Методы эволюционных исследований

Дальнейшие ископаемые останки  первых многоклеточных встречаются  уже после оледенения. В то время  океаны населяли такие животные как сприггина (Spriggina) — червеобразные животные, имевшие головной и задний концы. Такие животные, возможно, стали предками современных животных^[22].

Палеопротерозой

Основная статья: Палеопротерозой

Палеопротерозо́й — геологическая эра, часть протерозоя, начавшаяся 2,5 миллиарда лет назад и окончившаяся 1,6 миллиарда лет назад. В это время наступает первая стабилизация континентов. В это время также эволюционировали цианобактерии — тип бактерий, использующих биохимический процесс фотосинтеза для производства энергии икислорода.

Важнейшее событие раннего палеопротерозоя — кислородная катастрофа. До значительного повышения содержания кислорода в атмосфере почти все существующие формы жизни были анаэробами, то есть обмен веществ в живых формах зависел от форм клеточного дыхания, которые не требовали кислорода. Доступ кислорода в больших количествах губителен для большинства анаэробных бактерий, поэтому в это время большая часть живых организмов на Земле исчезла. Оставшиеся формы жизни были либо невосприимчивы к окислению и губительному воздействию кислорода, либо проводили свой жизненный цикл в среде, лишенной кислорода.

Мезопротерозой

Основная статья: Мезопротерозой

Мезопротерозо́й — геологическая эра, часть протерозоя, начавшаяся 1,6 миллиарда лет назад и окончившаяся 1 миллиард лет назад.

Неопротерозой

Основная статья: Неопротерозой

Неопротерозой, англ. Neoproterozoic Era — геохронологическая эра (последняя эра протерозоя), начавшаяся 1000 млн лет назад и завершившаяся 542 млн лет назад.

С геологической точки зрения характеризуется  распадом древнего суперконтинента Родиния как минимум на 8 фрагментов, в связи с чем прекращает существование древний суперокеан Мировия. Во время криогения наступило самое масштабное оледенение Земли — льды достигали экватора (Земля-снежок).

К позднему неопротерозою (Эдиакарий) относятся древнейшие ископаемые останки живых организмов, так как именно в это время у живых организмов начинает вырабатываться некое подобие твёрдой оболочки или скелета.

Фанерозой

Основная статья: Фанерозой

Фанерозойский эон (др.-греч. φανερός ζωή — «явная жизнь») начался примерно 543 млн лет назад и продолжается в наше время. В фанерозое появлялись и вымирали самые причудливые создания, в том числе гигантские насекомые и динозавры.

Докембрий

Фанерозой

Эон

Палеозой

Мезозой

Кайнозой

Эра

Кембрий

Ордо  вик

Сил  ур

Девон

Карбон

Пермь

Триас

Юра

Мел

Палео  ген

Нео  ген

П-д

4570

541

485,4

443,4

419,2

358,9

298,9

252,2

201,3

145,0

66,0

23,03

млн  лет  ←

2,588

▲

▲

▲

▲

▲

▲

Палеозойская эра

Основная статья: Палеозой

В начале палеозоя (греч. πᾰλαιός — древний, греч. ζωή — жизнь) появились животные с твёрдым наружным скелетом. В образованиях этой эры встречается множество окаменевших останков таких животных.

Кембрийский период (543—490 млн лет назад)

Реконструкция Haikouichthys ercaicunensis

Основная статья: Кембрийский период

В кембрийском периоде внезапно появляется огромное разнообразие живых  организмов — предков нынешних представителей многих подразделений животного царства (в отложениях предшествующих кембрию останки таких организмов отсутствуют). Это внезапное вгеологическом масштабе событие, но в реальности длившееся миллионы лет, известно в науке как кембрийский взрыв^[23].

Ископаемые останки животных кембрийского периода находят довольно часто  и по всему миру. В начале кембрийского периода (примерно 540 млн лет назад) у некоторых групп животных появляется сложно устроенный глаз^[24][25][26]. Появление этого органа было огромным эволюционным шагом — теперь животные могли видеть окружающий их мир. Так, жертвы теперь могли видеть охотников, а охотники — своих жертв^[27].

В кембрийском периоде на суше жизнь  не существовала. Но океаны были густо  населены беспозвоночными, например, губками, трилобитами^[28],аномалокарами^[29]. Время от времени огромные подводные оползни погребали сообщества морских существ под тоннами ила. Благодаря этим оползням мы можем наглядно представить себе, каким причудливым был животный мир кембрийского периода, ведь в иле прекрасно сохранились в виде окаменелостей даже нежные мягкотелые животные.

В морях позднего кембрийского периода  основными группами животных были членистоногие, иглокожие и моллюски. Но самым важным обитателем морей того времени было бесчелюстное существо хайкоуихтис — у него кроме глаз развился примитивный позвоночник^[30][31][32].

Ордовикский период (490—443 млн лет назад)

Основная статья: Ордовикский период

 
Во время ордовика суша оставалась не обжитой, за исключением лишайников, которые первыми из растений стали жить на суше. Но основная жизнь развивалась довольно активно в морях.

Основными обитателями ордовикских  морей были членистоногие, такие как мегалограпт. Они могли ненадолго выходить на сушу, чтобы отложить икру. Но были и другие обитатели, например, представитель класса головоногих ортокон камерацер.

Позвоночные животные в ордовике сформировались ещё не до конца. В морях плавали  потомки хайкоуихтиса, у которых  имелось образование, напоминающее позвоночник.

Так же в морях ордовикского периода  жили представители кишечнополостных, иглокожих, кораллов, губок и других беспозвоночных.

Силурийский период (443—417 млн лет назад)

Реконструкция куксонии —сосудистого растения, одним из первых ступившего на сушу.

Основная статья: Силурийский период

В силуре на сушу выходят некоторые  растения, к примеру, куксонии (Coocsonia), которые достигали в высоту не более 10 см, и некоторые виды лишайников. У некоторых членистоногих развились примитивные лёгкие, позволявшие им дышать атмосферным воздухом, например, ракоскорпионбронтоскорпио мог находиться на суше в течение четырёх часов.

В морях спустя миллионы лет формируются  огромные коралловые рифы, где находили себе убежище мелкие ракообразные и  плеченогие. В этом периоде членистоногие (артроподы) становятся ещё больше, например, ракоскорпион птериготус мог достигать 2,5 метров в длину, однако, он был слишком крупным, чтобы выползать на сушу.

В силурийских морях появляются окончательно сформировавшиеся позвоночные  животные. В отличие от артроподов, у позвоночных имелся костный  хребет, позволявший им лучше маневрировать  под водой. У позвоночного цефаласписа, например так же развились сенсорные органы, которые генерировали особое магнитное поле, позволявшее ему ощущать окружающую среду. Так же у цефаласписа развился примитивный мозг, позволявший животному запоминать некоторые события.

Девонский период (417—354 млн лет назад)

Основная статья: Девонский период

Отпечаток Аrchaeopteris hibernica.

В девоне жизнь продолжает активно  развиваться на суше и в море. Появляются первые примитивные леса, состоящие в основном из древнейших примитивных древовидных папоротников археоптерисов (Archaeopteris), которые произрастали в основном по берегам рек и озёр^[33].

Основная жизнь в раннем девоне была представлена в основном членистобрюхими^[34] и многоножками, которые дышали всей поверхностью тела и жили в очень влажных местах. Однако, к концу девона у древних артроподов появляется хитиновый панцирь, сокращается число сегментов тела, четвёртая пара лап превращается в усики и челюсти, у некоторых также развились крылья. Так появилась новая эволюционная ветвь — насекомые, которая смогла освоить самые разнообразные уголки планеты.

В середине девона на сушу ступили  первые амфибии (например, гинерпетон, ихтиостега). Они не могли жить вдали от воды, так как их кожа была ещё очень тонка и незащищена от пересыхания. К тому же, амфибии могли размножаться только при помощи воды — икринками. Вне воды потомство амфибии погибло бы: икру иссушило бы солнце, ведь она не защищена никакой оболочкой, кроме тонкой плёнки^[35].

У рыб развились челюсти, позволявшие  им ловить быстро плавающих жертв. Они  стали стремительно увеличиваться  в размерах. Уже к концу девона в морях появились первые костные  рыбы, такие как гигантская хищная гинерия. Однако самыми грозными обитателями девонских морей были представители группы плакодерм, такие как дунклеостей и динихтис, достигавшие в длину 8-10 метров^[36][37].

Каменноугольный период (354—290 млн лет назад)

Реконструкция протерогиринуса.

Реконструкция петролакозавра.

Основная статья: Каменноугольный период

В каменноугольном периоде почти  на всей планете климат был жаркий и влажный. В болотистых лесах  того времени росли преимущественно  хвощи, древовидные папоротники  и гигантские лепидодендроны, достигавшие в высоту от 10 до 35 метров, и в диаметре ствола — до одного метра^[38].

Фауна была представлена огромным количеством  существ. Обилие тепла, влаги и кислорода  способствовало увеличению размера  членистоногих, так, например, артроплевра могла достигать 2,5 метров в длину^[39], а громадная стрекоза меганевра — 75 см в размахе крыльев^[40].

Такие условия способствовали и  процветанию амфибий. Они (например, протерогиринус) заняли все прибрежные области обитания, практически окончательно вытеснив двоякодышащих^[41] и кистепёрых^[42]. В каменноугольном периоде амфибии дали началорептилиям^[43]. Первые рептилии были очень маленькими животными, напоминавшими современных ящериц, например, длинапетролакозавра не превышала 40 сантиметров в длину. Рептилии могли откладывать яйца на суше — это было большим эволюционным шагом, к тому же их кожа была защищена плотной чешуёй, защищавшей кожу животного от высыхания, а значит, они могли спокойно уходить далеко от воды. Наличие таких приспособительных особенностей и определило их дальнейший эволюционный успех в качестве наземных животных^[44].

В морях каменноугольного периода  также было множество форм жизни. Акулы и костные рыбы (предки большинства  современных рыб) доминировали в  толще воды, а морское дно покрывали  многочисленные коралловые рифы, тянущиеся на многие километры вдоль побережий древних материков.

Конец карбона, примерно 290 млн лет назад, ознаменовал длительный ледниковый период, окончившийся в начале перми. Ледники медленно подбирались к экватору с севера и юга. Многие животные и растения не смогли приспособиться к таким климатическим условиям и вскоре вымерли.

Пермский  период (290—248 млн лет назад)

Основная статья: Пермский период

 
Из-за ледникового периода в конце  карбона в пермском периоде климат стал прохладнее и суше. Пышные тропические  леса, болота сменили бескрайние пустыни  и засушлиые равнины^[45]. В таких условиях росли только самые стойкие растения — папоротники и примитивные хвойные.

Реконструкция Edaphosaurus pogonias

Реконструкция Dimetrodon loomisi

Вследствие исчезновения болот  резко сократилась численность  амфибий, так как они могли  жить только рядом с водой (например, амфибия-рептилиоморф сеймурия^[46]). Место амфибий заняли рептилии, так как они были хорошо приспособлены к жизни в сухом климате. Рептилии стали быстро увеличиваться в размере и численности, им удалось расселиться по всей суше, они дали начало таким крупным наземным животным, как пеликозавры(например, диметродоны^[47] и эдафозавры^[48]). Из-за холодного климата у таких рептилий развился парус, который помогал им регулировать температуру тела^[49].

Реконструкция российского Scutosaurus karpinskii

Реконструкция горгонопса иностранцевии

В эпоху поздней перми сложился единый суперконтинент — Пангея^[50]. В местах с особенно сухим и жарким климатом стало образовываться всё больше пустынь. В это время пеликозавры дали начало терапсидам — звероподобным ящерам^[51][52][53]. Они отличались от своих предков прежде всего тем, что имели отличное от них строение зубов; во-вторых эта группа имела гладкие кожные покровы (в процессе эволюции чешуя у них так и не развилась); в-третьих у некоторых представителей этой группы развились вибриссы (а позже и шёрстный покров). Отряд терапсид включал как кровожадных хищников (например,горгонопсы), так и роющих растительноядных животных (например, дииктодона^[54]). Помимо терапсид на суше обитали и представители семейства парейазавров, например, покрытый толстой бронёй скутозавр^[55].

К концу пермского периода климат стал намного более сухим, что  привело к сокращению площади  прибрежных зон с густой растительностью  и увеличению площади пустынь. В  результате из-за недостатка жизненного пространства, корма и кислорода, вырабатываемого растениями, многие виды животных и растений вымерли. Это  эволюционное событие получило название массового пермского вымиранияв процессе которого вымерло 95 % всех живых существ. Учёные до сих пор спорят о причинах этого вымирания, и выдвигают некоторые гипотезы:

1. Падение одного или нескольких метеоритов, либо столкновение Земли с астероидом диаметром в несколько десятков километров (одним из доказательств этой теории служит наличие 500-километрового кратера в районе Земли Уилкса^[56][57][58];
2. Усиление вулканической активности;
3. Внезапный выброс метана со дна моря;
4. Излияние траппов (базальтов), вначале относительно небольших Эмейшаньских траппов около 260 млн лет назад, затем колоссальных Сибирских траппов 251 млн лет назад^[59]. С этим могли быть связаны вулканическая зима, парниковый эффект из-за выброса вулканических газов и другие климатические изменения, повлиявшие на биосферу^[60][61].