Фанерозойский этап развития Земли

Фанерозойский эон начался 570 ±30 млн. лет назад, когда в результате эволюционного "взрыва" возникли разнообразные новые многоклеточные группы организмов, обладающие скелетом (моллюски, иглокожие, членистоногие и др.). Тогда возникли почти все типы существующих ныне беспозвоночных животных. Считается, что такое стало возможным, когда количество свободного кислорода в атмосфере достигло 1% (по мнению других 3%) от современного объема. Свободный кислород накопился в атмосфере в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов, в основном, сине-зеленых водорослей.

Фанерозой делится на 3 эры (от древних к молодым): палеозойская (древняя жизнь), мезозойская (средняя жизнь) и кайнозойская (молодая жизнь). Каждая эра, в свою очередь, делится на более мелкие временные единицы, получившие название периодов. Для каждого из периодов характерны определенные (руководящие) группы организмов, ископаемые остатки которых находят в осадочных породах, образовавшихся в соответствующие периоды.

Вопросы для самоконтроля.

1. Когда начался фанерозойский эон?
2. Что произошло на границе криптозоя и фанерозоя?
3. На какие эры (снизу вверх) делится фанерозой?

Палеозойская эра

Палеозойская эра включает в себя 6 периодов (от древних к молодым): кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный (карбоновый) и пермский. Нижние три периода объединяются под названием нижний палеозой, а верхние три – верхний палеозой. В нижнем палеозое имела развитие эпоха складчатости, получившая название каледонской складчатости. Она закончилась в силуре образованием складчатых гор, на месте существовавших тогда геосинклинальных прогибов. В верхнем палеозое получила развитие герцинская эпоха складчатости, которая также завершилась орогенезом (образованием гор). В палеозое произошло увеличении площади суши за счет формирования горных областей по краям древних платформ.

Возникшие в эти эпохи складчатости горные сооружения были со временем разрушены и явились фундаментом послепалеозойских молодых платформ. Типичным примером является Западно-Сибирская платформа. В конце палеозоя, располагаясь по краям древних платформ, фундаменты молодых платформ, возникшие в результате байкальской, каледонской и герцинской эпох складчатости, соединили их в единый суперматерик Пангея.

В органическом мире произошли в палеозое очень важные события, определившие дальнейшую эволюцию организмов. До силурийского периода жизнь развивалась исключительно в водных условиях. В конце силура первыми на сушу выбрались растения. Этому способствовала каледонская эпоха складчатости, которая привела к регрессии морей и образованию на месте дна морей заболоченных пространств. Самыми первыми растениями, вышедшими на сушу были псилофиты, обитавшие в полуводных условиях.

В ордовикский период появились первые позвоночные - бесчелюстные рыбообразные, а в силурийский период - первые рыбы, которые в девонский период получили широкое распространение. Девонский период в связи с этим иногда называют "веком рыб". Развитие рыб (двоякодышащих, кистеперых) привело к появлению в конце девона первых земноводных (амфибий) - стегоцефалов. В верхнем палеозое земноводные заняли на суше господствующее положение.

В каменноугольный период растения полностью завоевали сушу и были представлены лесами, состоящими из древовидных споровых растений - плауновидных, прапапоротников, членистостебельных. К этому периоду приурочено образование месторождений каменного угля, который и дал название этому периоду. С расцветом наземной растительности появляются многочисленные насекомые, достигают большого разнообразия земноводные, появляются первые пресмыкающиеся.

К концу пермского периода завершилась герцинская эпоха складчатости, которая привела к сокращению морей и увеличению площади суши. Пермский период характеризуется преимущественно аридными условиями. Эти факторы способствовали изменению фауны и флоры на рубеже палеозоя и мезозоя. Влаголюбивые споровые растения, господствовавшие в верхнем палеозое, сменяются менее прихотливыми голосеменными растениями. На суше преимущественное развитие получают пресмыкающиеся, сменившие земноводных. Многие морские группы организмов исчезают, например, вымирает до 90% брахиопод на уровне семейств, господствовавших в морях на протяжении всего верхнего палеозоя, но на смену им появляются новые.

Вопросы для самоконтроля.

1. На какие периоды (снизу вверх) делится палеозойская эра?

1. Какие периоды (снизу вверх) относятся к нижнему палеозою?
2. Как называется эпоха складчатости, приуроченная к нижнему палеозою?
3. Какие периоды (снизу вверх) относятся к верхнему палеозою?
4. Как называется эпоха складчатости, приуроченная к верхнему палеозою?
5. Как называется материк, образовавшийся в конце палеозоя?
6. Существовал ли Тихий океан в палеозое?
7. Какие организмы первыми выбрались на сушу?
8. Когда растения выбрались на сушу?
9. Когда появились первые позвоночные животные?
10. В какой период рыбы получили наибольшее развитие?
11. Когда появились первые земноводные?
12. В какое время земноводные заняли господствующее положение на суше?
13. Какие растения были развиты в каменноугольный период?
14. Какие полезные ископаемые образовались в каменноугольный период?
15. Когда появились первые пресмыкающиеся (рептилии)?
16. Какими природными условиями характеризуется пермский период?
17. Какой тип беспозвоночных животных господствовал в морях верхнего палеозоя?
18. Что произошло в органическом мире на границе палеозоя и мезозоя?

Мезозойская эра

Мезозойская эра включает в себя 3 периода (от древних к молодым): триасовый, юрский и меловой. Мезозойская эра является важнейшим этапом развития литосферы. Именно в это время закладываются многие структурные элементы литосферы, определяющие современное расположение континентов и океанов. В конце триасового периода происходит раскол существовавшего с конца палеозоя суперматерика Пангея на два материка: Лавразию в северном полушарии, соединявшую Евразию и Северную Америку, и Гондвану, которая объединяла Южную Америку, Африку, п-ов Индостан, Австралию и Антарктиду. Между Лавразией и Гондваной образовался на месте Средиземноморского складчатого пояса океан, получивший название Тетис.

Позже, в середине юрского периода происходит раскол Лавразии и Гондваны с образованием трещины (глубинного разлома) между Европой и Северной Америкой, между Африкой и Южной Америкой, которая постепенно расширялась и превратилась в Атлантический океан. Процесс распада Гондваны на Африку, Австралию, Антарктиду и Индостан с образованием Индийского океана был более сложным. Этот процесс носил длительный характер и не был одновременным. В конце своего путешествия, уже в кайнозойскую эру п-ов Индостан причленился к Азиатскому континенту.

В мезозое в разное время происходило закрытие геосинклинальных прогибов, заложенных в конце герцинской эпохи складчатости, с образованием складчатых горных систем. Это складкообразование с возникновением в разное время горных сооружений и проявлением гранитоидного магматизма объединяется под названием мезозойской эпохи складчатости. Особенно интенсивно она проявилась по периферии Тихого океана, где были созданы складчатые структуры Верхояно-Чукотской области, Корякского нагорья, Сихотэ-Алиня, Кордильер и др. В мезозое по краям материков Лавразии и Гондваны получили развитие новые геосинклинали. В океане Тетис сформировались геосинклинальные прогибы, давшие начало Средиземноморскому геосинклинальному (подвижному) поясу.

В эволюции органического мира в мезозое произошли очень важные события. После пермского периода, отличавшегося высокой сухостью, в мезозое происходит все большее увеличение влажности климата. С начала мезозоя наблюдается трансгрессия моря. В юрский период оказались затопленными большие участки древних и молодых платформ. Климат становится теплым и влажным. В мезозое наблюдается отчетливая климатическая дифференциация на три пояса: один экваториальный и два высокоширотных – северный и южный. Вымершие в конце перми, в основном, влаголюбивые древовидные споровые растения заменяются в мезозое папоротниками и голосеменными растениями, получившими широкое распространение и образовавшими леса. В лесах, возникших на заболоченных пространствах, происходило накопление органики, превратившаяся в последствие в угленосные залежи. В конце мезозойской эры, в меловой период появляются покрытосеменные растения, которые в кайнозойскую эру будут занимать господствующее положение.

В мире позвоночных животных также произошли крупные изменения. Господствовавших ранее земноводных сменили пресмыкающиеся или рептилии, появившиеся в конце верхнего палеозоя. Мезозой - это время абсолютного господства пресмыкающихся. Они доминировали на суше (динозавры – наземные ящеры), в воде (ихтиозавры и плезиозавры – водные ящеры) и в воздухе (птерозавры – летающие ящеры). В середине мезозоя появляются первые птицы (археоптерикс), размером с ворону, возникшие в результате эволюции летающих пресмыкающихся. Важным событием было появление в середине мезозоя млекопитающих, занимавших почти до конца мела подчиненное положение. Млекопитающие по отношению к пресмыкающимся являются более организованной группой позвоночных животных.

У морских беспозвоночных животных тоже произошли важные изменения. В результате эволюции произошла смена таксономических групп у простейших, иглокожих, мшанок, брахиопод и моллюсков. Распространенные в палеозое группы почти полностью исчезли в начале триаса и заменились новыми группами. Вместо брахиопод, которые господствовали весь верхний палеозой, на первое место выходят головоногие моллюски – аммониты и белемниты, достигают своего расцвета иглокожие – морские ежи и морские лилии. В мезозое среди морских позвоночных появляются костистые рыбы, которые в его конце приобретают господствующее положение.

К концу мезозоя наблюдается уменьшение разнообразия господствующих групп животных, а на рубеже мезозойской и кайнозойской эр происходит почти полное вымирание пресмыкающихся (рептилий), полное исчезновение очень широко распространенных в мезозойских морях аммонитов и белемнитов, а также других групп организмов, в том числе простейших.

Вопросы для самоконтроля.

1. На какие периоды (снизу вверх) делится мезозойская эра?
2. Как называется эпоха складчатости, приуроченная к мезозою?
3. Что произошло в конце триасового периода с Пангеей?
4. Что такое Тетис? Когда он образовался?
5. Когда и как образовался Атлантический океан?
6. Является ли п-ов Индостан частью Евроазиатской плиты?
7. Где наиболее интенсивно проявилась Мезозойская складчатость?
8. Какие горные складчатые структуры образовались в результате Мезозойской складчатости?
9. Где сформировались новые геосинклинальные прогибы в конце мезозоя?
10. Какого типа растения господствовали в мезозойскую эру?
11. Существовали ли в мезозое споровые растения?
12. Какой климат характерен для мезозоя?
13. Когда появились покрытосеменные растения?
14. Какие животные господствовали в мезозое на суше? В каком периоде они были наиболее разнообразны?
15. Когда появились первые птицы?
16. Когда появились млекопитающие?
17. Какие животные господствовали в морях мезозойской эры?
18. Когда появились костистые рыбы?
19. Что произошло на рубеже мезозоя и кайнозоя?

Кайнозойская эра

Кайнозойская эра представлена 3-мя периодами (от древних к молодым): палеогеновым, неогеновым и четвертичным. Кайнозой – это заключительный этап в развитии литосферы и органического мира. В этот этап происходили события, которые окончательно определили современное расположение материков и океанов. В палеогене еще существовал океан Тетис с геосинклинальными прогибами вдоль образовавшихся ранее материков Евразии и Африки. В неогене они вступили в заключительную орогеническую (горообразовательную) стадию своего развития, названную Альпийской складчатостью. В конце неогена образовалась вытянутая в широтном направлении молодая складчатая область, в которую входили горы Атлас, Пиренеи, Альпы, Апеннины, Карпаты, Кавказ, Гиндукуш, Памир, а также горы Малой Азии, Ирана и др. От некогда обширного океана Тетис остались впадины Средиземного, Черного и Каспийского морей.

К этому же времени относится формирование молодых складчатых горных систем по периферии Тихого океана. К ним принадлежат горы Камчатки и Анды, а также горные цепочки островных дуг: Алеутская, Курильская, Японская, Филиппинская, Новая Зеландия. Островные дуги вместе с глубоководными желобами, примыкающими к ним со стороны океана, и впадинами морей, которые они отделяют, образуют современные развивающиеся геосинклинали.

Такие грандиозные события отразились в расположении и очертаниях континентов. В начале палеогена Австралия еще составляла единый материк с Антарктидой и Южной Америкой. Только около 55 млн. лет назад произошло их разделение и смещение Австралии к северу. Эти же и последующие события привели к частичной изоляции Северного Ледовитого океана.

В самом конце неогена и начале четвертичного периода произошла активизация (усиление) тектонических движений, получившая название "новейшая тектоника" или "неотектоника". Новейшие тектонические движения проявились на всей Земле, создав практически все современные крупные формы рельефа на материках. Новейший тектонический этап привел к возникновению на материках обширных сводовых поднятий на месте ранее выровненных поверхностей, сложенных разновозрастными складчатыми структурами байкальской, каледонской, герцинской и не успевшими еще совсем разрушиться складчатыми структурами мезозойской складчатости. При этом происходило разрывание древних складчатых структур с образованием разломов, по которым перемещались блоки (глыбы) пород. Так возникли складчато-глыбовые горные системы Кольского п-ова, Урала, Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Тибета, Центральной Азии, Становой хребет и др. Наряду с этим возникли протяженные системы разломов, которые образовали рифтовые зоны суши, такие, как Восточно-Африканская и Байкальская рифтовые зоны. Кроме этого новейшие тектонические движения усилили (активизировали) горообразовательные процессы в подвижных зонах планеты.

В настоящее время происходят современные тектонические движения, которые обнаруживаются высокоточными инструментальными наблюдениями на Земле и из космоса. Эти наблюдения показывают, что медленные (вековые) тектонические движения обычно составляют миллиметры (максимально не более 3 см), а быстрые (при землетрясениях) - десятки сантиметров (максимально до нескольких метров). Так, например, в 1906 г. при землетрясении в Сан-Франциско сдвиговое (горизонтальное) смещение по разлому Сан-Андреас (Калифорния, США) составило более 6 м.

Вызванные новейшими тектоническими движениями, обширные гористые поднятия суши, изменившие очертания материков, а также увеличение площади суши, и расположение континентов привели к климатической контрастности и общему похолоданию Земли. Климат в палеогене и неогене был теплее современного, но признаки глобального похолодания уже прослеживались. В южном полушарии 38 и 12 млн. лет назад наблюдаются два похолодания. Второе похолодание вызвало возникновение ледяного щита в Антарктиде, существующего поныне. В северном полушарии в конце неогена также наблюдается резкое похолодание, вызвавшее возникновение ледяного щита в Гренландии. Но эти похолодания носили еще региональный характер. В четвертичном периоде похолодания были уже глобальными. Покровное оледенение охватывало огромные территории на континентах северного полушария, но не было постоянным. Похолодания сменялись потеплениями, вызывающими таяние и отступание ледников. Во время покровных оледенений изымалось из круговорота огромное количество воды. Это приводило к понижению уровня Мирового океана, а потепление наоборот вызывало повышение его уровня. Такие климатические изменения сказывались на эволюции органического мира.

В кайнозойскую эру в растительном царстве господствуют покрытосеменные (цветковые) растения, которые оттеснили голосеменные (хвойные) растения на второй план. Особо надо выделить возникновение травянистых покрытосеменных растений, оказавших огромное влияние на эволюцию травоядных животных и насекомых. Голосеменные растения, господствовавшие в мезозое, не смогли выработать такую морфологическую форму, как трава. Травы приспособились к самым разным условиям существования и размножения, например, к многолетней мерзлоте, недостатку влаги, засолению почв, короткому периоду вегетации.

Среди позвоночных животных в кайнозое наблюдается полное господство млекопитающих и птиц. Среди млекопитающих ведущее место занимают грызуны, связанные в своем развитии с травянистыми покрытосеменными растениями. Ведущее же место среди животных принадлежит беспозвоночным, где самым обширным типом являются членистоногие, среди которых выделяются насекомые, составляющие 75% видового разнообразия членистоногих. Таким образом, в кайнозое среди животных суши наблюдается расцвет насекомых и грызунов, который существует и поныне.

Особо надо выделить появление в начале кайнозойской эры такого отряда млекопитающих, как приматы, из которых в неогеновом периоде в результате длительной эволюции выделились человекообразные обезьяны. Дальнейшая эволюция человекообразных обезьян привела к появлению в конце неогена (около 5 млн. лет назад) сначала первых примитивных людей, а потом (около 40 тыс. лет назад) и Homo sapiens (человека разумного).

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие периоды (снизу вверх) входят в кайнозойскую эру?
2. Как называется эпоха складчатости в кайнозойскую эру? Какие горы образовались в эту эпоху складчатости?
3. Что произошло с океаном Тетис?
4. Что такое «новейшая тектоника (неотектоника)», в чем ее суть?
5. Как проявляются современные тектонические движения?
6. Какие структурные элементы рельефа относятся к современным геосинклиналям?
7. Когда возник ледяной щит Антарктиды? С чем связано его возникновение?
8. Что такое покровное оледенение?
9. Что происходит с уровнем Мирового океана во время глобальных похолоданий и потеплений?
10. Какие растения господствуют в кайнозое?
11. Какие позвоночные животные господствуют на суше в кайнозое?
12. Какой тип беспозвоночных животных господствует на суше в кайнозое?
13. Когда появился отряд приматов?

6.2.4. Геохронологическая шкала.

Геохронология или геологическое летосчисление – это временная последовательность геологических событий, происходивших в результате формирования горных пород, слагающих литосферу. Выделяют относительную и абсолютную геохронологию.

Относительная геохронология заключается в определении относительного возраста слоев пород по отношению друг к другу. Для этого используются стратиграфический и палеонтологический методы определения относительного возраста. Стратиграфический[22] метод используется для установления последовательности залегания слоев осадочных пород, слагающих отдельные участки земной коры. При нормальном залегании каждый вышележащий слой является более молодым по отношению к нижележащему слою. Палеонтологический[23] метод заключается в определении относительного возраста слоев осадочных пород по сохранившимся в них ископаемым остаткам организмов (окаменелостям) или следам их жизнедеятельности. Развитие органического мира происходит от простых ко все более сложным организмам. Каждому отрезку времени развития жизни на Земле соответствуют определенные организмы. Поэтому разные осадочные породы, возникшие в одно время, содержат одинаковые ископаемые остатки организмов (окаменелости) и если в разных уголках земного шара находят одни и те же окаменелости, то это означает, что слои, в которых их нашли, образовались в одно и то же время.

Усилиями многих поколений геологов и палеонтологов разных стран была определена общая последовательность накопления слоев осадочных пород в земной коре, которую назвали стратиграфической шкалой. В 1881г. на 2-м Международном геологическом конгрессе в Болонье (Италия) была утверждена сводная стратиграфическая шкала для всего земного шара, в которой устанавливалась строгая соподчиненность (иерархия) выделенных до этого стратиграфических подразделений и соответствующих им единиц времени: эра, период и более мелкие единицы. Так родилась международная геохронологическая шкала, которая в дальнейшем уточнялась и дополнялась. Но время, отводимое в ней геохронологическим подразделениям (эрам и периодам) было относительным (примерным), а не абсолютным (точным). Положение изменилось с открытием в начале ХХ в. радиоактивности.

Абсолютная геохронология базируется на радиоактивном распаде химических элементов, происходящем с постоянной скоростью. По содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах пород рассчитывается их возраст. Обычно для этого используются радиоактивные долгоживущие элементы, как, например, уран и торий, а также радиоактивные изотопы других химических элементов. На основании определений абсолютного возраста пород в 1938 г. была предложена первая абсолютная геохронологическая шкала фанерозоя, которая в последствие неоднократно уточнялась. Позднее была определена и геохронология докембрия (криптозоя). Современная геохронологическая шкала в упрощенном виде приведена в табл. 6.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что такое геохронология?
2. В чем заключается относительная геохронология?
3. Какие методы используются для определения относительного возраста?

4. На чем базируется абсолютная геохронология?

5. Перечислите эоны, эры, периоды (снизу вверх) и главные события геохронологической шкалы.

Таблица 6.

Геохронологическая шкала

Продолжение табл. 6

Ф А Н Е Р О З О Й С К И Й	П А Л Е О З О Й С К А Я	Пермский (45)	P	Завершение герцинской складчатости. Образование Пангеи. Сухой климат. Преобладание континентальных условий. Вымирание отдельных групп земноводных. Усиление роли голосеменных растений.
Каменноугольный (65)	C	Начало герцинской складчатости. Теплый и влажный климат. Расцвет споровых растений (плауновидных, прапапоротников и членистостебельных). Появление голосеменных растений. Расцвет насекомых и земноводных. Господство в море брахиопод. Появление первых пресмыкающихся.
Девонский (55)	D	Расцвет рыб. Выход животных на сушу. Появление в конце девона первых земноводных (стегоцефалов). Развитие споровых растений. В морях расцвет брахиопод.
Силурийский (35)	S	Завершение в конце периода каледонской складчатости. Появление первых рыб. Выход растений на сушу.
Ордовикский (65)	O	Начало каледонской складчатости. Появление первых позвоночных (бесчелюстных рыбообразных). Развитие морских беспозвоночных животных и сине-зеленых водорослей.
Кембрийский (75)	Є	Завершение в начале периода байкальской складчатости. Появление на рубеже протерозоя и кембрия разнообразных групп беспозвоночных организмов, обладающих минеральным скелетом (трилобиты, моллюски, брахиоподы и др.). Формирование почти всех типов животных.

570 ±30 млн. лет

Продолжение табл. 6