Historie Země zahrnuje nejdůležitější události a hlavní etapy vývoje planety Země od okamžiku jejího vzniku až po současnost. [1] [2] Téměř každé odvětví přírodních věd přispělo k pochopení hlavních událostí v minulosti Země. Stáří Země je asi třetina stáří vesmíru . Během této doby došlo k obrovskému množství biologických a geologických změn.
Země vznikla asi před 4,567 miliardami let [3] akrecí z protoplanetárního disku , diskovité hmoty plynu, prachu, který zbyl z formování Slunce, což dalo vzniknout Sluneční soustavě . Sopečné odplynění vytvořilo prvotní atmosféru, ale neobsahovalo téměř žádný kyslík a bylo by toxické pro lidi a moderní život obecně. Většina Země byla roztavena kvůli aktivnímu vulkanismu a častým srážkám s jinými vesmírnými tělesy. Předpokládá se, že jedna z těchto velkých kolizí vedla k naklonění zemské osy a vzniku Měsíce . Postupem času takové kosmické bombardování ustalo, což umožnilo planetě vychladnout a vytvořit pevnou kůru . Voda dodaná na planetu kometami a asteroidy kondenzovala do mraků a oceánů. Země se stala obyvatelnou a její nejstarší formy obohacovaly atmosféru kyslíkem . Přinejmenším první miliardu let existoval život na Zemi v malých a mikroskopických formách. Přibližně před 580 miliony let vznikl složitý mnohobuněčný život a během kambrického období zažil proces rychlé diverzifikace do většiny hlavních kmenů. Asi před šesti miliony let se linie homininů oddělila od hominidů , což vedlo ke vzniku šimpanzů a později moderního člověka .
Od jeho vzniku na naší planetě neustále probíhají biologické a geologické změny. Organismy se neustále vyvíjejí , nabývají nových forem nebo umírají v reakci na neustále se měnící planetu. Proces deskové tektoniky hraje důležitou roli při utváření zemských oceánů a kontinentů a života, který ukrývají. Biosféra má zase významný dopad na atmosféru a další abiotické podmínky na planetě, jako je tvorba ozonové vrstvy , šíření kyslíku a tvorba půdy. Ačkoli to lidé nejsou schopni vnímat kvůli jejich relativně krátké době života, tyto změny probíhají a budou pokračovat po několik dalších miliard let.
Historie Země v chronologickém pořadí, uspořádaná v tabulce, je známá jako geochronologická časová osa . Škála je rozdělena do intervalů na základě stratigrafické analýzy [4] .
Miliony let
Standardním modelem pro vznik sluneční soustavy (včetně Země) je hypotéza sluneční mlhoviny . [5] Podle této teorie vznikla sluneční soustava z velkého rotujícího oblaku mezihvězdného prachu a plynu zvaného sluneční mlhovina. Skládal se z vodíku a hélia , které vznikly krátce po velkém třesku před 13,7 miliardami let, a těžších prvků vyvržených supernovami . Asi před 4,5 miliardami let se mlhovina začala zmenšovat, pravděpodobně způsobená rázovou vlnou blízké supernovy. [6] Rázová vlna mohla vzniknout také rotací mlhoviny. Když se oblak začal zrychlovat, jeho moment hybnosti, gravitace a setrvačnost jej srovnaly do protoplanetárního disku kolmého k jeho ose rotace. V důsledku vzájemných srážek velkých úlomků začaly vznikat protoplanety, které se otáčely kolem středu mlhoviny [7] .
Látka ve středu mlhoviny, aniž by měla velký moment hybnosti, se stlačila a zahřála, v důsledku čehož začala jaderná fúze vodíku na helium. Po ještě větší kontrakci hvězda T Tauri vzplála a stala se Sluncem. Mezitím ve vnější oblasti mlhoviny způsobila gravitace proces kondenzace kolem poruch hustoty a prachových částic a zbytek protoplanetárního disku se začal oddělovat do prstenců. V procesu známém jako akrece se prachové částice a úlomky slepí do větších úlomků a vytvoří planety [7] . Země tedy vznikla asi před 4,54 miliardami let (s chybou 1 %) [8] [9] [10] [11] . Tento proces byl v podstatě dokončen během 10-20 milionů let. [12] Sluneční vítr z nově vzniklé hvězdy T Tauri vyčistil velkou část hmoty na disku, která ještě nezkondenzovala do větších těles. Stejný proces vytvoří akreční disky kolem prakticky všech nově vzniklých hvězd ve vesmíru, některé z těchto hvězd získají planety. [13]
Proto-Země expandovala akrecí, zatímco její povrch byl dostatečně horký, aby roztavil těžké, siderofilní prvky . Kovy , které mají vyšší hustotu než silikáty , se ponořily do nitra Země. Tato železná katastrofa primitivního pláště a kovového jádra pouhých 10 milionů let poté, co se Země začala formovat, vytvořila vrstevnatou strukturu Země a vytvořila magnetické pole . [14] První zemská atmosféra zachycená ze sluneční mlhoviny se skládala ze světelných ( atmofilních ) prvků sluneční mlhoviny, především vodíku a hélia. Kombinace slunečního větru a vysoké povrchové teploty nově vzniklé planety vedla ke ztrátě části atmosféry, v důsledku čehož je v současné době procento těchto prvků k těžším prvkům v atmosféře nižší než ve vesmíru. [15] .
Geologická historie Země je sled událostí ve vývoji Země jako planety: od vzniku hornin, vzniku a zániku tvarů terénu, potápění pevniny pod vodou, ústupu moře, zalednění až po výskyt a mizení zvířat a rostlin a další události geochronologického časového měřítka . Vznikla především na základě studia horninových vrstev planety ( stratigrafie ).
Zpočátku byla Země roztavená a rozžhavená v důsledku silného vulkanismu a časté srážky s jinými tělesy. Ale nakonec se vnější vrstva planety ochladí a změní se v zemskou kůru . O něco později, podle jedné verze, v důsledku tangenciální srážky s nebeským tělesem o velikosti Marsu a hmotnosti asi 10% Země vznikl Měsíc . V důsledku toho byla většina hmoty zasaženého objektu a část hmoty zemského pláště vyvržena na oběžnou dráhu blízko Země. Proto-měsíc se z těchto úlomků shromáždil a začal obíhat s poloměrem asi 60 000 km. V důsledku nárazu Země zaznamenala prudký nárůst rychlosti rotace, která provedla jednu otáčku za 5 hodin, a znatelný sklon osy rotace. Odplynění a vulkanická činnost vytvořily první atmosféru na Zemi. Kondenzace vodní páry, stejně jako led z komet , které se srazí se Zemí , vytvořily oceány.
Po stovky milionů let se povrch planety neustále měnil, kontinenty se formovaly a rozbíjely. Oni se stěhovali přes povrch , někdy splývat tvořit superkontinent . Přibližně před 750 miliony let se nejdříve známý superkontinent Rodinia začal rozpadat. Později, před 600 až 540 miliony let, kontinenty vytvořily Pannotii a nakonec Pangeu , která se rozpadla před 180 miliony let.
Moderní doba ledová začala asi před 40 mya a poté zesílila na konci pliocénu . Polární oblasti od té doby prošly opakovanými cykly zalednění a tání, které se opakovaly každých 40–100 tisíc let. Poslední ledová doba současné doby ledové skončila asi před 10 000 lety.
Stáří Země je doba , která uplynula od vzniku Země jako samostatného planetárního tělesa. Podle moderních vědeckých údajů je stáří Země 4,54 miliardy let (4,54⋅109 let ± 1 %) [ 10] [16] [17] . Tato data jsou založena na radiometrickém datování stáří vzorků meteoritů ( chondritů ) vzniklých před vznikem planet [18] a odpovídají stáří nejstarších pozemských a měsíčních vzorků.
Po vědecké revoluci a vývoji metod radiometrického datování stáří se ukázalo, že mnoho vzorků minerálů bylo starých více než miliardu let. Nejstaršími dosud nalezenými jsou malé krystaly zirkonu z Jack Hills v západní Austrálii – jejich stáří je minimálně 4404 milionů let. [19] [20] [21] Na základě srovnání hmotnosti a svítivosti Slunce a ostatních hvězd se dospělo k závěru, že Sluneční soustava nemůže být o mnoho starší než tyto krystaly. Uzlíky bohaté na vápník a hliník nalezené v meteoritech jsou nejstaršími známými exempláři, které se vytvořily ve sluneční soustavě: jsou staré 4567 milionů let, [22] [23] , což umožňuje určit stáří sluneční soustavy a horní vázané na stáří Země. Existuje hypotéza, že vznik Země začal krátce po vytvoření vápenato-hliníkových uzlů a meteoritů. Protože přesný čas vzniku Země není znám a různé modely udávají odchylky od několika milionů do 100 milionů let, je obtížné určit přesné stáří planety. Kromě toho je obtížné určit absolutně přesné stáří nejstarších hornin, které se dostávají na povrch Země, protože jsou složeny z minerálů různého stáří.
Historie života na Zemi začala objevením první živé bytosti - před 3,7 miliardami let - a pokračuje dodnes. Podobnosti mezi všemi organismy ukazují na přítomnost společného předka , z něhož pocházejí všechny ostatní živé bytosti [24] .
Sinicové rohože a archaea byly dominantní formou života na počátku archejského eonu a představovaly v té době obrovský evoluční krok [25] . Kyslíková fotosyntéza , která se objevila asi před 2500 miliony let, nakonec vedla k okysličení atmosféry , které začalo asi před 2400 miliony let [26] . Nejčasnější důkazy o eukaryotech se datují do doby před 1850 miliony let, i když se mohly objevit dříve – diverzifikace eukaryot se zrychlila, když začali využívat kyslík v metabolismu . Později, asi před 1700 miliony let, se začaly objevovat mnohobuněčné organismy s diferencovanými buňkami , které vykonávaly specializované funkce [27] .
Přibližně před 1200 miliony let se objevily první řasy a již před asi 450 miliony let první vyšší rostliny [28] . Bezobratlí se objevili v ediakarském období [29] a obratlovci se objevili asi před 525 miliony let během kambrické exploze [30] .
Během permského období dominovali velkým obratlovcům synapsidy , možní předkové savců [31] , ale události vymírání v Permu (před 251 miliony let) zničily 96 % všech mořských druhů a 70 % suchozemských druhů obratlovců, včetně synapsidů [32] [33] . Během období zotavení po této katastrofě se archosauři stali nejběžnějšími suchozemskými obratlovci a vytlačili therapsidy ve středním triasu [34] . Na konci triasu dali archosauři vzniknout dinosaurům , kteří dominovali v období jury a křídy [ 35] . Předchůdci savců v té době byli drobní hmyzožraví živočichové [36] . Po vyhynutí z období křídy a paleogénu před 65 miliony let vyhynuli všichni dinosauři [37] a zanechali za sebou evoluční větev pocházející z nich - ptáky . Poté se savci začali rychle zvětšovat ve velikosti a rozmanitosti , protože nyní s nimi téměř nikdo nekonkuroval [38] . Taková masová vymírání mohla urychlit evoluci tím, že umožnila diverzifikaci nových skupin organismů [39] .
Fosílie ukazují, že kvetoucí rostliny se objevily v rané křídě (před 130 miliony let) a pravděpodobně pomohly vývoji opylujícího hmyzu . Sociální hmyz se objevil přibližně ve stejnou dobu jako kvetoucí rostliny. Přestože zaujímají jen malou část „rodokmenu“ hmyzu, v současnosti tvoří více než polovinu jejich celkového počtu.
Lidé byli mezi prvními primáty , kteří chodili vzpřímeně asi před 6 miliony let. Přestože velikost mozku jejich předků byla srovnatelná s mozkem jiných hominidů , jako jsou šimpanzi , začala se zvětšovat před 3 miliony let.
První eon v historii Země, katarejština, začíná formováním Země a pokračuje až do archejského eonu před 3,8 miliardami let. [2] :145 Nejstarší horniny nalezené na Zemi pocházejí z doby asi 4,0 Ga a nejstarší úlomkový krystal zirkonu v hornině má asi 4,4 Ga, [40] [41] [42] krátce po vytvoření zemské kůry a Země samotná. Hypotéza obřího dopadu pro vznik Měsíce uvádí, že krátce po vzniku původní kůry se protoZemě srazila s menší protoplanetou, v důsledku čehož byla část pláště a kůry vyvržena do vesmíru a Měsíc byl vytvořené. [43] [44] [45]
Pomocí metody počítání kráterů na jiných nebeských tělesech lze dojít k závěru, že období intenzivního dopadu meteoritů, nazývané pozdní těžké bombardování , bylo asi před 4,1 miliardami let a skončilo asi před 3,8 miliardami let, v konec katarštiny. [46] Navíc zde byl silný vulkanismus v důsledku velkého tepelného toku a geotermálního gradientu. [47] Studie úlomků zirkonových krystalů 4,4 Ga však ukázaly, že se dostaly do kontaktu s kapalnou vodou, což naznačuje, že planeta v té době již měla oceány a moře. [40]
Na začátku Archeanu se Země velmi ochladila. Většina moderních forem života by nebyla schopna přežít v prvotní atmosféře, která postrádala kyslík a ozónovou vrstvu. Předpokládá se však, že prvotní život se vyvinul na začátku archeanu, přičemž kandidátní fosilie byla datována do doby kolem 3,5 Ga. [48] Někteří vědci se dokonce domnívají, že život mohl začít již v Katarcheanu, již před 4,4 miliardami let, pravděpodobně zachován během pozdního období těžkého bombardování v hydrotermálních průduchech pod zemským povrchem. [49]
Relativně velký přirozený satelit Země, Měsíc, je ve vztahu ke své planetě větší než kterýkoli jiný satelit ve sluneční soustavě. [Cca. 1] Během programu Apollo byly na Zemi přivezeny kameny z povrchu Měsíce. Radiometrické datování těchto hornin ukázalo, že Měsíc je starý 4,53 ± 0,01 miliardy let, [52] a vznikl nejméně 30 milionů let po vzniku sluneční soustavy. [53] Nové důkazy naznačují, že Měsíc vznikl ještě později, před 4,48 ± 0,02 miliardami let, neboli 70–110 milionů let po vzniku Sluneční soustavy. [54]
Teorie vzniku Měsíce by měly vysvětlit jeho pozdní formování, stejně jako následující skutečnosti. Za prvé, Měsíc má nízkou hustotu (3,3krát větší než hustota vody ve srovnání s 5,5 na Zemi [55] ) a malé kovové jádro. Za druhé, na Měsíci prakticky není žádná voda ani jiné těkavé látky. Za třetí, Země a Měsíc mají stejné izotopové znaky kyslíku (relativní množství izotopů kyslíku). Z teorií, které byly navrženy k vysvětlení těchto faktů, byla široce přijata pouze jedna: hypotéza obřího dopadu naznačuje, že Měsíc vznikl v důsledku dopadu objektu o velikosti Marsu na proto-Zemi při letmém dopadu. [1] :256 [56] [57]
Srážka tohoto objektu, někdy nazývaného Theia , [53] se Zemí, uvolnila asi 100 milionkrát více energie než náraz, který způsobil vyhynutí dinosaurů. To stačilo k odpaření některých vnějších vrstev Země a roztavení obou těles. [56] [1] :256 Část pláště byla vyvržena na oběžnou dráhu kolem Země. Tato hypotéza předpovídá, proč byl Měsíc zbaven kovového materiálu [58] a vysvětluje jeho neobvyklé složení. [59] Hmota vyvržená na oběžnou dráhu kolem Země by mohla během několika týdnů zkondenzovat do jediného tělesa. Vlivem vlastní gravitace nabral vyvržený materiál kulový tvar a vznikl Měsíc. [60]
Plášťová konvekce , který dnes řídí deskovou tektoniku , je výsledkemtepla z nitra Země na její povrch. [61] :2 Zahrnuje vytvoření pevných tektonických desek na středooceánských hřbetech . Tyto desky jsou erodovány subdukcí do pláště v subdukčních zónách . Na začátku archeanu (asi 3,0 Ga) byl plášť mnohem teplejší než dnes, pravděpodobně kolem 1600 °C, [62] :82 tj. konvekce v plášti byla rychlejší. Proces podobný moderní deskové tektonice proto musel také proběhnout rychleji. Je pravděpodobné, že během katarejského a archejského období bylo subdukčních zón více, a proto byly tektonické desky menší. [1] : 258
Původní kůra, která se vytvořila na povrchu Země s prvním tuhnutím, zcela zmizela v důsledku této rychlé deskové tektoniky v Katarchae a intenzivního dopadu pozdního těžkého bombardování. Předpokládá se však, že měla čedičové složení, jako dnes oceánská kůra , protože ještě neproběhla diferenciace kůry. [1] :258 První velké oblasti kontinentální kůry , které jsou produktem diferenciace světelných prvků v důsledku částečného tání ve spodní kůře, se objevily na konci katarejského období, asi 4,0 Ga. To, co zbylo z těchto prvních malých kontinentů, se nazývá kratony . Tyto části pozdní katarské a rané archejské kůry tvoří jádra, kolem nichž dnes vyrostly kontinenty. [63]
Nejstarší horniny na Zemi se nacházejí v severoamerickém kratonu v Kanadě. Jedná se o tonality staré asi 4,0 miliardy let. Mají stopy po vystavení vysokým teplotám a také sedimentární zrna, která byla při pohybu vodou zaoblena erozí, což je důkazem tehdejší existence řek a moří. [64] Krátony se skládají převážně ze dvou střídajících se typů terranů . První takzvané zelené kamenné pásy se skládají z metamorfovaných sedimentárních hornin nízkého stupně. Tyto „zelené skály“ jsou podobné ložiskům, která se dnes nacházejí v oceánských příkopech nad subdukční zónou. Z tohoto důvodu jsou zelené skály někdy považovány za důkaz subdukce v Archaean. Druhým typem je komplex kyselých vyvřelých hornin. Tyto horniny jsou převážně typu tonalit , trondhjemit nebo granodiorit , složením podobné žule (proto se takové terrany nazývají TTG-terranes). Komplexy TTG jsou považovány za relikty první kontinentální kůry, vzniklé v důsledku částečného tání v čedičích. [65] : Kapitola 5
Často se říká, že Země měla tři atmosféry. První atmosféra zachycená ze sluneční mlhoviny se skládala ze světelných (atmofilních) prvků sluneční mlhoviny, především vodíku a hélia. Kombinace slunečního větru a zemského tepla vedla ke ztrátě atmosféry s tím výsledkem, že atmosféra v současnosti obsahuje relativně méně těchto prvků ve srovnání s vesmírem [15] . Druhá atmosféra vznikla v důsledku srážky a následné vulkanické činnosti. Tato atmosféra měla hodně skleníkových plynů, ale málo kyslíku [1] :256 . Konečně, třetí atmosféra bohatá na kyslík vznikla, když bakterie začaly produkovat kyslík asi před 2,8 miliardami let [66] :83–84,116–117 .
V raných modelech vzniku atmosféry a oceánu se druhá atmosféra vytvořila v důsledku odplynění těkavých látek z nitra Země. Nyní se považuje za pravděpodobnější, že mnoho těkavých látek bylo produkováno během akrece procesem známým jako srážkové odplyňování , při kterém se srážející se tělesa při dopadu vypařují. Oceán a atmosféra se proto začaly formovat, jakmile vznikla Země [67] . Nová atmosféra pravděpodobně obsahovala vodní páru, oxid uhličitý, dusík a malé množství dalších plynů [68] .
Planetesimální ve vzdálenosti 1 astronomické jednotky (AU), vzdálenost Země od Slunce nemusí být příznivá pro existenci vody na Zemi, protože sluneční mlhovina byla příliš horká pro led a pro kameny by to trvalo příliš dlouho hydratovat na vodní páru [67] [69] . Voda musela být dodána meteority z vnějšího pásu asteroidů a některých velkých planetárních embryí vzdálených více než 2,5 AU. e. [67] [70] Komety mohly také přispět. Ačkoli většina komet dnes obíhá dále od Slunce než Neptun, počítačové simulace ukazují, že původně byly mnohem častějším jevem ve vnitřní sluneční soustavě [64] :130-132 .
Jak se planeta ochlazovala, tvořily se mraky. Déšť vytvořil oceány. Nedávné důkazy naznačují, že oceány se mohly začít tvořit již před 4,4 miliardami let [40] . Na začátku Archeanu již pokryli Zemi. Tuto ranou formaci bylo obtížné vysvětlit kvůli problému známému jako slabý paradox mladého slunce . Hvězdy jsou s přibývajícím věkem jasnější a během formování Země Slunce vyzařovalo pouze 70 % své současné energie. Mnoho modelů předpovídá, že Země bude pokryta ledem [71] [67] . Řešením je pravděpodobně to, že v atmosféře bylo dostatek oxidu uhličitého a metanu k vytvoření skleníkového efektu. Sopky produkovaly oxid uhličitý a rané mikroby produkovaly metan. Další skleníkový plyn, čpavek, byl emitován sopkami, ale byl rychle zničen ultrafialovým zářením [66] :83 .
Jedním z důvodů zájmu o ranou atmosféru a oceán je to, že tvoří podmínky pro vznik života. Existuje mnoho modelů, ale jen malá shoda v tom, jak život vznikl z neživých chemikálií. Chemické systémy, které byly vytvořeny v laboratořích, stále zaostávají za minimální složitostí pro živý organismus. [72] [73]
Prvním krokem ke vzniku života mohly být chemické reakce, které vytvářejí mnoho jednoduchých organických sloučenin , včetně nukleových kyselin a aminokyselin , které jsou stavebními kameny života. Experiment Stanleyho Millera a Harolda Ureyho v roce 1953 ukázal, že takové molekuly mohou vznikat v atmosféře nasycené vodou, metanem, čpavkem a vodíkem pomocí elektrické jiskry, která napodobuje efekt blesku. [74] I když se složení zemské atmosféry pravděpodobně lišilo od toho, které používali Miller a Urey, následné experimenty s realističtějším složením uspěly i při syntéze organických molekul. [75] Nedávno počítačové simulace ukázaly, že organické molekuly mohly vzniknout v protoplanetárním disku ještě před vznikem Země. [76]
O další fázi vzniku života může rozhodnout alespoň jedno ze tří možných východisek: sebereprodukce - schopnost organismu produkovat potomstvo velmi podobné jemu samému; metabolismus - schopnost se živit a obnovovat; a buněčné membrány — umožňují konzumaci potravy a vylučování odpadu, ale zabraňují pronikání nežádoucích látek. [77]
Nejprve přehrávání: RNA světDokonce i ti nejjednodušší členové dnešních tří domén života používají DNA k zápisu svých „receptů“ do genetické paměti a složitou sadu molekul RNA a proteinů k „čtení“ těchto pokynů a jejich použití k růstu, udržování a reprodukci.
Objev, že určité typy molekul RNA, nazývané ribozymy , mohou katalyzovat jak sebereplikaci, tak konstrukci proteinu, vedl k hypotéze, že rané formy života byly založeny pouze na RNA. [78] Mohli vytvořit svět RNA, který by byl jednotlivci, nikoli druhy , a mutace a horizontální přenosy genů by znamenaly, že potomci v každé generaci by velmi pravděpodobně měli odlišné genomy než jejich rodiče. [79] RNA byla později nahrazena DNA, která je stabilnější, a proto lze budovat delší genomy, čímž se rozšiřuje rozsah možností, které může mít jeden organismus. [80] Ribozymy zůstávají hlavními složkami ribozomu , „proteinové továrny“ moderní buňky. [81]
Navzdory tomu, že v laboratoři byly uměle získány krátké samoreplikující se molekuly RNA, [82] vyvstaly pochybnosti, že je v přírodě možná nebiologická syntéza RNA. [83] [84] [85] První ribozymy mohly být vytvořeny z nejjednodušších nukleových kyselin, jako je , TNA a GNA , by později byly nahrazeny RNA [86] [87] Byly také navrženy další do-RNA replikátory, včetně krystalů [88] :150 a dokonce i kvantových systémů. [89]
V roce 2003 bylo navrženo, že porézní sraženina sulfidů kovů by usnadnila syntézu RNA při teplotách kolem 100 °C a tlakech na dně oceánu v blízkosti hydrotermálních průduchů. V této hypotéze se lipidové membrány objeví jako poslední z hlavních složek buňky a do té doby budou protobuňky omezeny na používání pórů. [90]
Metabolism First: The Iron-Sulphur WorldDalší dlouhodobou hypotézou je, že první život je tvořen molekulami bílkovin. Aminokyseliny , stavební kameny proteinů, se snadno syntetizují za přijatelných prebiotických podmínek, stejně jako malé peptidy (polymery aminokyselin), které tvoří dobré katalyzátory. [91] :295–297 Řada experimentů od roku 1997 ukázala, že aminokyseliny a peptidy mohou vznikat v přítomnosti oxidu uhelnatého a sirovodíku se sulfidem železa a sulfidem niklu jako katalyzátory. Většina kroků k jejich vytvoření vyžaduje teplotu kolem 100 °C a mírný tlak, i když jeden krok vyžaduje 250 °C a tlak ekvivalentní tomu, který existuje 7 km pod zemí. V blízkosti hydrotermálních tedy mohlo dojít k syntéze proteinů [92]
Potíž s metabolismem jako prvním krokem je najít způsob, jakým se mohou organismy vyvíjet. Nemohou se samy reprodukovat, agregace molekul musí mít „složené genomy“ (počítače molekulárních druhů v agregacích) jako cíl přirozeného výběru. Nedávné modely však ukazují, že takový systém se nemůže vyvinout v reakci na přírodní výběr. [93]
Membrane First: The Lipid WorldBylo navrženo, že možná prvním důležitým krokem byly dvoustěnné "bubliny" lipidů , jako jsou ty, které tvoří vnější membrány buněk. [94] Experimenty, které simulovaly podmínky rané Země, prokázaly tvorbu lipidů a to, že mohou spontánně tvořit samoreprodukující se „bubliny“ dvoustěnných lipozomů . I když v zásadě nejsou nosiči informací jako nukleové kyseliny, mohou podléhat přirozenému výběru během svého života a reprodukce. Následně se nukleové kyseliny, jako je RNA, mohou tvořit snadněji uvnitř lipozomů, než kdyby byly vně. [95]
Clay theoryNěkteré jíly, zejména montmorillonit , mají vlastnosti, které z nich dělají věrohodné urychlovače pro vznik světa RNA: rostou samoreplikací své krystalové struktury a podléhají analogii přirozeného výběru (jako „skalní“ jíl, který roste rychlejší v určitém prostředí a rychle se stává dominantním) a může také katalyzovat tvorbu molekul RNA. [96] Přestože tato myšlenka nezískala vědecký konsenzus, stále má aktivní zastánce. [97] :150–158 [88]
Výzkum v roce 2003 ukázal, že montmorillonit může také urychlit přeměnu mastných kyselin na bubliny a že bubliny mohou zapouzdřit RNA přidanou do jílu. Absorpcí dalších lipidů mohou puchýře růst a dělit se. Podobné procesy mohly pomoci při tvorbě prvních buněk. [98]
Podobná hypotéza představuje samoreplikující se jíly bohaté na železo jako prekurzory nukleotidů, lipidů a aminokyselin. [99]
Poslední společný předekPředpokládá se, že z mnoha různých protobuněk přežila pouze jedna linie. Dostupné údaje naznačují, že fylogenetický Last Universal Common Ancestor (LUCA) žil na začátku archejského eonu, pravděpodobně 3,5 Ga nebo dříve. [100] [101] Tato buňka LUCA je předchůdcem všech moderních živých věcí na Zemi. Byl to pravděpodobně prokaryot , který měl buněčnou membránu a pravděpodobně ribozomy, ale žádné jádro nebo membránovou organelu, jako jsou mitochondrie nebo chloroplasty. Jako všechny moderní buňky používala jako svůj genetický kód DNA, RNA k přenosu informací a syntézu proteinů a enzymů ke katalýze reakcí. Někteří vědci se domnívají, že namísto jediného organismu, který byl posledním univerzálním společným předkem, existovaly populace organismů, které si vyměňovaly geny pomocí horizontálního přenosu genů . [100]
Proterozoikum trvalo před 2,5 miliardami až 542 miliony let. [2] :130 V tomto časovém období se kratony rozrostly na kontinenty moderních velikostí. Nejdůležitější změnou byl vzhled atmosféry bohaté na kyslík. Život si prorazil cestu od prokaryot k eukaryotům a mnohobuněčným formám. Podle jedné z rozšířených hypotéz došlo v proterozoiku k několika silným zaledněním, nazývaným Země sněhové koule . Po poslední Zemi sněhové koule asi před 600 miliony let se vývoj života na Zemi zrychluje. Asi před 580 miliony let ( ediakarská biota ) se vytvořily podmínky pro kambrickou explozi .
První buňky absorbovaly energii a potravu z okolního prostředí. Používali fermentaci , rozklad složitějších sloučenin na méně složité s menší energií, a uvolněnou energii využívali k růstu a reprodukci. Fermentace může probíhat pouze v anaerobním (bezkyslíkovém) prostředí. Nástup fotosyntézy umožnil buňkám produkovat vlastní potravu. [102] :377
Většina života, který pokrývá povrch Země, závisí přímo nebo nepřímo na fotosyntéze. Nejběžnější forma, kyslíková fotosyntéza, přeměňuje oxid uhličitý, vodu a sluneční světlo na potravu. Tento proces přeměňuje sluneční energii na energeticky bohaté molekuly, jako je ATP , které pak poskytují energii k výrobě cukru. Aby se elektrony dostaly do oběhu, vodík je extrahován z vody, přičemž se jako vedlejší produkt likviduje kyslík. [103] Některé organismy, včetně fialových bakterií a zelených sirných bakterií , používají formu fotosyntézy bez kyslíku. Místo vodíku tyto organismy extrahují z vody donory elektronů , jako je sirovodík , síra a železo . Takové organismy jsou většinou omezeny na život v extrémních prostředích, jako jsou horké prameny a hydrotermální průduchy. [102] :379–382 [104]
Nejjednodušší anoxické formy se objevily asi před 3,8 miliardami let, krátce po objevení života. Kontroverznější je doba výskytu kyslíkové fotosyntézy, určitě se objevila asi před 2,4 miliardami let, ale někteří badatelé posouvají dobu jejího vzniku na 3,2 miliardy let. [103] Později „globální produktivita pravděpodobně vzrostla nejméně o dva nebo tři řády“. [105] [106] Nejstaršími pozůstatky forem života produkujících kyslík jsou fosilní stromatolity . [105] [106] [107]
Nejprve byl uvolněný kyslík vázán vápencem, železem a dalšími minerály. Oxidované železo se v geologických vrstvách objevuje jako červená vrstva a se útvary Tyto vrstvy se hojně tvořily během Siderianského období (mezi 2500 a 2300 Ma) [2] . Když je většina volných minerálů zoxidována, začne se v atmosféře konečně hromadit kyslík. Přestože každá buňka produkuje jen malé množství kyslíku, kombinovaný metabolismus v mnoha buňkách dlouhodobě přeměňuje zemskou atmosféru do současného stavu. Byla to třetí zemská atmosféra. [108] :50–51 [66] :83–84,116–117
Pod vlivem ultrafialového záření se část kyslíku přeměňuje na ozón, který se shromažďuje ve vrstvě poblíž vrcholu atmosféry. Ozonová vrstva absorbuje velkou část ultrafialového záření, které kdysi volně prošlo atmosférou. To umožnilo buňkám kolonizovat povrchy oceánů a nakonec přistát. Bez ozónové vrstvy by ultrafialové záření bombardovalo pevninu a moře a způsobilo neudržitelné úrovně mutací v buňkách. [109] [64] :219–220
Fotosyntéza vyvolala další důležitý efekt. Kyslík byl toxický a mnoho forem života na Zemi pravděpodobně vymřelo, když hladina kyslíku prudce vzrostla v takzvané kyslíkové katastrofě. Odolné formy přežily a prosperovaly a některé si vyvinuly schopnost využívat kyslík, zrychlit metabolismus a získat více energie ze stejného množství potravy. [109]
V důsledku přirozené evoluce Slunce v Archeanu a Proterozoiku vydávalo stále více světla, svítivost Slunce se každou miliardu let zvyšuje o 6 %. [64] :165 V důsledku toho začala Země v proterozoiku přijímat více tepla od Slunce. Země se však neohřívá. Místo toho geologické záznamy ukazují, že se Země během raného proterozoika výrazně ochladila. Ledovcová ložiska nalezená v Jižní Africe se datují do doby 2,2 Ga, přičemž paleomagnetická měření ukazují jejich polohu v oblasti rovníku . Zalednění známé jako huronské zalednění tedy mohlo být globální. Někteří vědci naznačují, že tato a následující proterozoické doby ledové byly tak silné, že planeta byla zcela zamrzlá od pólů k rovníku. Tato hypotéza se nazývá Země sněhové koule. [110]
Doba ledová asi před 2,3 miliardami let mohla být způsobena zvýšením koncentrace kyslíku v atmosféře, což vedlo k poklesu metanu (CH 4 ) v atmosféře. Metan je silný skleníkový plyn, ale reaguje s kyslíkem za vzniku CO 2 , méně účinného skleníkového plynu. [64] :172 Když se v atmosféře objevil volný kyslík, koncentrace metanu mohla prudce klesnout, což stačilo k potírání efektu zvýšeného tepelného toku ze Slunce. [111]
Moderní taxonomie klasifikuje život do tří domén. Načasování těchto domén je nejisté. Bakterie byly pravděpodobně první, které se oddělily od jiných forem života (někdy nazývané Neomura ), ale tento předpoklad je diskutabilní. Krátce nato, před 2 miliardami let, [112] se Neomura rozdělila na archaea a eukaryota. Eukaryotické buňky (eukaryoty) jsou větší a složitější než prokaryotické buňky (bakterie a archaea) a původ této složitosti je teprve nyní znám.
Přibližně ve stejné době se objevila první proto-mitochondrie. Bakteriální buňka příbuzná moderní Rickettsii [113] , která v důsledku evoluce získala možnost metabolismu kyslíku , vstoupila do velké prokaryotické buňky, která tuto možnost postrádala. Možná se velká buňka pokusila strávit menší, ale selhala (možná je to způsobeno rozvojem ochrany u oběti). Menší buňka se možná pokusila parazitovat na větší. Každopádně menší buňka přežila ve větší. Pomocí kyslíku metabolizuje odpad z velké buňky a produkuje více energie. Část této přebytečné energie se vrací hostiteli. Menší buňka se množí uvnitř větší. Brzy se v něm vyvinula stabilní symbióza mezi velkými a malými buňkami. V průběhu času hostitelská buňka získala některé z genů menší buňky a tyto dva druhy se staly na sobě závislé: velká buňka nemůže existovat bez energie produkované malou buňkou, která zase nemůže přežít bez materiálů poskytovaných velkými buňkami. buňka. Celá buňka je nyní považována za jediný organismus a malé buňky jsou klasifikovány jako organely a nazývají se mitochondrie . [114]
Podobný případ nastal, když fotosyntetická sinice [115] napadla velkou heterotrofní buňku a stala se chloroplastem . [108] :60–61 [116] :536–539 Pravděpodobně v důsledku těchto změn se před více než 1 miliardou let oddělila řada buněk schopných fotosyntézy od ostatních eukaryot. Takových inkluzních akcí bylo pravděpodobně několik. Kromě těchto dobře zavedených endosymbiotických teorií buněčného původu mitochondrií a chloroplastů existují teorie, že buňky napadly peroxisomy , spirochety do řasinek a bičíků a že možná DNA viry napadly buněčné jádro , [117] , [ 118], ačkoli žádný z nich nebyl široce přijímán. [119]
Archaea, bakterie a eukaryota nadále rostou v diverzitě a stávají se složitějšími a lépe přizpůsobenými svému prostředí. Každá doména je opakovaně rozdělena do několika linií, ale o historii archaea a bakterií je známo jen málo. Kolem 1,1 Ga vznikl superkontinent Rodinia . [120] [121] Linie rostlin, zvířat a hub se rozpadly, i když stále existovaly jako jednotlivé buňky. Někteří z nich žili v koloniích a postupně začala docházet k dělbě práce, například periferní buňky začaly plnit role odlišné od těch, které plní buňky vnitřní. I když rozdíl mezi kolonií se specializovanými buňkami a mnohobuněčným organismem není vždy jasný, zhruba před 1 miliardou let [122] se objevily první mnohobuněčné rostliny, pravděpodobně zelené řasy. [123] Asi před 900 miliony let [116] :488 se objevili první mnohobuněční živočichové.
Zpočátku pravděpodobně připomínaly moderní houby , které mají totipotentní buňky, které se při zničení organismu nechají znovu sestavit. [116] :483-487 Když je dělba práce ve všech liniích mnohobuněčných organismů dokončena, buňky se stávají specializovanějšími a závislejšími na sobě, izolovaná buňka odumírá.
Po založení teorie deskové tektoniky kolem roku 1960 začali geologové rekonstruovat pohyby a polohy kontinentů v minulosti. To se ukázalo jako docela snadné až do období před 250 miliony let, kdy byly všechny kontinenty sloučeny do superkontinentu Pangea . Při rekonstrukci dřívějších epoch se nelze spoléhat na zjevnou podobnost pobřeží nebo stáří oceánské kůry, ale pouze na geologická pozorování a paleomagnetická data. [64] :95
V historii Země byla období, kdy se kontinentální masy spojily a vytvořily superkontinent . Poté se superkontinent rozpadl a nové kontinenty se rozcházely. Toto opakování tektonických událostí se nazývá Wilsonův cyklus . Čím dále v čase, tím obtížnější je interpretovat data. Alespoň je jasné, že zhruba před 1000-830 miliony let byla většina kontinentálních mas sjednocena do superkontinentu Rodinia. [124] Rodinia není prvním superkontinentem. Vznikla ~1,0 Ga akrecí a srážkou úlomků z rozpadu staršího superkontinentu zvaného Nuna nebo Kolumbie, který vytvořil 2,0-1,8 Ga. [125] [126] To znamená, že proces deskové tektoniky podobný té dnešní byl pravděpodobně aktivní i v proterozoiku.
Po zhroucení Rodinia asi před 800 miliony let je možné, že se kontinenty před zhruba 550 miliony let znovu spojily. Hypotetický superkontinent je někdy označován jako Pannotia nebo Vendia. Důkazem toho je kontinentální kolizní fáze známá jako panafrická orogeneze, která spojila kontinentální masy dnešní Afriky, Jižní Ameriky, Antarktidy a Austrálie. Je však vysoce pravděpodobné, že agregace kontinentálních hmot nebyla úplná, protože kontinent zvaný Laurentia (zhruba dnešní Severní Amerika) se začal rozpadat již před asi 610 miliony let. Je přinejmenším jisté, že na konci prvohor se hlavní kontinentální masy nacházely kolem jižního pólu. [127]
Na konci proterozoika došlo nejméně ke dvěma obdobím globálního zalednění Země, které bylo tak silné, že povrch oceánu mohl být zcela zamrzlý. Toto se stalo kolem 710 a 640 Ma, u Cryogeny . [128] Tato krutá zalednění se vysvětlují obtížněji než u Země sněhové koule z raných proterozoických období. Většina paleoklimatologů se domnívá, že se vznikem superkontinentu Rodinia souvisela chladná období. Vzhledem k tomu, že Rodinia byla umístěna na rovníku, rychlost chemického zvětrávání se zvýšila a oxid uhličitý (CO 2 ) byl odstraněn z atmosféry. Protože CO 2 je důležitý skleníkový plyn, klima se na celém světě ochlazuje. Stejně tak během Snowball Earth byla velká část kontinentálního povrchu pokryta permafrostem, což opět snížilo chemické zvětrávání, což vedlo ke konci zalednění. Alternativní hypotézou je, že vulkanickou činností se uvolnilo dostatek oxidu uhličitého, který způsobil skleníkový efekt a zvýšil globální teploty. [129] Přibližně ve stejné době došlo k nárůstu sopečné činnosti v důsledku zhroucení Rodinie.
Po Cryogeniusovi následovalo ediakarské období, které se vyznačuje rychlým rozvojem nových mnohobuněčných forem života. [130] Zda existuje souvislost mezi koncem globálních dob ledových a nárůstem rozmanitosti života není jasné, ale tato shoda se nezdá být náhodná. Nové formy života, nazývané ediakarská biota , byly větší a rozmanitější než kdy jindy. Ačkoli taxonomie většiny forem života ediakarské bioty je nejasná, některé z nich byly předky moderních druhů. [131] Důležitým vývojem byl vznik svalových a nervových buněk. Žádná z ediakarských fosilií neměla tvrdé části těla, jako jsou kostry. Poprvé se objevily na pomezí proterozoika a fanerozoika nebo období ediakaru a kambria.
Ediakarská biotaEdiakarská biota nebo také vendiánská biota je fauna fosilních organismů, které obývaly Zemi v ediakarském období (asi před 635-542 miliony let).
Všichni žili v moři. Většina z nich se ostře liší od všech ostatních v současnosti známých živých tvorů a jde o záhadné organismy s měkkým tělem, většinou přisedlé s trubkovitou (a obvykle větvenou) strukturou. Podle tvaru se dělí na radiálně souměrné (diskové, vačkovité) a oboustranně symetrické s posunem (podobně jako matrace, větve stromů, peří). Pro takové tvory bylo navrženo souhrnné označení "Vendobionts" [132] ; ale jejich systematická pozice zůstává nejasná. Podle mnoha paleontologů [133] jsou to mnohobuněční živočichové , ale patří k typům , které jsou zcela vyhynulé a nezanechali potomky. V tomto případě patří k nejstarším nalezeným mnohobuněčným tvorům (viz také kambrická exploze ).
Na druhou stranu někteří pozdější zástupci ediakarské bioty ( Kimberella , Cloudina ) nejsou jako ostatní a pravděpodobně se jedná o primitivní měkkýše a mnohoštětinatce . Míra jejich vztahu k vendobiontům však není známa.
Všichni zástupci ediakarské bioty vypadají mnohem primitivněji ve srovnání se zvířaty příštího, kambrického období ; ale pokusy najít mezi nimi předky většiny typů kambrických živočichů (členovci, obratlovci, coelenteráty atd.) zatím nebyly úspěšné.
Zástupci ediakarské bioty se objevili krátce po tání rozsáhlých ledovců na konci kryogenu , ale rozšířili se až později, asi před 580 miliony let. Vymřeli téměř současně se začátkem kambrické exploze , jejíž zvířata zřejmě nahradila ediakarskou biotu. Občas se však fosilie připomínající ediakarské najdou i do poloviny kambria (před 510–500 miliony let) – ale to jsou přinejlepším jen reliktní pozůstatky kdysi vzkvétajících ekosystémů [134] .
Fanerozoikum je hlavní období existence života na Zemi. Skládá se ze tří epoch: paleozoikum , mezozoikum a kenozoikum . [4] Toto je doba, kdy se mnohobuněčné formy života významně diverzifikovaly do téměř všech dnes známých organismů. [135]
Paleozoická éra (což znamená: éra starých forem života) byla první a nejdelší érou fanerozoika, která trvala od 542 do 251 milionů let. [4] Během paleozoika se objevilo mnoho moderních skupin živých tvorů. Život kolonizoval Zemi, nejprve rostliny, pak zvířata. Život se obvykle vyvíjel pomalu. Občas však dochází k náhlým objevům nových druhů nebo hromadnému vymírání. Tyto výbuchy evoluce jsou často vyvolány neočekávanými změnami v životním prostředí v důsledku přírodních katastrof, jako je vulkanická činnost, dopady meteoritů nebo změna klimatu.
Kontinenty, které vznikly po rozpadu kontinentů Pannotia a Rodinia na konci proterozoika, se v průběhu prvohor pomalu opět spojují. To nakonec povede k fázím budování hor a vytvoří superkontinent Pangea na konci paleozoika.
V kambrickém období (542-488 milionů let) se rychlost evoluce života zaznamenaná ve fosilních pozůstatcích zvýšila. [4] Náhlý výskyt mnoha nových druhů, typů, forem v tomto období se nazývá kambrická exploze. Nárůst biologické rozmanitosti během kambrické exploze byl bezprecedentní a nebyl pozorován dříve ani potom. [64] :229 Vzhledem k tomu, že formy ediakarského života byly ještě docela primitivní a ne tak přístupné moderní systematice, na konci kambria již byly přítomny všechny moderní typy. Vývoj tvrdých částí těla, jako jsou lastury , kostry nebo exoskelety u zvířat, jako jsou měkkýši , ostnokožci , krinoidy a členovci (nejznámější skupinou členovců ze spodního paleozoika jsou trilobiti ), umožnil zachování a fosilizaci takových forem života. snadněji než u jejich proterozoických předků. Z tohoto důvodu je o životě po kambriu známo mnohem více než o starších obdobích. Některé z těchto kambrických skupin se mohou jevit jako složité a výrazně se liší od moderního života, jako jsou Anomalocaris a Haikouichthys .
V kambriu se objevili první obratlovci , včetně prvních ryb . [116] :357 Tvor, který mohl být předkem ryby nebo s ní pravděpodobně blízce příbuzný, byla Pikaia . Měla primitivní notochord, strukturu, která se mohla stát páteří . První ryby s čelistmi ( čelistmi ) se objevily v ordoviku. Kolonizace nových výklenků vedla ke zvětšení velikosti těl. Na počátku prvohor se tak objevily velké ryby, například obří placoderm Dunkleosteus , který mohl dorůst až 7 metrů délky.
Rozmanitost forem života se ještě dále nezvýšila kvůli sérii masových vymírání, které jsou definovány rozšířenými biostratigrafickými jednotkami nazývanými biomery. [136] Po každé události vyhynutí byly šelfové oblasti osídleny podobnými formami života, které se jinde nemusely tak úspěšně vyvíjet. [137] Na konci kambria dosáhli trilobiti největší diverzity a ovládali téměř všechna fosilní souvrství. [138] :34 Hranice kambria a ordoviku (další období, 488-444 Ma) není spojena se známými velkými vymíráními. [139] :3
Paleozoická tektonika, paleogeografie a klimaNa konci proterozoika se superkontinent Pannotia rozpadl na několik menších kontinentů , Laurentia , Baltica , Sibiř a Gondwana . [140] V období, kdy se kontinenty vzdalují, vzniká v důsledku sopečné činnosti více oceánské kůry. Vzhledem k tomu, že mladá sopečná kůra je relativně horká a méně hustá než starší oceánská kůra, dna oceánů se během takových období zvednou. To způsobuje vzestup hladiny moří. V první polovině paleozoika byly tedy rozsáhlé oblasti kontinentů pod hladinou moře.
Klima raného paleozoika bylo teplejší než moderní, ale na konci ordoviku byla krátká doba ledová, během níž byl jižní pól, kde se rozkládal obrovský kontinent Gondwana, pokryt ledovci. Stopy zalednění v tomto období lze nalézt pouze na zbytcích Gondwany. Během doby ledové v pozdním ordoviku došlo k několika masovým vymírání, které způsobilo zmizení mnoha ramenonožců , trilobitů, mechorostů a korálů. Tyto mořské druhy se pravděpodobně nedokázaly vypořádat s poklesem teplot mořské vody. [141] Po jejich vyhynutí se objevily rozmanitější a lépe přizpůsobené nové druhy. Vyplnily výklenky, které zde zanechaly vyhynulé druhy.
Mezi 450 a 400 Ma, během kaledonského orogeneze, se kontinenty Laurentia a Baltica srazily a vytvořily Laurasii (také známou jako Euroamerika). [142] Stopy horských pásem, které vznikly v důsledku této kolize, lze nalézt ve Skandinávii, Skotsku a severních Apalačských pohoří. V devonském období (416-359 Ma) [4] se Gondwana a Sibiř začaly pohybovat směrem k Laurasii. Srážka Sibiře a Laurasie vyústila ve vznik pohoří Ural , srážka Gondwany s Laurasií se v Evropě nazývá variská nebo hercynská orogeneze a v Severní Americe alleghenská orogeneze . Poslední etapa proběhla v období karbonu (359–299 mil. let) [4] a vedla ke vzniku posledního superkontinentu Pangea . [65]
Pozemková zástavbaHromadění kyslíku v důsledku fotosyntézy vedlo k vytvoření ozónové vrstvy, která absorbovala většinu ultrafialového záření ze Slunce. Jednobuněčné organismy, které se dostaly na souš, tedy méně pravděpodobně zahynou a prokaryota se začala množit a lépe se přizpůsobovala k přežití mimo vodu. Prokaryota [143] pravděpodobně obývala zemi již před 2,6 miliardami let [144] před objevením eukaryot. Mnohobuněčné organismy na souši dlouho chyběly. Zhruba před 600 miliony let vznikl superkontinent Pannotia a poté se po 50 milionech let rozpadl. [145] Ryby, nejstarší obratlovci, se objevily v oceánech asi před 530 miliony let. [116] :354 Hlavní kambrsko-ordovické rostliny (pravděpodobně připomínající řasy) a houby začaly růst v pobřežních vodách a poté se dostaly na souš. [146] :138–140 Nejstarší fosílie hub a rostlin na souši se datují do doby 480-460 mil. let, ačkoli molekulární důkazy naznačují, že houby mohly kolonizovat zemi ještě před 1 miliardou let a rostliny před 700 miliony let. [147] Původně žili poblíž vodního okraje. Pak mutace a změny vedly k další kolonizaci tohoto nového prostředí. Není přesně známo, kdy první živočichové opustili oceán: nejstarší osvědčení členovci se na souši objevili asi před 450 miliony let, [148] možná se stále více rozšiřovali a přizpůsobovali díky obrovským zdrojům potravy poskytovaným suchozemskými rostlinami. Existují také neoficiální důkazy, že členovci se na souši mohli objevit již před 530 miliony let. [149]
Evoluce tetrapodůNa konci období ordoviku, před 443 miliony let, [4] došlo k novým událostem vymírání, pravděpodobně souvisejícím s dobami ledovými. [141] Asi před 380-375 miliony let vedl evoluce ryb k objevení prvních tetrapodů. [150] Předpokládá se, že se z ploutví vyvinuly končetiny, což umožnilo prvním tetrapodům zvedat hlavu z vody, aby mohli dýchat vzduch. To jim umožnilo žít ve vodě chudé na kyslík nebo pronásledovat malou kořist do mělké vody. [150] Později se možná začali na krátkou dobu dostávat na zem. Nakonec se někteří z nich tak dobře přizpůsobili životu na souši, že začali trávit svůj dospělý život na souši a vraceli se do vody naklást vajíčka. Tak se objevili obojživelníci . Asi před 365 miliony let došlo k dalšímu vymírání, pravděpodobně v důsledku globálního ochlazení. [151] Rostliny vyvinuly semena , která v této době (asi před 360 miliony let) značně urychlila jejich šíření po zemi. [152] [153]
Přibližně o 20 milionů let později (před 340 miliony let [116] :293–296 ) se objevují plodová vajíčka, která mohou být snesena na souši, což dává embryím tetrapodů větší šanci na přežití. V důsledku toho se amnioty oddělily od obojživelníků. O dalších 30 milionů let později (před 310 miliony let [116] :254–256 ) došlo k rozdělení na synapsidy (včetně savců) a sauropsidy (včetně ptáků a plazů). Pokračují také vývoj dalších skupin organismů, objevily se nové linie ryb, hmyzu, bakterií atd., ale o tom je méně údajů.
Permské masové vymíráníPermské masové vymírání – největší masové vymírání všech dob [154] – jedno z pěti masových vymírání , tvořilo hranici oddělující taková geologická období , jako je perm a trias , a odděluje paleozoikum od druhohor , přibližně 251,4 milionů let [155 ] před. Jde o jednu z největších biosférických katastrof v dějinách Země, která vedla k vyhynutí 96 % [33] všech mořských druhů a 70 % suchozemských druhů obratlovců. Katastrofou bylo jediné známé hromadné vymírání hmyzu [156] , které mělo za následek vyhynutí asi 57 % rodů a 83 % druhů z celé třídy hmyzu. Kvůli ztrátě takového počtu a rozmanitosti druhů trvala obnova biosféry mnohem delší dobu ve srovnání s jinými katastrofami vedoucími k vymírání [33] . O modelech, podle kterých vyhynutí probíhalo, se diskutuje [157] . Různé vědecké školy navrhují jeden [155] až tři [158] extinktivní šoky.
Mezozoikum ("střední život") trvalo od 251 milionů do 65,5 milionů let [4] . Dělí se na období triasu , jury a křídy . Éra začala událostí vymírání v permu a triasu , největší události hromadného vymírání ve fosilních záznamech, 95 % druhů na Zemi vyhynulo [159] a skončila událostí vymírání v období křídy a paleogénu , která vyhladila dinosaury . Permsko-triasové vymírání mohlo být způsobeno kombinací erupce Sibiřských pastí , dopadu asteroidu, zplyňování hydrátu metanu , kolísání hladiny moře a dramatického poklesu oceánského kyslíku. Život přežil a asi před 230 miliony let se dinosauři oddělili od svých předků. [160] Triasovo-jurské vymírání před 200 miliony let obešlo dinosaury [4] [161] a ti se brzy stali dominantní skupinou obratlovců. A přestože se v tomto období objevili první savci, šlo pravděpodobně o malá a primitivní zvířata připomínající rejsky [116] :169 .
Kolem roku 180 Ma se Pangea rozpadla na Laurasii a Gondwanu . Hranice mezi ptačími a neptačími dinosaury není jasná, nicméně Archeopteryx , tradičně považovaný za jednoho z prvních ptáků, žil asi před 150 miliony let [162] . Nejčasnější důkazy o vzniku kvetoucích (angiospermů) rostlin pocházejí z období křídy, asi o 20 milionů let později (před 132 miliony let) [163] . Konkurence s ptáky dohnala mnoho pterosaurů k vyhynutí a dinosauři byli pravděpodobně již na ústupu, když před 65 miliony let dopadl 10 km asteroid na Zemi poblíž poloostrova Yucatán , kde se nyní nachází kráter Chicxulub . Při této srážce se do atmosféry uvolnilo obrovské množství částic a plynů , což blokovalo přístup slunečního světla a bránilo fotosyntéze . Většina velkých zvířat, včetně dinosaurů, vyhynula [164] , což znamenalo konec období křídy a druhohor.
DinosauřiDinosauři jsou nadřád suchozemských obratlovců, kteří ovládali Zemi během druhohor po více než 160 milionů let, od pozdního triasu (asi před 225 miliony let [165] ) do konce období křídy (asi před 65 miliony let ), kdy většina z nich začala odumírat na rozhraní křídy a třetihor při rozsáhlém vymírání živočichů a mnoha odrůd rostlin v relativně krátkém geologickém období historie. Fosilie dinosaurů byly nalezeny na všech kontinentech planety [166] . Paleontologové nyní popsali více než 500 různých rodů [167] a více než 1000 různých druhů [168] , které se jasně dělí na dvě skupiny – ornitské a ještěrky dinosaury.
Triasové vymíráníUdálost vymírání triasu a jury označuje hranici mezi obdobím triasu a jury před 199,6 miliony let a je jedním z největších vymírání druhohor , hluboce ovlivňujícím život na Zemi a v oceánech.
Vymírání křídy-paleogénuKřída - vymírání paleogénu - jedno z pěti tzv. "velkých hromadných vymírání ", na pomezí období křídy a paleogénu , asi před 65 miliony let. Nepanuje shoda v tom, zda toto vymírání bylo postupné nebo náhlé, což je v současnosti předmětem výzkumu. [169] [170]
Součástí tohoto masového vymírání bylo vyhynutí dinosaurů. Spolu s dinosaury, mořskými plazy ( mosasauři a plesiosaury ) a létajícími pangolíny vymřelo mnoho měkkýšů, včetně amonitů , belemnitů a mnoha malých řas. Celkem zahynulo 16 % čeledí mořských živočichů (47 % rodů mořských živočichů) a 18 % čeledí suchozemských obratlovců.
Většina rostlin a živočichů však toto období přežila. Nevyhynuli například suchozemští plazi, jako jsou hadi , želvy , ještěrky a vodní plazi , jako jsou krokodýli . Nejbližší příbuzní amonitů, nautilus , přežili, stejně jako ptáci , savci , koráli a suchozemské rostliny .
Někteří dinosauři ( Triceratops , theropodi atd.) pravděpodobně existovali na západě Severní Ameriky a v Indii několik milionů let na počátku paleogénu , po jejich vyhynutí na jiných místech [171] .
Cenozoická éra začala před 65,6 miliony let [4] a dělí se na období paleogénu, neogénu a čtvrtohor. Savci a ptáci byli schopni přežít událost vymírání v období křídy a paleogénu, která vyhladila dinosaury a mnoho dalších forem života, a toto je éra, ve které se vyvinuli do svého moderního druhu.
Vývoj savcůSavci existovali od pozdního triasu, ale až do zániku křídy a paleogénu zůstali malí a primitivní. Během kenozoika se rozmanitost savců rychle zvyšovala, aby zaplnila výklenky , které zanechali dinosauři a další vyhynulá zvířata. Stali se dominantními obratlovci a objevilo se mnoho moderních druhů. Kvůli vyhynutí mnoha mořských plazů začali v oceánech žít někteří savci, jako jsou kytovci a ploutvonožci . Z jiných se staly kočkovité šelmy a psovité šelmy , rychlí a obratní suchozemští predátoři. Suché globální klima během Cenozoic vedlo k expanzi pastvin a zavedení kopytníků savců, jako jsou koně a bovids . Jiní savci se přizpůsobili životu na stromech a stali se primáty , z nichž jedna linie by vedla k moderním lidem.
Evoluce člověkaMalý africký lidoop, který žil asi před 6 miliony let, byl posledním zvířetem, mezi jehož potomky patřili jak moderní lidé, tak jejich nejbližší příbuzní, šimpanz . [116] :100–101 Pouze dvě větve jejího rodokmenu mají přeživší potomky. Krátce po rozdělení se z dosud nejasných důvodů u opic z jedné větve vyvinula schopnost chůze po zadních končetinách. [116] :95–99 Velikost mozku se rychle zvětšila a první zvířata klasifikovaná jako Homo se objevila asi před 2 miliony let . [146] :300 Samozřejmě, že hranice mezi různými druhy a dokonce i rody je poněkud libovolná, protože organismy se v průběhu generací neustále mění. Přibližně ve stejnou dobu se další větev rozdělila na rodové šimpanze a rodové bonoby , což ukazuje, že evoluce pokračuje současně ve všech formách života. [116] :100–101
Schopnost ovládat oheň se pravděpodobně objevila u Homo erectus (nebo Homo erectus ) nejméně před 790 tisíci lety, [172] ale možná před 1,5 miliony let. [116] :67 K objevu a použití řízeného ohně mohlo dojít ještě před Homo erectus. Je možné, že oheň začali používat v raném svrchním paleolitu ( olduvská kultura ) hominidy Homo habilis , nebo dokonce Australopithecus , jako Paranthropus . [173]
Je obtížnější určit původ jazyka , není jasné, zda Homo erectus uměl mluvit, nebo zda taková možnost před příchodem Homo sapiens chyběla . [116] :67 Jak se zvětšovala velikost mozku, děti se rodily dříve, než byly jejich hlavy příliš velké, aby se vešly přes pánev . Díky tomu vykazují větší plasticitu, a proto mají zvýšenou schopnost učení a vyžadují delší dobu závislosti na rodičích. Sociální dovednosti se staly složitějšími, jazyk se stal vytříbenějším, nástroje se staly propracovanějšími. To vedlo k další spolupráci a intelektuálnímu rozvoji. [174] :7 Předpokládá se, že moderní lidé (Homo sapiens) se objevili asi před 200 000 lety nebo dříve v Africe; nejstarší zkameněliny pocházejí asi ze 160 tisíc let. [175]
První lidé, kteří vykazovali známky spirituality, byli neandrtálci (obecně klasifikovaní jako samostatný druh bez přeživších potomků). Pohřbívali své mrtvé, často bez důkazů o jídle nebo nářadí. [176] :17 Důkazy složitějších přesvědčení, jako jsou rané kromaňonské jeskynní malby (možná magického nebo náboženského významu) [176] :17–19 , se však neobjevují před rokem 32 tisíciletí př. Kr. E. [177] Kromaňonci také zanechali kamenné figurky, jako je Willendorfská Venuše , také pravděpodobně reprezentující náboženské přesvědčení. [176] :17–19 Před 11 000 lety dosáhl Homo sapiens jižního cípu Jižní Ameriky, posledního z neobydlených kontinentů (kromě Antarktidy, která zůstala neobjevena až do roku 1820). [178] Používání nástrojů a komunikace se stále zlepšuje a mezilidské vztahy se staly složitějšími.
CivilizacePo více než 90 % své historie žili lidé v malých skupinách jako kočovní lovci-sběrači. [174] :8 S rostoucí složitostí jazyka bylo možné zapamatovat si a sdělit informace pomocí nového média: memu . [179] Bylo možné rychle vyměňovat myšlenky a předávat je z generace na generaci. Kulturní evoluce rychle předbíhá evoluci biologickou, začíná historie lidstva. Mezi 8500 a 7000 př.nl. E. lidé žijící v Úrodném půlměsíci Středního východu začali systematicky šlechtit rostliny a zvířata. Objevilo se zemědělství. [180] Rozšířil se do sousedních oblastí nebo se nezávisle objevil na jiných místech, dokud většina Homo sapiens nezačala vést usedlý způsob života ve stálých selských osadách. Ne všechny společnosti opustily nomádský způsob života, zejména v odlehlých oblastech zeměkoule, kde chyběly kulturní druhy rostlin, jako je Austrálie. [181] Nicméně v těch civilizacích, které přijaly zemědělství, relativní stabilita a zvýšená produktivita potravin umožnily nárůst populace.
Zemědělství mělo velký vliv, lidé začali ovlivňovat životní prostředí jako nikdy předtím. Nárůst dělby práce a přebytek potravin vedly ke vzniku kněžské či vládnoucí třídy. To vedlo ke vzniku první pozemské civilizace v Sumeru na Středním východě, mezi 4000 a 3000 př.nl. E. [174] :15 Civilizace se objevily ve starověkém Egyptě , v údolí Indu a v Číně . S vynálezem písma se staly možné složité společnosti, úložiště rukopisů a knihovny sloužily k uchování znalostí a posílení výměny kulturních informací. Lidé už nemusí trávit veškerý čas bojem o přežití, zvědavost a osvícení vyvolaly touhu po poznání a moudrosti.
Vznikly různé obory, včetně vědy (v primitivní podobě). Objevují se nové civilizace, obchodují mezi sebou a bojují o území a zdroje. Brzy byly vytvořeny první říše . Kolem roku 500 př.n.l. E. na Blízkém východě, v Íránu, Indii, Číně a Řecku existovaly vyspělé civilizace, které se někdy rozšiřovaly a nakonec upadaly. [174] :3 Základy západního světa jsou z velké části určeny starověkou řecko-římskou kulturou . Římská říše byla konvertována na křesťanství císařem Konstantinem na začátku čtvrtého století a koncem pátého století upadla. Počínaje sedmým stoletím začala christianizace Evropy. V roce 1054 n.l. E. Velké schizma mezi římskokatolickou a východní ortodoxní církví vytvořilo kulturní rozdíly mezi západní a východní Evropou.
Ve čtrnáctém století začala v Itálii renesance s pokroky v náboženství, umění a vědě. [174] :317–319 Během této doby ztratila křesťanská církev jako politická organizace velkou část své moci. Evropská civilizace se začala měnit na počátku 16. století, což vedlo k vědeckým a průmyslovým revolucím. Evropa začala uplatňovat politickou a kulturní dominanci nad lidskými společnostmi po celé planetě, v době známé jako věk kolonialismu (viz také věk objevů ). [174] :295–299 V 18. století kulturní hnutí známé jako věk osvícení formovalo mentalitu Evropy a přispělo k její sekularizaci . V letech 1914 až 1918 a 1939 až 1945 byly země po celém světě zapojeny do světových válek. Vytvoření Společnosti národů po první světové válce bylo prvním krokem k vytvoření mezinárodních institucí k mírovému řešení sporů. Po neúspěšném pokusu zabránit druhé světové válce ji nahradila Organizace spojených národů . V roce 1992 se řada evropských zemí připojila k Evropské unii . Doprava a komunikace se zlepšily a ekonomiky a politický život zemí po celém světě se stále více propojují. Tato globalizace často vede jak ke konfliktům, tak ke spolupráci.
Nedávné událostiOd poloviny 40. let 20. století do současnosti se vědecký a technologický pokrok lidstva, průzkum vesmíru a další změny zrychlily rychlým tempem . Ekonomická globalizace , poháněná pokroky v komunikační a dopravní technologii, ovlivnila každodenní život v mnoha částech světa. Velké útrapy a problémy, jako jsou nemoci, válka, chudoba, násilný radikalismus a v poslední době člověkem způsobená změna klimatu, vzrostly s růstem světové populace.
Lidstvo čelí globálním problémům , jejichž řešení závisí na sociálním pokroku lidstva a zachování civilizace. Globální problémy zahrnují: katastrofické znečištění životního prostředí , pokles biologické rozmanitosti , vyčerpání zdrojů, globální oteplování , nebezpečí asteroidů a tak dále.
Země | ||
---|---|---|
Historie Země | ||
Fyzikální vlastnosti Země | ||
Skořápky Země | ||
Geografie a geologie | ||
životní prostředí | ||
viz také | ||
|