Как развивалась жизнь на Земле? (исследовательская работа)

                                                   Аннотация

Недосекова Елена Павловна

Р.п. Шушенское МБОУ СОШ №1, 4 «а» класс

«Как развивалась жизнь на Земле»

Руководитель: Костина Ольга Валентиновна, учитель начальных классов

         Цель работы: исследовать и описать условия возникновения первых живых организмов на Земле, одноклеточных и беспозвоночных бактерий и микробов и дальнейшее развитие жизни на Земле.

         Методы исследования: изучение литературы и сведений в интернете по теме,

тестирование и наблюдение, формирование предположения.

         Основные результаты исследования: на основе изученной литературы и

материалов  из интернета по теме, проведения тестирования сделано

предположение, что жизнь на  Земле  развиваться только в тех условиях климата и геофизических и химических условий, создавшихся на Земле в тот или иной период.

В связи с тем, что во время остывания Земля выбрасывала   в атмосферу множество различных газов и веществ, затем эти вещества выливались с  большими ливневыми дождями на поверхность Земли, образовывая моря и океаны с большим содержанием минералов, солей и других веществ, которые могли   способствовать появлению живых организмов на планете. Дальнейшие изменения в климате и геофизические и химические условия на планете помогли живым существам изменяться и совершенствоваться, приспосабливаясь к новым условиям.

Этот вопрос и будет освещен в моей работе.

        Путем изучения различных источников я попробую доказать, что живые организмы развивались естественным путём и никак иначе.

        Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

1. Некоторые понятия, которые помогут мне понять суть темы …….…...4

1.1. Основные предположения ученых мира о развитии жизни на Земле..5

1.2.Почему меня заинтересовал этот  вопрос………………………………6

2.Как я изучала этот вопрос…………………………………………………7

3.Выводы……………………………………………………………………...8

Литература…………………………………………………………………….9

                                                           Введение

            Предыдущие работы о появлении Земли и жизни на ней привели меня к новой мысли о создании работы о том, как развивалась жизнь на Земле. Этот вопрос очень интересный и очень объёмный. Мне захотелось в доступной форие рассказать об этом своим одноклассникам и другим ребятам.

           Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1.Ознакомиться с гипотезами ученых мира о развитии жизни на Земле.

2.Разработать и провести тестирование среди учащихся.

3.Обобщить полученные данные и оформить материал в доступном виде.

           Перед тем, как начать исследование, появилась версия, что жизнь на Земле могла возникнуть  каким-то другим путем, естественным или с присутствием инопланетных сил.              

            По этому вопросу написано очень  много научных трудов, гипотез, статей и книг. Так же  много материала найдено в интернете и в детской энциклопедии «Почему и потому» М.:   Росмен-Пресс,2005.

           В ходе исследования были применены следующие методы: изучение литературы по теме и материала, помещенного в интернете, изготовление и проведение тестов, фиксирование результатов путем выводов к работе.

      Некоторые понятия, которые помогут мне понять суть темы

Архейская и протерозойская эры характеризуются интенсивной вулканической деятельностью и горообразовательными процессами. В это время произошло расчленение земной коры на участки - жесткие платформы и подвижные геосинклинали.  

Палеозойская эра. Органический мир палеозойской эры характеризуется богатством и разнообразием форм, существовавших в море и на суше. В наиболее древний, кембрийский период этой эры море населяли простые животные: губки, медузы, черви, плеченогие и членистоногие.  

В ордовикский и силурийский периоды происходили интенсивные горообразовательные процессы (каледонская складчатость). Животный мир в девонское время становился все совершеннее и разнообразнее, особенно это касалось рыб. Появились головоногие моллюски - аммониты, а также первые наземные позвоночные животные.    

Каменноугольный период характеризуется развитием обильной наземной растительности - папоротников, сигиллярий, лепидодендронов, каламитов и других, которые достигали огромных размеров и послужили основой для образования каменных углей.

Мезозойская эра. В это время происходило дальнейшее развитие морских и наземных животных, в особенности пресмыкающихся, которые в юрское время достигли наибольшего развития. Из них необходимо отметить гигантских динозавров, достигавших 30 м в длину и 5 м в высоту.  

Кайнозойская эра. Три периода этой эры - палеогеновый, неогеновый и четвертичный - отличаются продолжительностью: первые два, объединяемые ранее в один третичный период, весьма длительные (около 67 млн. лет), четвертичный сравнительно короткий (1 млн. лет).  

Палеоген и неоген являются промежутками времени, в течение которого животные и особенно растения значительно приблизились к современным формам. В продолжение этих периодов изменился рельеф земного шара. Еще в конце мелового периода началось образование Кавказских и Крымских складчатых гор (альпийская складчатость), а также хребта Сихотэ-Алинь на Дальнем Востоке, завершившееся в неогеновый период. К этому же времени относится образование Карпатских гор и гор Камчатки, Сахалина и Курильских островов.    

Вместе с горообразовательными процессами имели место медленные поднятия и опускания материков, в связи с чем море заливало огромные площади суши с образованием осадков, которые преобразовывались в толщи глин, меловидных и ракушечниковых известняков, опок и пр.

Умеренно холодный климат конца неогенового времени сменился холодным климатом с последующим чередованием более теплых и холодных веков четвертичного периода.    

     Основные предположения ученых мира о развитии жизни на Земле.

Велик и многообразен растительный и животный мир Земли! По неполным подсчетам ученых, на Земле существует около 1,5 млн. видов животных и не менее 500 тыс. видов растений.

Откуда взялись эти растения и животные? Всегда ли они были такими? Всегда ли Земля была такой, как теперь? Эти вопросы издавна волновали и интересовали людей. Религиозные вымыслы, которые проповедуют церковники, будто Земля и все существующее на ней создано в течение недели сверхъестественным существом — богом, не могут нас удовлетворить. Только наука, опираясь на факты, смогла выяснить подлинную историю Земли и ее обитателей.

Наш рассказ будет о том, как ученые узнали, что было на Земле задолго до появления человека, какой тогда была Земля, как появилась жизнь на ней. Вы узнаете о болотистых лесах из гигантских хвощей и плаунов, покрывавших некогда материки, о великанах ящерах-динозаврах, бывших «владыками» планеты, о том, как они уступили место небольшим, но более совершенным организмам — птицам и зверям. Вы будете знать, почему кровь соленая, почему у наземных позвоночных животных четыре ноги и на каждой по пять пальцев, кто были предки человека, и многое другое из великой и долгой истории жизни на Земле.

Много сделали для изучения развития жизни гениальный английский ученый Чарлз Дарвин — основоположник научной биологии (дарвинизма), француз Кювье — основатель палеонтологии, великие русские ученые — А. О. Ковалевский, И. И. Мечников, В. О. Ковалевский, К. А. Тимирязев, И. П. Павлов и многие другие. О них подробно рассказывается в томах 4 и 6 ДЭ.

Историю человеческого общества, народов, государств можно изучать, исследуя исторические документы и предметы материальной культуры (остатки одежды, орудий, жилищ и т. п.). Где отсутствуют исторические данные, там нет науки. Исследователь истории жизни на Земле, очевидно, тоже нуждается в документах, но они значительно отличаются от тех, с которыми имеет дело историк. Земные недра— это тот архив, в котором сохранились «документы» прошлого Земли и жизни на ней. В земных пластах находятся остатки древней жизни, которые показывают, какой она была тысячи и миллионы лет назад. В недрах Земли можно найти следы капель дождя и волн, работы ветров и льда; по отложениям горных пород можно восстановить контуры моря, реки, болота, озера и пустыни далекого прошлого. Геологи и палеонтологи, изучающие историю Земли, работают над этими «документами».

Пласты земной коры — это огромный музей истории природы. Он окружает нас всюду: на крутых обрывистых берегах рек и морей, в каменоломнях и шахтах. Лучше всего он открывает перед нами свои сокровища, когда мы ведем специальные раскопки.

Как же и в каком виде дошли до нас остатки организмов прошлого?

Попав в реку, озеро или береговую полосу моря, остатки организмов могут иногда довольно быстро покрываться илом, песком, глиной, пропитываться солями и таким образом навеки «окаменевать». В дельтах рек, прибрежных зонах морей, озерах иногда бывают крупные скопления ископаемых организмов, которые образуют громадные «кладбища». Ископаемые не всегда бывают окаменелыми.

Встречаются остатки растений и животных (особенно недавно живших), которые незначительно изменились. Например, трупы мамонтов, живших несколько тысяч лет назад, находят иногда полностью сохранившимися в вечной мерзлоте. Обычно животные и растения редко сохраняются целиком. Чаще всего остаются их скелеты, отдельные кости, зубы, раковины, стволы деревьев, листья или отпечатки их на камнях.

Российский палеонтолог профессор И. А. Ефремов в последние годы детально разработал учение о захоронении древних организмов.

По остаткам организмов можно сказать, какие это были существа, где и как они жили и почему изменились.

В окрестностях Москвы можно увидеть известняк с многочисленными остатками кораллов. Какие выводы следуют из этого факта? Можно утверждать, что на территории Подмосковья шумело море, а климат был теплее, чем теперь. Это море было мелководным: ведь кораллы не живут на большой глубине. Море было соленым: в опресненных морях кораллов мало, а здесь их изобилие. Можно сделать и другие заключения, хорошо исследовав строение кораллов.

Ученые могут по скелету и другим сохранившимся частям животного (кожа, мускулы, некоторые внутренние органы) восстановить не только его облик, но и образ жизни. Даже по части скелета (челюсти, черепу, костям ног) позвоночного можно сделать научно обоснованное заключение о строении животного, образе его жизни и ближайших родственниках как среди ископаемых, так и среди современных животных.

Непрерывность развития организмов на Земле — основной закон биологии, открытый Ч. Дарвином. Чем древнее животные и растения, населявшие Землю, тем они проще устроены. Чем ближе к нашему времени, тем организмы становятся сложнее и все более похожими на современных.

По данным палеонтологии и геологии, история Земли и жизни на ней разделена на пять эр, каждая из них характеризуется определенными организмами, преобладавшими в течение этой эры. Каждая эра разделяется на несколько периодов, а период в свою очередь — на эпохи и века.

Ученые установили, какие геологические события и какие изменения в развитии живой природы происходили на протяжении той или иной эры, периода, эпохи.

Науке известно несколько способов определения возраста древних пластов, а, следовательно, и времени существования тех или иных ископаемых организмов (см. стр. 244). Ученые установили, например, что возраст самых древних пород на Земле, архейской эры (от греческого слова «архайос» — древний), около 3,5 млрд. лет. Разными способами была вычислена длительность теологических эр и периодов.

Эра, в которой мы живем,— самая молодая. Называется она кайнозойской — эрой новой жизни. Ей предшествовала мезозойская — эра средней жизни. Следующая по старшинству — палеозойская— эра древней жизни. Еще раньше были эры протерозойская и архейская.

Вычисление возраста далекого прошлого очень важно для понимания истории нашей планеты, развития жизни на ней, истории человеческого общества, а также для решения практических задач, в том числе научно обоснованных поисков полезных ископаемых.

Нужны секунды, чтобы увидеть, как передвинулась минутная стрелка; два-три дня, чтобы убедиться, насколько выросла трава; три-четыре года, чтобы заметить, как юноша становится взрослым. Требуются тысячелетия, чтобы подметить некоторые изменения в очертаниях материков и океанов. Время человеческой жизни — это неощутимое мгновение на грандиозных часах истории Земли, поэтому людям издавна казалось, что очертания океанов и суши постоянны, а животные и растения, окружающие человека, не изменяются. Знание истории и законов развития жизни на Земле необходимо каждому, оно служит фундаментом научного миропонимания и открывает пути покорения сил природы.

                      Почему меня заинтересовал этот вопрос

      Наша планета – голубое чудо в Галактике, на которой существует жизнь в ее многообразии и красоте.  Ученые только подходят к разгадке возникновения жизни на нашей Земле. Прочитав очень много материалов по этой теме, мне тоже стало интересно.

Развитие жизни на Земле началось около 3,5 млрд. лет назад, причем не на суше, а в океане, где для этого были более благоприятные условия.

       Примерно 500 млн. лет назад в океане водились разнообразные водоросли и всевозможные животные: медузы, кораллы, морские лилии. Особенно много было трилобитов. Трилобиты - дальние родственники раков: одеты панцирем, размеры- от 2 до 75 см; жили у дна, где медленно ползали и плавали; позже трилобиты полностью вымерли.

       Задолго до появления динозавров в древних морях жили причудливые животные, которые напоминали сильно увеличенных мокриц. Ученые назвали их «трехдольчатыми», или, что одно и то же, трилобитами. Они жили на Земле более 300 миллионов лет. Их окаменевшие панцири встречаются очень часто и иногда в большом количестве. «Трехдольчатыми» их назвали не случайно. Тело трилобитов было разделено продольными бороздками на центральную и две боковые части. Оно состояло из множества сегментов, объединенных в три отдела: головной, туловищный и хвостовой. Все тело защищал прочный хитиновый панцирь. На голове у некоторых из них располагались два глаза, а также антенны, которыми трилобиты ощупывали дно. Под панцирем находились лапки, при помощи которых трилобиты могли передвигаться.

        Постепенно живые существа заселили и сушу. Каменноугольный период - 350 млн. лет назад суша покрыта пышными лесами. - Гигантские папоротники, хвощи и плауны. - Многоножки, пауки, скорпионы, гигантские стрекозы.

         Климат - теплый и влажный В многочисленных болотах хорошо себя чувствовали древние земноводные – стегоцефалы, которые произошли от древних рыб.

         В конце эры древней жизни условия изменились, климат во многих частях планеты стал более сухим. Именно в это время "на сцену" выходят рептилии (пресмыкающиеся).Все вы знаете современных рептилий. К ним относят ящериц, змей, крокодилов и черепах. А из древних пресмыкающихся наиболее популярны динозавры. Что же позволило рептилиям стать "властителями суши"?
Эмбрион (зародыш) рептилии развивается внутри яйца в особом зародышевом мешке, заполненном жидкостью. В желточном мешке содержится запас веществ, необходимых для развития зародыша, третий мешок - аллантоис собирает все отходы организма. Скорлупа защищает эмбрион от внешних воздействий.
        Размножение рептилий не связано с водой: они откладывают яйца, покрытые прочной оболочкой, в яйце есть вода и питательные вещества для развития зародыша. Кожа их покрыта защищающими от высыхания роговыми чешуями. Это связано с тем, что кожное дыхание у них перестало играть значительную роль, а легочное стало более эффективным.

Самые древние известные позвоночные - щитковые - очень похожи по строению на современных миног, их относят к особому классу позвоночных - бесчелюстным. Внутренний скелет этих животных был хрящевым. Многие щитковые были покрыты прочным панцирем, который распадался после их гибели на отдельные щитки, которые хорошо сохранились в ископаемом состоянии. Именно древние бесчелюстные были предками рыб.
Рыбы появились 420 миллионов лет назад. В отличие от своих предков - древних бесчелюстных, они "обзавелись" челюстями, и их пищевой рацион стал гораздо более разнообразным. Еще одно "приобретение" рыб - подвижные парные плавники, обеспечивающие быстрое и маневренное передвижение в воде.
Предками первых четвероногих животных были древние кистеперые рыбы (рипидистии). Кистеперые рыбы занимают особое место среди костных рыб. Их плавательный пузырь помогает не только при плавании, но и при дыхании, выполняя функцию примитивного легкого. Эти рыбы могут дышать и при помощи жабр и при помощи легких. Их отличают также крупные, мускулистые плавники, опираясь на них можно ползать по дну (а может быть даже и по суше).
Первые леса появились в конце девона, а в каменноугольном периоде (карбоне) стали главным биомом суши.Но эти первобытные леса разительно отличались от современных. Вместо привычных для нас берез, дубов, сосен в лесах того времени росли гигантские древовидные папоротники, огромные плауны - лепидодендроны поднимали пышную крону на высоту 30 - 40 метров. В нижнем ярусе (на высоте 6 -7 метров) размещались древовидные хвощи - каламитесы, толщина их стволов достигала 30 сантиметров. Такие влажные леса были настоящим раем не только для растений, но и для многочисленных насекомых и разнообразных амфибий.
Насекомые появились в конце девона. В карбоне (каменноугольном периоде) возникают тараканы, прямокрылые, а также древнекрылые насекомые, сходные с современными поденками и стрекозами. Именно в это время была предпринята первая, но вполне успешная попытка освоения воздушного пространства. Поражают огромные размеры некоторых предстрекоз - размах их крыльев достигал 70-80 сантиметров, а длина тела - 30-40 сантиметров.
Слово "амфибии" означает в переводе с греческого языка "ведущие двойную жизнь" - земноводные. Действительно большинство представителей этой группы позвоночных животных часть своей жизни проводит в воде, а часть на суше. Лягушки, например, обычно откладывают икру в мелкие водоемы, из нее вылупляются личинки - головастики. Они дышат жабрами и являются типичными водными обитателями. Со временем, личинки сильно изменяются, у них появляются легкие, конечности - они выбираются на сушу и становятся взрослыми.

                                    Как я изучала этот вопрос

Для начала я решила узнать, что думают ребята моего класса о том, как же развивалась жизнь на Земле?! Для этого я запустила анкету, в которой был задан один насущный вопрос: "Как ты думаешь, как развивалась жизнь на Земле?"

Варианты ответов:

а) естественным путём, в связи с изменением климата и геофизических особенностей;

б) при помощи внешних сил, а так же инопланетных;

в) свой вариант.

Результаты я решила вывести с помощью диаграммы. И вот что получилось!

Из диаграммы видно, что ребята предпочли естественный способ появления  и развития жизни на Земле, это - 72, 7% от всего класса.

Но были и такие учащиеся, которые верят во вмешательство инопланетных сил в развитие жизни на Земле. И это - 18,2% от всех ребят.

Самым интересным было то, что 9,1% ребят от класса думают, вообще,  иначе! Были приведены примеры фантастического появления и развития жизни на земле и божественного. Ну, что ж! Успехов им в познании мира! А я уже знаю точно, как развивалась жизнь на Земле!!!!!!!

Это сложный геофизический и химический процесс, который длился миллионы лет и сейчас животный и растительный мир меняется на глазах.

Следующим этапом в моей работе было изучение материалов и предоставление ребятам данных и доказательств о развитии жизни на Земле. Доказательства были довольно убедительными.

        Полагают, что первоначально в земной атмосфере и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света, превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород. По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для которых он губителен, заняли бескислородные ниши.

         Если предположить, что в этот период все органические соединения находились в первичном океане Земли, то более сложные органические соединения могли образоваться на поверхности океана в виде тонкой пленки и на прогреваемом солнцем мелководье. Бескислородная среда облегчала синтез полимеров из неорганических соединений. Кислород как сильнейший окислитель разрушал бы возникающие молекулы. Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые вещества-катализаторы, которые способствуют возникновению или распаду молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие «первоэлементы жизни» — нуклеиновые кислоты, сложные полимерные вещества (состоящие из мономеров). Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех нуклеотидов, так называемый триплет нуклеиновой кислоты. На основе нуклеиновых кислот уже могут строиться белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией. Симбиоз нуклеиновых кислот образовал «молекулярно-генетические системы управления».

        Дальнейшее развитие живых организмов на нашей планете было распределено на два этапа: химическая эволюция и биохимическая эволюция. Это самый сложный и длительный процесс, в котором некоторые животные и растения не выжили, а те которые выжили, видоизменились, но по некоторым признакам можно определить, что данный представитель из прошлого. Как, например, черепаха и многие другие живые существа.

Литература

• http://ru.wikipedia.org 
• http://images.yandex.ru 
• http://www.darwin.museum.ru/dino/be_dino/vozn.htm 
• http://perunica.md8.ru/raznoe/336-otkuda-poyavilsya-na-zemle-chelovek.html 
• «Почему и потому» Энциклопедия для детей. М.: Росмен-Пресс,2005.
• Большая иллюстрированная энциклопедия. Изд.:Ридерз Дайджест, 2009.
• Материалы из книги Г. В. Трафимовой.«Секреты и диковинки окружающего мира».
• Материалы из интернета: http://www.darwin.museum.ru