se narodily dříve, než jim hlavičky narostly příliš na to, aby prošly pánví . Výsledkem bylo, že vykazovali větší plasticitu , a proto měli zvýšenou schopnost učit se a vyžadovali delší dobu závislosti. Sociální dovednosti se staly složitějšími, jazyk sofistikovanějšími a nástroje propracovanějšími. To přispělo k další spolupráci a intelektuálnímu rozvoji. Předpokládá se, že moderní lidé ( Homo sapiens ) pocházejí přibližně před 200 000 lety nebo dříve v Africe ; nejstarší fosilie pocházejí z doby před asi 160 000 lety.

Prvními lidmi, kteří projevovali známky duchovnosti, jsou neandertálci (obvykle klasifikovaní jako samostatný druh bez přežívajících potomků); pohřbívali své mrtvé, často bez známek jídla nebo nářadí. Důkazy o sofistikovanějších přesvědčeních, jako jsou rané kromaňonské jeskynní malby (pravděpodobně s magickým nebo náboženským významem), se však objevily až před 32 000 lety. Kromaňonci také zanechali kamenné figurky, jako je Venuše z Willendorfu , pravděpodobně také znamenající náboženskou víru. Před 11 000 lety dosáhl Homo sapiens jižního cípu Jižní Ameriky , posledního z neobydlených kontinentů (kromě Antarktidy, která zůstala neobjevena až do roku 1820 n. L.). Používání nástrojů a komunikace se stále zlepšovaly a mezilidské vztahy se staly složitějšími.

Lidská historie

Vitruvian Man od Leonarda da Vinciho ztělesňuje pokroky v umění a vědě pozorované během renesance.

Po více než 90% své historie žil Homo sapiens v malých skupinách jako kočovní lovci a sběrači . Jak se jazyk stával složitějším, schopnost zapamatovat si a sdělit informace vedla podle teorie navržené Richardem Dawkinsem k novému replikátoru: memu . Nápady se daly rychle vyměňovat a předávat z generace na generaci. Kulturní evoluce rychle předstihla biologickou evoluci a začala vlastní historie . Mezi lety 8500 a 7000 . N. L. Začali lidé v Úrodném srpku měsíce na Blízkém východě systematicky chovat rostliny a zvířata: zemědělství . To se rozšířilo do sousedních regionů a vyvíjelo se samostatně jinde, dokud většina Homo sapiens žila usedlým životem v trvalých osadách jako zemědělci. Ne všechny společnosti opustily nomádství, zvláště ty v izolovaných oblastech světa chudých na domestikovatelné druhy rostlin, jako je Austrálie . Nicméně mezi civilizacemi, které přijaly zemědělství, relativní stabilita a zvýšená produktivita poskytovaná zemědělstvím umožnila populaci expandovat.

Zemědělství mělo zásadní dopad; lidé začali ovlivňovat životní prostředí jako nikdy předtím. Přebytečné jídlo umožnilo vznik kněžské nebo vládnoucí třídy a následovala rostoucí dělba práce . To vedlo k první civilizaci Země v Sumeru na Blízkém východě, mezi 4000 a 3000 před naším letopočtem. Další civilizace rychle vznikly ve starověkém Egyptě , v údolí řeky Indus a v Číně. Vynález písma umožnil vznik složitých společností: vedení záznamů a knihovny sloužily jako úložiště znalostí a zvýšily kulturní přenos informací. Lidé již nemuseli trávit veškerý čas prací na přežití, což umožnilo první specializovaná povolání (např. Řemeslníci, obchodníci, kněží atd.). Zvědavost a vzdělání poháněly honbu za znalostmi a moudrostí a vznikaly různé obory, včetně vědy (v primitivní formě). To zase vedlo ke vzniku stále větších a složitějších civilizací, jako jsou první říše, které občas vzájemně obchodovaly nebo bojovaly o území a zdroje.

Kolem roku 500 př. N. L. Existovaly na Blízkém východě, v Íránu, Indii, Číně a Řecku vyspělé civilizace, které se občas rozšiřovaly a chvílemi upadaly. V roce 221 př. N. L. Se Čína stala jediným občanským řádem, který rostl, aby se její kultura rozšířila po celé východní Asii , a zůstala nejlidnatějším národem na světě. Během tohoto období vznikly v civilizaci údolí Indu slavné hindské texty známé jako védy . Tato civilizace se vyvíjela ve válčení , umění , vědě , matematice a v architektuře . Základy západní civilizace byly z velké části formovány ve starověkém Řecku , s první demokratickou vládou na světě a s velkým pokrokem ve filozofii a vědě . Starověký Řím v právu, vládě a strojírenství. Římská říše byla Christianized císaře Konstantina na počátku 4. století a klesl do konce 5.. Počínaje 7. stoletím začala christianizace Evropy . V roce 610 byl založen islám a rychle se stal dominantním náboženstvím v západní Asii . House of Wisdom byla založena v roce abbásovského -era Bagdádu , Irák . To je považováno za hlavní intelektuální centrum během islámského zlatého věku , kde muslimští učenci v Bagdádu a Káhiře vzkvétali od devátého do třináctého století až do mongolského vyhození Bagdádu v roce 1258 n. L. V roce 1054 n. L. Vedl velký rozkol mezi římskokatolickou církví a východní pravoslavnou církví k výrazným kulturním rozdílům mezi západní a východní Evropou .

Ve 14. století začala v Itálii renesance s pokroky v náboženství, umění a vědě. V té době křesťanská církev jako politická entita ztratila velkou část své moci. V roce 1492 se Kryštof Kolumbus dostal do Ameriky a zahájil velké změny v novém světě . Evropská civilizace se začala měnit od roku 1500, což vedlo k vědecké a průmyslové revoluci. Tento kontinent začal uplatňovat politickou a kulturní nadvládu nad lidskými společnostmi po celém světě, v době známé jako koloniální éra (viz také Age of Discovery ). V 18. století kulturní hnutí známé jako věk osvícení dále formovalo mentalitu Evropy a přispělo k její sekularizaci . V letech 1914 až 1918 a 1939 až 1945 byly národy po celém světě zapleteny do světových válek . Společnost národů, založená po první světové válce , byla prvním krokem k vytvoření mezinárodních institucí pro mírové urovnávání sporů. Poté, co nedokázal zabránit druhé světové válce , nejkrvavějšímu konfliktu lidstva, byl nahrazen OSN . Po válce vzniklo mnoho nových států, které vyhlásily nebo jim byla v období dekolonizace udělena nezávislost . Demokratické kapitalistické Spojené státy a socialistický Sovětský svaz se na nějaký čas staly dominantní světovou velmocí a až do jejich rozpuštění držely ideologickou, často násilnou rivalitu známou jako studená válka . V roce 1992 se k Evropské unii připojilo několik evropských národů . Jak se zlepšovala doprava a komunikace, ekonomiky a politické záležitosti národů po celém světě se stále více prolínají. Tato globalizace často vyvolala konflikt i spolupráci.

Nedávné události

Astronaut Bruce McCandless II mimo raketoplán Challenger v roce 1984

Změna pokračovala rychlým tempem od poloviny čtyřicátých let do současnosti. Technologický vývoj zahrnuje jaderné zbraně , počítače , genetické inženýrství a nanotechnologie . Ekonomická globalizace , vyvolaná pokroky v komunikačních a dopravních technologiích, ovlivnila každodenní život v mnoha částech světa. Kulturní a institucionální formy, jako je demokracie , kapitalismus a environmentalismus, mají zvýšený vliv. Hlavní obavy a problémy, jako jsou nemoci , války , chudoba , násilný radikalismus a v poslední době způsobené klimatickými změnami způsobenými lidmi, rostou se zvyšováním světové populace.

V roce 1957 Sovětský svaz vypustil na oběžnou dráhu první umělou družici a brzy poté se Jurij Gagarin stal prvním člověkem ve vesmíru. Američan Neil Armstrong jako první vkročil na další astronomický objekt, na Měsíc. Sondy bez posádky byly odeslány na všechny známé planety sluneční soustavy, přičemž některé (například dvě kosmické lodi Voyager ) opustily sluneční soustavu. Pět vesmírných agentur, zastupujících více než patnáct zemí, spolupracovalo na vybudování Mezinárodní vesmírné stanice . Na jeho palubě existuje nepřetržitá přítomnost člověka ve vesmíru od roku 2000. World Wide Web se stal součástí každodenního života v 90. letech minulého století a od té doby se stal v rozvinutém světě nepostradatelným zdrojem informací .

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

externí odkazy