Jordens historie omfatter de vigtigste begivenheder og de vigtigste stadier i udviklingen af planeten Jorden fra det øjeblik den blev dannet til i dag. [1] [2] Næsten enhver gren af naturvidenskaben har bidraget til forståelsen af store begivenheder i Jordens fortid. Jordens alder er omkring en tredjedel af universets alder . I løbet af denne periode fandt et stort antal biologiske og geologiske ændringer sted.
Jorden blev dannet for omkring 4,567 milliarder år siden [3] ved tilvækst fra den protoplanetariske skive , en skiveformet masse af gas, støv tilbage fra dannelsen af Solen, som gav anledning til Solsystemet . Vulkanudgasning skabte en uratmosfære, men den havde næsten ingen ilt og ville have været giftig for mennesker og det moderne liv generelt. Det meste af Jorden var smeltet på grund af aktiv vulkanisme og hyppige kollisioner med andre rumobjekter. Det antages, at en af disse store kollisioner førte til hældningen af Jordens akse og dannelsen af Månen . Over tid ophørte sådanne kosmiske bombardementer, hvilket tillod planeten at afkøle og danne en solid skorpe . Vandet leveret til planeten af kometer og asteroider kondenseres til skyer og oceaner. Jorden blev beboelig, og dens tidligste former berigede atmosfæren med ilt . I mindst den første milliard år eksisterede liv på Jorden i små og mikroskopiske former. For omkring 580 millioner år siden opstod komplekst flercellet liv, og i den kambriske periode oplevede det en proces med hurtig diversificering til de fleste større phyla. For omkring seks millioner år siden splittede homininlinjen sig fra hominiderne , hvilket førte til chimpansernes udseende og senere til det moderne menneske .
Siden dens dannelse har der konstant fundet biologiske og geologiske ændringer sted på vores planet. Organismer udvikler sig konstant , antager nye former eller dør som reaktion på en planet i konstant forandring. Processen med pladetektonik spiller en vigtig rolle i udformningen af jordens oceaner og kontinenter og det liv, de rummer. Biosfæren har til gengæld haft en betydelig indflydelse på atmosfæren og andre abiotiske forhold på planeten, såsom dannelsen af ozonlaget , spredningen af ilt og skabelsen af jord. Selvom mennesker ikke er i stand til at opfatte dette på grund af deres relativt korte levetid, er disse ændringer i gang og vil fortsætte i de næste adskillige milliarder år.
Jordens historie i kronologisk rækkefølge, organiseret i en tabel, er kendt som den geokronologiske tidslinje . Skalaen er opdelt i intervaller baseret på stratigrafisk analyse [4] .
Millioner af år
Standardmodellen for dannelsen af solsystemet (inklusive Jorden) er soltågehypotesen . [5] Ifølge denne teori blev solsystemet dannet af en stor roterende sky af interstellart støv og gas kaldet soltågen. Det bestod af brint og helium , skabt kort efter Big Bang for 13,7 milliarder år siden, og tungere grundstoffer, der blev udstødt af supernovaer . For omkring 4,5 milliarder år siden begyndte tågen at skrumpe, muligvis forårsaget af chokbølgen fra en nærliggende supernova. [6] Chokbølgen kunne også være blevet til ved drejningen af tågen. Da skyen begyndte at accelerere, fladede dens vinkelmomentum, tyngdekraft og inerti den ud til en protoplanetarisk skive vinkelret på dens rotationsakse. Som et resultat af kollisioner af store fragmenter med hinanden begyndte der at dannes protoplaneter, der kredsede om centrum af tågen [7] .
Stoffet i centrum af tågen, uden at have et stort vinkelmomentum, komprimeret og opvarmet, som et resultat af hvilket den nukleare fusion af brint til helium begyndte. Efter en endnu større sammentrækning blussede T Tauri-stjernen op og blev til Solen. I mellemtiden forårsagede tyngdekraften i det ydre område af tågen en kondensationsproces omkring tæthedsforstyrrelsen og støvpartikler, og resten af den protoplanetariske skive begyndte at adskilles i ringe. I en proces kendt som tilvækst klæber støvpartikler og affald sammen til større fragmenter og danner planeter [7] . Jorden blev således dannet for omkring 4,54 milliarder år siden (med en fejl på 1%) [8] [9] [10] [11] . Denne proces blev stort set afsluttet inden for 10-20 millioner år. [12] Solvinden fra den nydannede T Tauri-stjerne har ryddet meget af stoffet på skiven, der endnu ikke er kondenseret til større kroppe. Den samme proces vil producere tilvækstskiver omkring stort set alle nydannede stjerner i universet, nogle af disse stjerner vil erhverve planeter. [13]
Proto-Jorden udvidede sig ved tilvækst, mens dens overflade var varm nok til at smelte tunge, siderofile elementer . Metaller , der har en højere densitet end silikater , sank ned i jordens indre. Denne jernkatastrofe primitiv kappe og en metallisk kerne kun 10 millioner år efter, at Jorden begyndte at dannes, hvilket producerede Jordens lagdelte struktur og dannede magnetfelt . [14] Den første Jords atmosfære fanget fra soltågen bestod af soltågens lette ( atmofile ) elementer, hovedsageligt brint og helium. Kombinationen af solvinden og den høje overfladetemperatur på den nydannede planet førte til tab af en del af atmosfæren, som følge heraf, at procentdelen af disse grundstoffer til tungere grundstoffer i atmosfæren i øjeblikket er lavere end i det ydre rum. [15] .
Jordens geologiske historie er en sekvens af begivenheder i udviklingen af Jorden som en planet: fra dannelsen af klipper, fremkomsten og ødelæggelsen af landformer, sænkningen af land under vand, havets tilbagetrækning, istiden, til dyrs og planters fremkomst og forsvinden og andre begivenheder i den geokronologiske tidsskala . Det blev hovedsageligt skabt på grundlag af undersøgelsen af planetens klippelag ( stratigrafi ).
I starten var Jorden smeltet og rødglødende på grund af stærk vulkanisme og hyppig kollision med andre kroppe. Men i sidste ende afkøles det ydre lag af planeten og bliver til jordskorpen . Lidt senere, ifølge en version, som et resultat af en tangentiel kollision med et himmellegeme , på størrelse med Mars og en masse på omkring 10% af jorden, blev Månen dannet . Som et resultat blev det meste af stoffet fra det ramte objekt og en del af stoffet i jordens kappe slynget ud i kredsløb nær Jorden. Proto-månen samlede sig fra disse fragmenter og begyndte at kredse med en radius på omkring 60.000 km. Som et resultat af påvirkningen fik Jorden en kraftig stigning i rotationshastigheden, hvilket gjorde en omdrejning på 5 timer og en mærkbar hældning af rotationsaksen. Afgasning og vulkansk aktivitet skabte den første atmosfære på Jorden. Kondensering af vanddamp, såvel som is fra kometer , der kolliderer med Jorden , dannede havene.
I hundreder af millioner af år har planetens overflade konstant ændret sig, kontinenter er blevet dannet og brudt op. De vandrede hen over overfladen , nogle gange smeltede de sammen og dannede et superkontinent . For cirka 750 millioner år siden begyndte superkontinentet Rodinia , det tidligst kendte, at gå i opløsning. Senere, for 600 til 540 millioner år siden, dannede kontinenterne Pannotia og til sidst Pangea , som brød op for 180 millioner år siden.
Den moderne istid begyndte omkring 40 mya og blev derefter intensiveret i slutningen af Pliocæn . De polære områder har siden gennemgået gentagne cyklusser af istid og smeltning, gentaget hvert 40.-100.000 år. Den sidste istid i den nuværende istid sluttede for omkring 10.000 år siden.
Jordens alder er den tid , der er gået siden dannelsen af Jorden som et selvstændigt planetlegeme. Ifølge moderne videnskabelige data er Jordens alder 4,54 milliarder år (4,54⋅109 år ± 1%) [ 10] [16] [17] . Disse data er baseret på radiometrisk datering af alderen på meteoritprøver ( kondritter ) dannet før dannelsen af planeterne [18] og svarer til alderen på de ældste jord- og måneprøver.
Efter den videnskabelige revolution og udviklingen af metoder til radiometrisk aldersdatering viste det sig, at mange mineralprøver var over en milliard år gamle. De ældste fundet indtil videre er små zirkonkrystaller fra Jack Hills i det vestlige Australien – deres alder er mindst 4404 millioner år. [19] [20] [21] Baseret på en sammenligning af Solens og andre stjerners masse og lysstyrke, blev det konkluderet, at solsystemet ikke kan være meget ældre end disse krystaller. Calcium- og aluminiumrige knuder fundet i meteoritter er de ældste kendte eksemplarer, der er dannet i solsystemet: de er 4567 millioner år gamle, [22] [23] hvilket gør det muligt at fastslå solsystemets alder og en øvre bundet til Jordens alder. Der er en hypotese om, at dannelsen af Jorden begyndte kort efter dannelsen af calcium-aluminium-knuder og meteoritter. Da det nøjagtige tidspunkt for dannelsen af Jorden ikke kendes, og forskellige modeller giver uoverensstemmelser fra flere millioner til 100 millioner år, er den nøjagtige alder af planeten svær at bestemme. Derudover er det vanskeligt at bestemme den absolut nøjagtige alder af de ældste sten, der kommer til jordens overflade, da de er sammensat af mineraler i forskellige aldre.
Historien om livet på Jorden begyndte med fremkomsten af det første levende væsen - for 3,7 milliarder år siden - og fortsætter den dag i dag. Lighederne mellem alle organismer indikerer tilstedeværelsen af en fælles forfader , som alle andre levende væsener stammer fra [24] .
Cyanobakterielle måtter og archaea var den dominerende livsform i begyndelsen af den arkæiske eon og var et stort evolutionært skridt på det tidspunkt [25] . Iltfotosyntese , som opstod for omkring 2500 millioner år siden, førte til sidst til iltningen af atmosfæren , som begyndte for omkring 2400 millioner år siden [26] . Det tidligste bevis på eukaryoter går tilbage til 1850 millioner år siden, selvom det kan have vist sig tidligere - eukaryot diversificering accelererede, da de begyndte at bruge ilt i stofskiftet . Senere, for omkring 1700 millioner år siden, begyndte flercellede organismer at dukke op med differentierede celler for at udføre specialiserede funktioner [27] .
For cirka 1200 millioner år siden dukkede de første alger op , og allerede for cirka 450 millioner år siden de første højere planter [28] . Hvirvelløse dyr dukkede op i Ediacaran-perioden [29] og hvirveldyr dukkede op for omkring 525 millioner år siden under den kambriske eksplosion [30] .
I løbet af den permiske periode var store hvirveldyr domineret af synapsider , pattedyrenes mulige forfædre [31] , men begivenhederne i forbindelse med Perm-udryddelsen (251 millioner år siden) ødelagde 96% af alle marine arter og 70% af terrestriske hvirveldyrarter, herunder synapsider [32] [33] . I løbet af genopretningsperioden efter denne katastrofe blev arkosaurer de mest almindelige terrestriske hvirveldyr og fordrevne terapeuter i det midterste trias [34] . I slutningen af Trias gav archosaurer anledning til dinosaurer , der dominerede i Jura- og Kridtperioden [35] . Pattedyrenes forfædre var på det tidspunkt små insektædende dyr [36] . Efter Kridt-Paleogen-udryddelsen for 65 millioner år siden uddøde alle dinosaurer [37] og efterlod en evolutionær gren, der stammede fra dem - fugle . Derefter begyndte pattedyr hurtigt at stige i størrelse og mangfoldighed , da næsten ingen nu konkurrerede med dem [38] . Sådanne masseudryddelser kan have accelereret evolutionen ved at tillade nye grupper af organismer at diversificere [39] .
Fossiler viser, at blomstrende planter dukkede op i det tidlige kridttid (130 millioner år siden) og sandsynligvis hjalp bestøvende insekter med at udvikle sig . Sociale insekter dukkede op omkring samme tid som blomstrende planter. Selvom de kun optager en lille del af insekternes "stamtavle", udgør de i øjeblikket mere end halvdelen af deres samlede antal.
Mennesker er blandt de første primater , der gik oprejst for omkring 6 millioner år siden. Selvom hjernestørrelsen på deres forfædre var sammenlignelig med den for andre hominider , såsom chimpanser , begyndte den at stige for 3 millioner år siden.
Den første æon i Jordens historie, Catarchean, begynder med dannelsen af Jorden og fortsætter indtil den arkæiske æon for 3,8 milliarder år siden. [2] :145 De ældste sten fundet på Jorden dateres tilbage til omkring 4,0 Ga, og den ældste detritale zirkonkrystal i sten er omkring 4,4 Ga, [40] [41] [42] kort efter dannelsen af jordskorpen og Jorden selv. Den gigantiske nedslagshypotes for dannelsen af Månen siger, at kort efter dannelsen af den oprindelige skorpe kolliderede proto-Jorden med en mindre protoplanet, hvilket resulterede i, at en del af kappen og skorpen blev slynget ud i rummet, og Månen blev oprettet. [43] [44] [45]
Ved at bruge metoden til at tælle kratere på andre himmellegemer kan det konkluderes, at perioden med intenst nedslag fra meteoritter, kaldet det sene tunge bombardement , var for omkring 4,1 milliarder år siden, og sluttede for omkring 3,8 milliarder år siden, kl. afslutningen på Catarchean. [46] Derudover var der kraftig vulkanisme på grund af den store varmeflux og geotermiske gradient. [47] Imidlertid viste undersøgelser af 4,4 Ga zircon detritalkrystaller, at de var kommet i kontakt med flydende vand, hvilket tyder på, at planeten allerede havde oceaner og have på det tidspunkt. [40]
Ved begyndelsen af det arkæiske område var Jorden blevet meget kold. De fleste moderne livsformer ville ikke have været i stand til at overleve i en uratmosfære, der manglede ilt og et ozonlag. Imidlertid menes det oprindelige liv at have udviklet sig i begyndelsen af det arkæiske liv, med et kandidat-fossil dateret til omkring 3,5 Ga. [48] Nogle videnskabsmænd mener endda, at livet kan være begyndt så tidligt som i Catarchean, så tidligt som for 4,4 milliarder år siden, muligvis bevaret i den sene periode med kraftigt bombardement i hydrotermiske åbninger under jordens overflade. [49]
Jordens relativt store naturlige satellit, Månen, er større i forhold til sin planet end nogen anden satellit i solsystemet. [ca. 1] Under Apollo -programmet blev sten bragt til Jorden fra Månens overflade. Radiometrisk datering af disse klipper har vist, at Månen er 4,53 ± 0,01 milliarder år gammel, [52] og opstod mindst 30 millioner år efter, at solsystemet blev dannet. [53] Nye beviser tyder på, at Månen blev dannet endnu senere, for 4,48 ± 0,02 milliarder år siden, eller 70-110 millioner år efter solsystemets oprindelse. [54]
Teorier om Månens dannelse bør forklare dens sene dannelse, såvel som følgende fakta. For det første har Månen en lav tæthed (3,3 gange vands, sammenlignet med Jordens 5,5 [55] ) og en lille metallisk kerne. For det andet er der praktisk talt intet vand eller andre flygtige stoffer på Månen. For det tredje har Jorden og Månen de samme isotopiske signaturer af ilt (den relative overflod af iltisotoper). Af de teorier, der er blevet foreslået for at forklare disse kendsgerninger, er kun én blevet bredt accepteret: Den gigantiske nedslagshypotese antyder, at Månen blev til som et resultat af et objekt på størrelse med Mars , der ramte proto-Jorden i et bliksende nedslag. [1] :256 [56] [57]
Kollisionen af dette objekt, undertiden kaldet Theia , [53] med Jorden frigav omkring 100 millioner gange mere energi end det stød, der forårsagede udryddelsen af dinosaurerne. Dette var nok til at fordampe nogle af Jordens ydre lag og smelte begge legemer. [56] [1] :256 En del af kappen blev kastet ud i kredsløb om Jorden. Denne hypotese forudsiger, hvorfor Månen blev berøvet metallisk materiale [58] og forklarer dens usædvanlige sammensætning. [59] Stof, der kastes i kredsløb om Jorden, kunne kondensere til et enkelt legeme inden for et par uger. Under påvirkning af sin egen tyngdekraft fik det udstødte materiale en sfærisk form, og Månen blev dannet. [60]
Mantelkonvektion proces, der driver pladetektonikken i dag, er resultatetvarmestrømmen fra Jordens indre til dens overflade. [61] :2 Det involverer skabelsen af solide tektoniske plader ved midterhavets højdedrag . Disse plader eroderes ved subduktion ind i kappen i subduktionszoner . I begyndelsen af det arkæiske område (ca. 3,0 Ga) var kappen meget varmere, end den er i dag, sandsynligvis omkring 1600°C, [62] :82 dvs. konvektion i kappen var hurtigere. Derfor må en proces, der ligner moderne pladetektonik, også være sket hurtigere. Det er sandsynligt, at der under Catarchean og Archean var flere subduktionszoner, og derfor var de tektoniske plader mindre. [1] :258
Den oprindelige skorpe, der dannedes på Jordens overflade med den første størkning, forsvandt fuldstændig på grund af denne hurtige pladetektonik i Katarchae og den intense påvirkning af det sene tunge bombardement. Det menes dog at have haft en basaltisk sammensætning, ligesom havskorpen i dag, fordi skorpedifferentiering endnu ikke havde fundet sted. [1] :258 De første store områder med kontinental skorpe , som er produktet af let-elementdifferentiering som følge af delvis smeltning i den nedre skorpe, dukkede op i slutningen af Catarchean, omkring 4,0 Ga. Det, der er tilbage af disse første små kontinenter, kaldes kratoner . Disse dele af den sene katarkæiske og tidlige arkæiske skorpe danner de kerner, som kontinenter er vokset omkring i dag. [63]
De ældste sten på Jorden findes i den nordamerikanske kraton i Canada. Disse er tonalitter omkring 4,0 milliarder år gamle. De har spor af eksponering for høje temperaturer, såvel som sedimentære korn, der blev afrundet af erosion, mens de bevægede sig gennem vandet, hvilket er bevis på eksistensen af floder og have på det tidspunkt. [64] Kratonerne består hovedsageligt af to alternerende typer terraner . De første såkaldte grønstensbælter består af lavgradige metamorfoserede sedimentære bjergarter. Disse "grønne klipper" ligner de aflejringer, der i dag findes i havgrave over subduktionszonen. Af denne grund betragtes grønne klipper nogle gange som bevis på subduktion i det arkæiske område. Den anden type er et kompleks af sure magmatiske bjergarter. Disse bjergarter er hovedsageligt af typen tonalit , trondhjemit eller granodiorit , der i sammensætning ligner granit (derfor kaldes sådanne terraner TTG-terraner). TTG-komplekserne betragtes som levn fra den første kontinentale skorpe, dannet som følge af delvis smeltning i basalter. [65] :Kapitel 5
Det siges ofte, at Jorden havde tre atmosfærer. Den første atmosfære, der blev fanget fra soltågen, bestod af soltågens lette (atmofile) elementer, hovedsageligt brint og helium. Kombinationen af solvinden og jordens varme førte til tabet af atmosfæren med det resultat, at atmosfæren i øjeblikket indeholder relativt færre af disse grundstoffer sammenlignet med det ydre rum [15] . Den anden atmosfære blev dannet som følge af kollisionen og efterfølgende vulkansk aktivitet. Denne atmosfære havde mange drivhusgasser, men lidt ilt [1] :256 . Endelig opstod en tredje iltrig atmosfære, da bakterier begyndte at producere ilt for omkring 2,8 milliarder år siden [66] :83-84,116-117 .
I tidlige modeller af dannelsen af atmosfæren og havet blev den anden atmosfære dannet som et resultat af afgasning af flygtige stoffer fra Jordens indre. Det anses nu for at være mere sandsynligt, at mange af de flygtige stoffer blev produceret under tilvækst ved en proces kendt som kollisionsafgasning , hvor kolliderende legemer fordamper ved sammenstød. Derfor begyndte havet og atmosfæren at dannes, så snart Jorden blev dannet [67] . Den nye atmosfære indeholdt sandsynligvis vanddamp, kuldioxid, nitrogen og små mængder af andre gasser [68] .
Planetesimal i en afstand på 1 astronomisk enhed (AU), er afstanden mellem Jorden fra Solen muligvis ikke befordrende for eksistensen af vand på Jorden, fordi soltågen var for varm til is, og det ville tage for lang tid for sten at hydrere til vanddamp [67] [69] . Vand skal være blevet leveret af meteoritter fra det ydre asteroidebælte og nogle store planetariske embryoner mere end 2,5 AU væk. e. [67] [70] Kometer kan også have bidraget. Selvom de fleste kometer i dag kredser længere fra Solen end Neptun, viser computersimuleringer, at de oprindeligt var en meget mere almindelig forekomst i det indre solsystem [64] :130-132 .
Efterhånden som planeten afkølede, dannedes der skyer. Regn skabte havene. Nylige beviser tyder på, at havene kan være begyndt at dannes så tidligt som for 4,4 milliarder år siden [40] . Ved begyndelsen af det arkæiske område havde de allerede dækket Jorden. Denne tidlige dannelse har været svær at forklare på grund af et problem kendt som det svage unge solparadoks . Stjerner bliver lysere, efterhånden som de ældes, og under dannelsen af Jorden udsendte Solen kun 70 % af sin nuværende energi. Mange modeller forudsiger, at Jorden ville være dækket af is [71] [67] . Løsningen er formentlig, at der var nok kuldioxid og metan i atmosfæren til at skabe en drivhuseffekt. Vulkaner producerede kuldioxid, og tidlige mikrober producerede metan. En anden drivhusgas, ammoniak, blev udsendt af vulkaner, men blev hurtigt ødelagt af ultraviolet stråling [66] :83 .
En af grundene til interessen for den tidlige atmosfære og hav er, at de danner betingelserne for livets opståen. Der er mange modeller, men lidt enighed om, hvordan liv opstod fra ikke-levende kemikalier. Kemiske systemer, der er blevet skabt i laboratorier, halter stadig bagefter minimumskompleksiteten for en levende organisme. [72] [73]
Det første skridt i livets fremkomst kan have været kemiske reaktioner, der skaber mange af de simple organiske forbindelser , herunder nukleinsyrer og aminosyrer , som er livets byggesten. Et eksperiment af Stanley Miller og Harold Urey i 1953 viste, at sådanne molekyler kunne dannes i en atmosfære mættet med vand, metan, ammoniak og brint ved hjælp af en elektrisk gnist, der efterligner effekten af lyn. [74] Selvom sammensætningen af Jordens atmosfære sandsynligvis afveg fra den, Miller og Urey brugte, lykkedes det også efterfølgende eksperimenter med en mere realistisk sammensætning at syntetisere organiske molekyler. [75] For nylig har computersimuleringer vist, at organiske molekyler kunne være dannet i den protoplanetariske skive før Jordens dannelse. [76]
Det næste trin i livets oprindelse kan afgøres af mindst et af tre mulige udgangspunkter: selvreproduktion - en organismes evne til at producere afkom meget lig den selv; metabolisme - evnen til at fodre og genoprette sig selv; og cellemembraner — som tillader mad at blive indtaget og affald at blive udskilt, men forhindrer uønskede stoffer i at trænge ind. [77]
Afspilning først: RNA-verdenSelv de simpleste medlemmer af nutidens tre livsdomæner bruger DNA til at skrive deres "opskrifter" ind i genetisk hukommelse, og et komplekst sæt RNA- og proteinmolekyler til at "læse" disse instruktioner og bruge dem til at vokse, vedligeholde og reproducere sig selv.
Opdagelsen af, at visse typer RNA-molekyler, kaldet ribozymer , kan katalysere både selvreplikation og proteinkonstruktion, førte til den hypotese, at tidlige livsformer udelukkende var baseret på RNA. [78] De kunne danne en RNA-verden, der var individer, ikke arter , og mutationer og horisontale genoverførsler ville betyde, at afkommet i hver generation højst sandsynligt ville have forskellige genomer end deres forældres. [79] RNA blev senere erstattet af DNA, som er mere stabilt, og derfor kan der opbygges længere genomer, hvilket udvider rækken af muligheder, som en enkelt organisme kan have. [80] Ribozymer forbliver hovedkomponenterne i ribosomet , den moderne celles "proteinfabrik". [81]
På trods af det faktum, at korte selvreplikerende RNA-molekyler blev kunstigt opnået i laboratoriet, [82] opstod der tvivl om, at ikke-biologisk RNA-syntese er mulig i naturen. [83] [84] [85] De første ribozymer kan være blevet dannet ud fra de simpleste nukleinsyrer, såsom , TNA og GNA , senere ville blive erstattet af RNA [86] [87] Andre do-RNA-replikatorer er også blevet foreslået, herunder krystaller [88] :150 og endda kvantesystemer. [89]
I 2003 blev det foreslået, at et porøst bundfald af metalsulfider ville lette RNA-syntese ved temperaturer omkring 100 °C og havbundstryk nær hydrotermiske åbninger. I denne hypotese vil lipidmembraner dukke op som den sidste af cellens hovedkomponenter, og indtil da vil protoceller være begrænset til at bruge porer. [90]
Metabolism First: The Iron-Sulfur WorldEn anden mangeårig hypotese er, at det første liv består af proteinmolekyler. Aminosyrer, byggestenene i proteiner, syntetiseres let under plausible præbiotiske forhold, ligesom små peptider (polymerer af aminosyrer), der danner gode katalysatorer. [91] :295–297 En række eksperimenter siden 1997 har vist, at aminosyrer og peptider kan dannes i nærvær af kulilte og hydrogensulfid med jernsulfid og nikkelsulfid som katalysatorer. De fleste trin for at skabe dem kræver en temperatur på omkring 100°C og moderat tryk, selvom et trin kræver 250°C og et tryk svarende til det, der findes 7 km under jorden. selvopretholdende proteinsyntese have fundet sted nær hydrotermiske[92]
Vanskeligheden med stofskiftet som første skridt er at finde en måde, hvorpå organismer kan udvikle sig. Ude af stand til at reproducere sig selv, skal aggregationer af molekyler have "sammensatte genomer" (tællere af molekylære arter i aggregeringer) som et mål for naturlig selektion. Nylige modeller viser dog, at et sådant system ikke kan udvikle sig som reaktion på naturlig udvælgelse. [93]
Membrane First: The Lipid WorldDet er blevet foreslået, at det måske første vigtige skridt var dobbeltvæggede "bobler" af lipider , som dem, der danner de ydre membraner af celler. [94] Eksperimenter, der simulerede forholdene på den tidlige Jord, demonstrerede dannelsen af lipider, og at de spontant kan danne selvreplikerende "bobler" af dobbeltvæggede liposomer . Selvom de grundlæggende ikke er informationsbærere som nukleinsyrer, kan de være genstand for naturlig selektion gennem hele deres liv og reproduktion. Efterfølgende kan nukleinsyrer, såsom RNA, lettere dannes inde i liposomerne, end hvis de var udenfor. [95]
LerteoriNogle lerarter, især montmorillonit , har egenskaber, der gør dem plausible acceleratorer for fremkomsten af RNA-verdenen: de vokser ved selvreplikation af deres krystalstruktur og er underlagt en analog af naturlig udvælgelse (som "sten"-ler, som vokser hurtigere i et bestemt miljø og hurtigt bliver dominerende), og kan også katalysere dannelsen af RNA-molekyler. [96] Selvom denne idé ikke har opnået videnskabelig konsensus, har den stadig aktive tilhængere. [97] :150-158 [88]
Forskning i 2003 viste, at montmorillonit også kan fremskynde omdannelsen af fedtsyrer til bobler, og at bobler kan indkapsle RNA tilsat ler. Ved at absorbere yderligere lipider kan blærerne vokse og dele sig. Lignende processer kan have hjulpet med dannelsen af de første celler. [98]
En lignende hypotese præsenterer selvreplikerende jernrige lerarter som forløbere for nukleotider, lipider og aminosyrer. [99]
Sidste fælles forfaderUd af mange forskellige protoceller menes kun én afstamning at have overlevet. Tilgængelige data indikerer, at den fylogenetiske Last Universal Common Ancestor (LUCA) levede i begyndelsen af den arkæiske eon, muligvis 3,5 Ga eller tidligere. [100] [101] Denne LUCA-celle er forfaderen til alle moderne levende ting på Jorden. Det var sandsynligvis en prokaryot , der besad en cellemembran og sandsynligvis ribosomer, men ingen kerne eller membranorganel såsom mitokondrier eller kloroplaster. Som alle moderne celler brugte den DNA som sin genetiske kode, RNA til at overføre information og syntesen af proteiner og enzymer til at katalysere reaktioner. Nogle videnskabsmænd mener, at i stedet for en enkelt organisme, der var den sidste universelle fælles forfader, var der populationer af organismer, der udvekslede gener ved hjælp af horisontal genoverførsel . [100]
Proterozoikum varede fra 2,5 milliarder til 542 millioner år siden. [2] :130 I denne periode voksede kratonerne til kontinenter af moderne størrelse. Den vigtigste ændring var udseendet af en iltrig atmosfære. Livet har fundet vej fra prokaryoter til eukaryoter og flercellede former. Ifølge en af de udbredte hypoteser fandt flere stærke istider sted i Proterozoikum, kaldet Snowball Earth . Efter den sidste sneboldjord for omkring 600 millioner år siden accelererer udviklingen af livet på Jorden. For omkring 580 millioner år siden ( Ediacaran biota ) blev betingelserne for den kambriske eksplosion dannet .
De første celler optog energi og mad fra omgivelserne omkring dem. De brugte fermentering , nedbrydning af mere komplekse forbindelser til mindre komplekse forbindelser med mindre energi, og brugte den frigivne energi til at vokse og reproducere. Fermentering kan kun forekomme i et anaerobt (iltfrit) miljø. Fremkomsten af fotosyntese gjorde det muligt for cellerne at producere deres egen mad. [102] :377
Det meste af det liv, der dækker Jordens overflade, afhænger direkte eller indirekte af fotosyntese. Den mest almindelige form, iltfotosyntese, omdanner kuldioxid, vand og sollys til mad. Denne proces omdanner sollysenergi til energirige molekyler såsom ATP , som derefter giver energi til at lave sukker. For at levere elektroner ud i cirkulationen udvindes brint fra vandet og kasserer ilt som et biprodukt. [103] Nogle organismer, herunder lilla bakterier og grønne svovlbakterier , bruger en form for iltfri fotosyntese. I stedet for brint udvinder disse organismer elektrondonorer fra vandet , såsom svovlbrinte , svovl og jern . Sådanne organismer er for det meste begrænset til at leve i ekstreme miljøer såsom varme kilder og hydrotermiske åbninger. [102] :379-382 [104]
De enkleste anoxiske former dukkede op for omkring 3,8 milliarder år siden, kort efter livets fremkomst. Tidspunktet for forekomsten af iltfotosyntese er mere kontroversielt, det dukkede bestemt op for omkring 2,4 milliarder år siden, men nogle forskere skubber tidspunktet for dets fremkomst tilbage til 3,2 milliarder år. [103] Senere "steg den globale produktivitet sandsynligvis med mindst to eller tre størrelsesordener." [105] [106] De ældste rester af iltproducerende livsformer er fossile stromatolitter . [105] [106] [107]
For det første blev den frigivne ilt bundet af kalksten, jern og andre mineraler. Oxideret jern optræder som et rødt lag i geologiske og jernformationer Disse lag blev dannet i overflod i den sideriske periode (mellem 2500 og 2300 Ma) [2] . Når de fleste af de frie mineraler er blevet oxideret, begynder oxygen endelig at ophobes i atmosfæren. Selvom hver celle kun producerer en lille mængde ilt, omdanner det kombinerede stofskifte i mange celler Jordens atmosfære til dens nuværende tilstand over en længere periode. Det var den tredje jordatmosfære. [108] :50–51 [66] :83–84,116–117
Under påvirkning af ultraviolet stråling omdannes noget af ilten til ozon, som opsamles i et lag nær toppen af atmosfæren. Ozonlaget absorberer meget af den ultraviolette stråling, der engang frit passerede gennem atmosfæren. Dette gjorde det muligt for celler at kolonisere havoverflader og til sidst lande. Uden ozonlaget ville ultraviolet stråling bombardere land og hav og forårsage uholdbare niveauer af mutationer i celler. [109] [64] :219-220
Fotosyntese producerede en anden vigtig effekt. Ilt var giftigt, og mange livsformer på Jorden døde sandsynligvis ud, da iltniveauet steg i vejret i det, der er kendt som iltkatastrofen. Resistente former har overlevet og trives, og nogle har udviklet evnen til at bruge ilt, hvilket øger deres stofskifte og får mere energi fra den samme mængde mad. [109]
Som et resultat af naturlig evolution gav Solen mere og mere lys i det arkæiske og proterozoikum, Solens lysstyrke stiger med 6% for hver milliard år. [64] :165 Som et resultat begyndte Jorden at modtage mere varme fra Solen i Proterozoikum. Jorden varmer dog ikke op. I stedet viser geologiske optegnelser, at Jorden afkølede betydeligt under den tidlige Proterozoikum. Glaciale aflejringer fundet i Sydafrika går tilbage til 2,2 Ga, med palæomagnetiske målinger, der indikerer deres position i Ækvator -regionen . Således kan istiden kendt som Huronian-glaciationen have været global. Nogle videnskabsmænd antyder, at denne og efterfølgende proterozoiske istider var så alvorlige, at planeten var fuldstændig frosset fra polerne til ækvator. Denne hypotese kaldes Snowball Earth. [110]
En istid for omkring 2,3 milliarder år siden kunne være forårsaget af en stigning i koncentrationen af ilt i atmosfæren, hvilket førte til et fald i metan (CH 4 ) i atmosfæren. Metan er en stærk drivhusgas, men reagerer med ilt og danner CO 2 , en mindre effektiv drivhusgas. [64] :172 Når fri ilt dukkede op i atmosfæren, kunne koncentrationen af metan falde kraftigt, hvilket var nok til at bekæmpe effekten af øget varmestrøm fra Solen. [111]
Moderne taksonomi klassificerer livet i tre domæner. Timingen af disse domæner er usikker. Bakterier var sandsynligvis de første, der adskilte sig fra andre livsformer (nogle gange kaldet Neomura ), men denne antagelse kan diskuteres. Kort efter, for 2 milliarder år siden [112] delte Neomura sig op i arkæer og eukaryoter. Eukaryote celler (eukaryoter) er større og mere komplekse end prokaryote celler (bakterier og archaea), og oprindelsen af denne kompleksitet er først nu ved at blive kendt.
Omtrent på samme tid dukkede den første proto-mitokondrie op. En bakteriecelle relateret til moderne Rickettsia , [113] som som følge af evolutionen fik muligheden for iltstofskifte , gik ind i en stor prokaryot celle, som manglede denne mulighed. Måske forsøgte en stor celle at fordøje en mindre, men mislykkedes (måske skyldes dette udviklingen af beskyttelse hos offeret). Den mindre celle kan have forsøgt at parasitere den større. Under alle omstændigheder overlevede den mindre celle i den større. Ved hjælp af ilt omsætter den affald fra den store celle og producerer mere energi. Noget af denne overskydende energi returneres til værten. Den mindre celle formerer sig inde i den større. Snart udviklede der sig en stabil symbiose mellem de store og små celler i den. Med tiden erhvervede værtscellen nogle af den mindre celles gener, og de to arter blev afhængige af hinanden: den store celle kan ikke eksistere uden den energi, som den lille celle producerer, som igen ikke kan overleve uden de materialer, som den store leverer. celle. Hele cellen betragtes nu som en enkelt organisme , og små celler klassificeres som organeller og kaldes mitokondrier . [114]
Et lignende tilfælde opstod, da en fotosyntetisk cyanobakterie [115] invaderede en stor heterotrof celle og blev en kloroplast . [108] :60–61 [116] :536–539 Sandsynligvis som et resultat af disse ændringer blev en linje af celler, der var i stand til fotosyntese, adskilt fra andre eukaryoter for mere end 1 milliard år siden. Der var formentlig flere sådanne inklusionsbegivenheder. Ud over disse veletablerede endosymbiotiske teorier om den cellulære oprindelse af mitokondrien og chloroplasten, er der teorier om, at celler har invaderet peroxisomer , spiroketter i cilia og flageller , og at muligvis DNA-vira har invaderet cellekernen , [117] , [ 117] 118] selvom ingen af dem ikke er blevet bredt accepteret. [119]
Arkæer, bakterier og eukaryoter fortsætter med at stige i mangfoldighed og bliver mere komplekse og bedre tilpasset deres miljø. Hvert domæne er gentagne gange opdelt i flere slægter, men man ved kun lidt om arkæernes og bakteriernes historie. Omkring 1,1 Ga dannedes superkontinentet Rodinia . [120] [121] Linjerne af planter, dyr og svampe gik i opløsning, selvom de stadig eksisterede som enkeltceller. Nogle af dem levede i kolonier, og efterhånden begyndte en arbejdsdeling at finde sted, for eksempel begyndte perifere celler at udføre roller, der var anderledes end dem, der blev udført af interne celler. Selvom forskellen mellem en koloni med specialiserede celler og en flercellet organisme ikke altid er klar, dukkede de første flercellede planter op for omkring 1 milliard år siden [122] , sandsynligvis grønne alger. [123] Måske for omkring 900 millioner år siden [116] :488 dukkede de første flercellede dyr op.
I begyndelsen lignede de sandsynligvis moderne svampe , som har totipotente celler, der lader sig samle igen, når organismen ødelægges. [116] :483-487 Når arbejdsdelingen i alle linjer af flercellede organismer er afsluttet, bliver cellerne mere specialiserede og mere afhængige af hinanden, den isolerede celle dør.
Efter at teorien om pladetektonik blev etableret omkring 1960, begyndte geologer at rekonstruere kontinenternes bevægelser og positioner i fortiden. Dette viste sig at være ret nemt at gøre indtil for en periode på 250 millioner år siden, hvor alle kontinenterne blev slået sammen til superkontinentet Pangea . Når man rekonstruerer tidligere epoker, er det ikke muligt at stole på den åbenlyse lighed mellem kystlinjer eller havskorpens alder, men kun på geologiske observationer og palæomagnetiske data. [64] :95
Der har været perioder gennem Jordens historie, hvor kontinentale masser er gået sammen for at danne et superkontinent . Derefter brød superkontinentet op, og de nye kontinenter divergerede. Denne gentagelse af tektoniske begivenheder kaldes Wilson-cyklussen . Jo længere tilbage i tiden, jo sværere er det at fortolke dataene. Det er i hvert fald klart, at for omkring 1000-830 millioner år siden var de fleste af de kontinentale masser forenet til superkontinentet Rodinia. [124] Rodinia er ikke det første superkontinent. Det dannede ~1,0 Ga ved tilvækst og kollision af fragmenter fra opløsningen af et ældre superkontinent kaldet Nuna eller Colombia, som dannede 2,0-1,8 Ga. [125] [126] Det betyder, at en proces med pladetektonik svarende til nutidens sandsynligvis også var aktiv i Proterozoikum.
Efter Rodiniums sammenbrud for omkring 800 millioner år siden, er det muligt, at kontinenterne genforenes for omkring 550 millioner år siden. Det hypotetiske superkontinent omtales nogle gange som Pannotia eller Vendia. Bevis på dette er den kontinentale kollisionsfase kendt som den panafrikanske orogeni, som samlede de kontinentale masser af det nuværende Afrika, Sydamerika, Antarktis og Australien. Det er dog højst sandsynligt, at sammenlægningen af kontinentale masser ikke var fuldstændig, da kontinentet kaldet Laurentia (omtrent, det nuværende Nordamerika) allerede var begyndt at bryde op for omkring 610 millioner år siden. I det mindste er der sikkerhed for, at ved slutningen af Proterozoikum var de vigtigste kontinentale masser placeret omkring sydpolen. [127]
I slutningen af Proterozoikum var der mindst to perioder med global istid af Jorden, så alvorlig, at havets overflade kan have været fuldstændig frossen. Dette skete omkring 710 og 640 Ma, ved Cryogeny . [128] Disse alvorlige istider er sværere at forklare end den tidlige proterozoiske sneboldjord. De fleste palæoklimatologer mener, at kolde perioder var forbundet med dannelsen af Rodinia-superkontinentet. Da Rodinia lå ved ækvator, steg hastigheden af kemisk forvitring, og kuldioxid (CO 2 ) blev fjernet fra atmosfæren. Fordi CO 2 er en vigtig drivhusgas, er klimaet afkølet rundt om i verden. Ligeledes under Snowball Earth var meget af den kontinentale overflade dækket af permafrost, hvilket igen reducerede kemisk forvitring, hvilket førte til slutningen af istiden. En alternativ hypotese er, at nok kuldioxid blev frigivet ved vulkansk aktivitet til at forårsage en drivhuseffekt og øge de globale temperaturer. [129] Omtrent på samme tid var der en stigning i vulkansk aktivitet som følge af sammenbruddet af Rodinia.
Cryogenius blev efterfulgt af Ediacaran-perioden, som er karakteriseret ved den hurtige udvikling af nye flercellede livsformer. [130] Hvorvidt der er en sammenhæng mellem afslutningen af de globale istider og stigningen i mangfoldigheden af liv er ikke klart, men denne tilfældighed ser ikke ud til at være tilfældig. De nye livsformer, kaldet Ediacaran-biotaen , var større og mere forskelligartede end nogensinde. Selvom taksonomien for de fleste af livsformer af Ediacaran-biotaen er uklar, var nogle af dem forfædre til moderne arter. [131] En vigtig udvikling var fremkomsten af muskel- og nerveceller. Ingen af Ediacaran-fossilerne havde hårde kropsdele såsom skeletter. De dukkede først op på grænsen mellem Proterozoikum og Phanerozoikum eller Ediakara og Kambrium.
Ediacaran biotaEdiacaran biota eller vendian biota er en fauna af fossile organismer, der beboede Jorden i Ediacaran-perioden (ca. 635-542 millioner år siden).
De boede alle i havet. De fleste af dem adskiller sig skarpt fra alle andre i øjeblikket kendte levende væsner og er mystiske, bløde, for det meste fastsiddende organismer med en rørformet (og normalt forgrenet) struktur. I henhold til deres form er de opdelt i radialt symmetriske (skiveformet, poseformede) og bilateralt symmetriske med et skift (svarende til madrasser, trægrene, fjer). Den fælles betegnelse "Vendobionts" [132] er blevet foreslået for sådanne skabninger ; men deres systematiske position er stadig uklar. Ifølge mange palæontologer [133] er de flercellede dyr , men de tilhører typer , der er fuldstændig uddøde og ikke har efterladt efterkommere. I dette tilfælde er de blandt de ældste flercellede skabninger fundet (se også den kambriske eksplosion ).
På den anden side er nogle af de senere repræsentanter for Ediacaran-biotaen ( Kimberella , Cloudina ) ikke som resten og er sandsynligvis primitive bløddyr og polychaeter . Men graden af deres forhold til vendobionter er ukendt.
Alle repræsentanter for Ediacaran-biotaen ser meget mere primitive ud sammenlignet med dyr fra den næste kambriske periode ; men forsøg på blandt dem at finde forfædrene til de fleste typer kambriske dyr (leddyr, hvirveldyr, coelenterater osv.) har endnu ikke været succesfulde.
Repræsentanter for Ediacaran-biotaen dukkede op kort efter smeltningen af omfattende gletsjere i slutningen af Cryogenian , men blev først udbredt senere, for omkring 580 millioner år siden. De døde næsten samtidig med begyndelsen af den kambriske eksplosion , hvis dyr tilsyneladende erstattede Ediacaran-biotaen. Men lejlighedsvis findes fossiler, der ligner Ediacaran, selv op til midten af Kambrium (510-500 millioner år siden) - men disse er i bedste fald kun levn fra engang blomstrende økosystemer [134] .
Phanerozoikum er den vigtigste periode for eksistensen af liv på Jorden. Den består af tre epoker: Palæozoikum , Mesozoikum og Cenozoikum . [4] Dette er en tid, hvor flercellede livsformer diversificerede sig betydeligt til næsten alle organismer, der kendes i dag. [135]
Palæozoikum-æraen (som betyder: æraen med gamle livsformer) var den første og længste æra af Phanerozoikum, der varede fra 542 til 251 millioner år. [4] Under palæozoikum dukkede mange moderne grupper af levende væsner op. Livet koloniserede jorden, først planter, derefter dyr. Livet udviklede sig normalt langsomt. Til tider er der dog pludselige tilsynekomster af nye arter eller masseudryddelser. Disse udbrud af evolution udløses ofte af uventede ændringer i miljøet som følge af naturkatastrofer som vulkansk aktivitet, meteoritpåvirkninger eller klimaændringer.
De kontinenter, der blev dannet efter opløsningen af kontinenterne Pannotia og Rodinia i slutningen af Proterozoikum, samles langsomt igen under Palæozoikum. Dette vil i sidste ende føre til faser af bjergbygning og vil skabe Pangea-superkontinentet i slutningen af Paleozoikum.
I den kambriske periode (542-488 millioner år) steg livets udviklingshastighed, registreret i fossile rester. [4] Den pludselige fremkomst af mange nye arter, typer, former i denne periode kaldes den kambriske eksplosion. Stigningen i biodiversitet under den kambriske eksplosion var uden fortilfælde og er hverken set før eller siden. [64] :229 I betragtning af at formerne for Ediacaran-livet stadig var ret primitive og ikke så modtagelige for moderne systematik, var alle moderne typer allerede til stede i slutningen af det kambriske liv. Udviklingen af hårde kropsdele såsom skaller , skeletter eller exoskeletter hos dyr såsom bløddyr , pighuder , crinoider og leddyr (den bedst kendte gruppe af leddyr fra den nedre palæozoikum er trilobitter ) gjorde bevarelsen og fossiliseringen af sådanne livsformer lettere end hos deres proterozoiske forfædre. . Af denne grund ved man meget mere om livet efter det kambriske end om ældre perioder. Nogle af disse kambriske grupper kan forekomme komplekse og adskiller sig væsentligt fra det moderne liv, såsom Anomalocaris og Haikouichthys .
De første hvirveldyr dukkede op i Kambrium , inklusive de første fisk . [116] :357 Et væsen, der kunne have været forfaderen til fisken, eller sandsynligvis nært beslægtet med den, var Pikaia . Hun havde en primitiv notokord, en struktur, der kan være blevet til en rygsøjle . Den første fisk med kæber ( kæber ) dukkede op i ordovicium. Koloniseringen af nye nicher førte til en stigning i kroppens størrelse. I begyndelsen af palæozoikum dukkede der således store fisk op, som den gigantiske placoderm Dunkleosteus , der kunne blive op til 7 meter i længden.
Mangfoldigheden af livsformer er ikke steget yderligere på grund af en række masseudryddelser, der er defineret af udbredte biostratigrafiske enheder kaldet biomerer. [136] Efter hver udryddelseshændelse var hyldeområderne beboet af lignende livsformer, som måske ikke har udviklet sig så vellykket andre steder. [137] Ved slutningen af Kambrium nåede trilobitter deres største mangfoldighed og dominerede næsten alle fossile samlinger. [138] :34 Grænsen mellem Kambrium og Ordovicium (den næste periode, 488-444 Ma) er ikke forbundet med kendte større udryddelser. [139] :3
Palæozoikum tektonik, palæogeografi og klimaI slutningen af Proterozoikum brød superkontinentet Pannotia fra hinanden i flere mindre kontinenter , Laurentia , Baltica , Sibirien og Gondwana . [140] I den periode, hvor kontinenterne bevæger sig fra hinanden, dannes der mere oceanisk skorpe som følge af vulkansk aktivitet. Fordi ung vulkanskorpe er relativt varm og mindre tæt end ældre oceanisk skorpe, vil havbunden stige i sådanne perioder. Dette får havniveauet til at stige. I den første halvdel af palæozoikum lå store områder af kontinenterne således under havoverfladen.
Klimaet i den tidlige palæozoikum var varmere end det moderne, men i slutningen af Ordovicium var der en kort istid, hvor sydpolen, hvor det enorme kontinent Gondwana lå, var dækket af gletschere. Spor af istid i denne periode kan kun findes på resterne af Gondwana. Under istiden i det sene ordovicium skete adskillige masseudryddelser, der fik mange brachiopoder , trilobitter, bryozoer og koraller til at forsvinde. Disse marine arter kunne sandsynligvis ikke klare faldet i havvandstemperaturen. [141] Efter deres udryddelse dukkede mere forskelligartede og bedre tilpassede nye arter op. De fyldte nicher efterladt af uddøde arter.
Mellem 450 og 400 Ma, under den kaledonske orogeny, kolliderede kontinenterne Laurentia og Baltica og dannede Laurasia (også kendt som Euroamerica). [142] Spor af bjergbælter, der er et resultat af denne kollision, kan findes i Skandinavien, Skotland og de nordlige Appalacher. I den devonske periode (416-359 Ma) [4] begyndte Gondwana og Sibirien at bevæge sig mod Laurasia. Kollisionen af Sibirien og Laurasia resulterede i dannelsen af Uralbjergene , kollisionen mellem Gondwana og Laurasia kaldes den variske eller hercyniske orogeni i Europa og Allegheny orogeny i Nordamerika. Den sidste fase fandt sted i karbonperioden (359-299 Ma) [4] og førte til dannelsen af det sidste superkontinent Pangea . [65]
LandudviklingOphobningen af ilt som følge af fotosyntesen førte til dannelsen af ozonlaget, som absorberede det meste af den ultraviolette stråling fra Solen. Encellede organismer, der nåede det til land, var således mindre tilbøjelige til at dø, og prokaryoter begyndte at formere sig og tilpassede sig bedre til at overleve uden for vandet. Prokaryoter [143] beboede sandsynligvis landet så tidligt som for 2,6 milliarder år siden [144] før eukaryoternes fremkomst. I lang tid var flercellede organismer fraværende på land. For omkring 600 millioner år siden blev superkontinentet Pannotia dannet, og derefter, efter 50 millioner år, gik det i opløsning. [145] Fisk, de tidligste hvirveldyr, dukkede op i havene for omkring 530 millioner år siden. [116] :354 De vigtigste kambriske-ordoviciske planter (sandsynligvis ligner alger) og svampe begyndte at vokse i kystnære farvande og kom derefter til land. [146] :138-140 De ældste svampe- og plantefossiler på land dateres tilbage til 480-460 Ma, selvom molekylære beviser tyder på, at svampe kan have koloniseret land for yderligere 1 milliard år, og planter for 700 millioner år siden. [147] De boede oprindeligt nær vandkanten. Derefter førte mutationer og ændringer til yderligere kolonisering af dette nye miljø. Det vides ikke præcis, hvornår de første dyr forlod havet: De ældste velafprøvede leddyr dukkede op på land for omkring 450 millioner år siden [148] og spredte sig muligvis og tilpassede sig mere og mere, takket være de enorme fødekilder, som landplanter leverer. Der er også anekdotiske beviser for, at leddyr kan være dukket op på land så tidligt som for 530 millioner år siden. [149]
Udviklingen af tetrapoderI slutningen af den ordoviciske periode for 443 millioner år siden [4] indtraf nye udryddelsesbegivenheder, muligvis forbundet med istider. [141] For omkring 380-375 millioner år siden førte fiskens udvikling til fremkomsten af de første tetrapoder. [150] Det antages, at finnerne udviklede sig til lemmer, hvilket gjorde det muligt for de første tetrapoder at løfte hovedet op af vandet for at indånde luft. Dette gjorde det muligt for dem at leve i iltfattigt vand eller at jage små byttedyr ind på lavt vand. [150] Senere kan de være begyndt at komme ud i kort tid på jorden. Til sidst tilpassede nogle af dem sig så godt til livet på land, at de begyndte at tilbringe deres voksne liv på land og vendte tilbage til vandet for at lægge deres æg. Sådan opstod padder . For omkring 365 millioner år siden skete en anden udryddelse, formentlig som følge af global afkøling. [151] Planter udviklede frø , som i høj grad fremskyndede deres spredning over land på dette tidspunkt (omkring 360 millioner år siden). [152] [153]
Cirka 20 millioner år senere (for 340 millioner år siden [116] :293-296 ) dukker der fosteræg op, som kan lægges på land, hvilket giver tetrapod-embryoner en bedre chance for at overleve. Som et resultat blev fostervandet adskilt fra padder. Yderligere 30 millioner år senere (for 310 millioner år siden [116] :254–256 ) skete der en opdeling i synapsider (inklusive pattedyr) og sauropsider (inklusive fugle og krybdyr). Andre grupper af organismer fortsætter også med at udvikle sig, nye liner af fisk, insekter, bakterier osv. er dukket op, men der er færre data om dette.
Den permiske masseudryddelseDen permiske masseudryddelse - den største masseudryddelse nogensinde [154] - en af de fem masseudryddelser , dannede grænsen, der adskilte sådanne geologiske perioder som Perm og Trias , og adskiller Palæozoikum fra Mesozoikum , cirka 251,4 millioner år [155 ] siden. Det er en af de største katastrofer i biosfæren i Jordens historie, som førte til udryddelse af 96 % [33] af alle marine arter og 70 % af terrestriske hvirveldyrarter. Katastrofen var den eneste kendte masseudryddelse af insekter [156] , hvilket resulterede i udryddelsen af omkring 57 % af slægterne og 83 % af arterne af hele klassen af insekter. På grund af tabet af et sådant antal og mangfoldighed af arter tog genopretningen af biosfæren meget længere tid sammenlignet med andre katastrofer, der førte til udryddelse [33] . De modeller, hvorved udryddelsen forløb, er under diskussion [157] . Forskellige videnskabelige skoler foreslår fra et [155] til tre [158] udryddelsestød.
Mesozoikum ("middellivet") varede fra 251 millioner til 65,5 millioner år [4] . Det er underopdelt i trias- , jura- og kridtperioderne . Æraen begyndte med Perm-Trias-udryddelsesbegivenheden , den største masseudryddelsesbegivenhed i fossilregistret, 95% af arterne på Jorden uddøde, [159] og sluttede med Kridt-Paleogen-udryddelsesbegivenheden, der udslettede dinosaurerne . Perm-Trias-udryddelsen kan være forårsaget af en kombination af Siberian Traps -udbruddet , et asteroide-nedslag, methanhydratforgasning , havniveauudsving, et dramatisk fald i havets ilt. Livet overlevede, og for omkring 230 millioner år siden blev dinosaurerne adskilt fra deres forfædre. [160] Trias-Jura-udryddelsen for 200 millioner år siden omgik dinosaurerne, [4] [161] og de blev hurtigt den dominerende hvirveldyrgruppe. Og selvom de første pattedyr dukkede op i denne periode, var de sandsynligvis små og primitive dyr, der lignede spidsmus [116] :169 .
Omkring 180 Ma brød Pangea op i Laurasia og Gondwana . Grænsen mellem fugle- og ikke-fugledinosaurer er ikke klar, men Archaeopteryx , der traditionelt betragtes som en af de første fugle, levede for omkring 150 millioner år siden [162] . De tidligste beviser for fremkomsten af blomstrende (angiospermer) planter går tilbage til kridtperioden, omkring 20 millioner år senere (132 millioner år siden) [163] . Konkurrencen med fugle drev mange pterosaurer til udryddelse, og dinosaurerne var formentlig allerede i tilbagegang, da en 10 km lang asteroide for 65 millioner år siden ramte Jorden nær Yucatan-halvøen , hvor Chicxulub -krateret nu ligger . Denne kollision frigav enorme mængder af partikler og gasser i atmosfæren , hvilket blokerede adgangen til sollys og forhindrede fotosyntesen . De fleste store dyr, inklusive dinosaurer, uddøde [164] og markerede afslutningen på kridttiden og mesozoikum.
DinosaurerDinosaurer er en superorden af terrestriske hvirveldyr, der dominerede Jorden under den mesozoiske æra i mere end 160 millioner år, fra den sene trias-periode (omkring 225 millioner år siden [165] ) til slutningen af kridtperioden (omkring 65 millioner år siden ) ), da størstedelen af disse begyndte at dø ud i krydset mellem kridttiden og tertiærperioden under storstilet udryddelse af dyr og mange sorter af planter i en relativt kort geologisk periode af historien. Dinosaurfossiler er blevet fundet på alle planetens kontinenter [166] . Mere end 500 forskellige slægter [167] og mere end 1000 forskellige arter [168] er nu blevet beskrevet af palæontologer , som klart er opdelt i to grupper - ornithischian og firben dinosaurer.
Trias-udryddelseTrias-Jurassic-udryddelsen markerer grænsen mellem trias- og juraperioderne for 199,6 millioner år siden og er en af de største udryddelser i mesozoikumtiden , der dybt påvirker livet på jorden og i havene.
Kridt-paleogen udryddelseKridt -Paleogen-udryddelsen - en af de fem såkaldte "store masseudryddelser ", på grænsen til Kridt- og Palæogenperioden , for omkring 65 millioner år siden. Der er ingen konsensus om, hvorvidt denne udryddelse var gradvis eller pludselig, hvilket i øjeblikket er genstand for forskning. [169] [170]
En del af denne masseudryddelse var udryddelsen af dinosaurerne. Sammen med dinosaurerne, marine krybdyr ( mosasaurer og plesiosaurer ) og flyvende pangoliner døde mange bløddyr, herunder ammonitter , belemniter og mange små alger. I alt omkom 16% af familier af havdyr (47% af slægter af havdyr) og 18% af familier af landlevende hvirveldyr.
Men de fleste af planter og dyr overlevede denne periode. For eksempel er landkrybdyr som slanger , skildpadder , firben og vandkrybdyr som krokodiller ikke døde ud . De nærmeste slægtninge til ammonitterne, nautilus , overlevede, ligesom fugle , pattedyr , koraller og landplanter .
Formodentlig har nogle dinosaurer ( Triceratops , theropoder osv.) eksisteret i det vestlige Nordamerika og i Indien i flere millioner år i begyndelsen af Palæogenet , efter deres udryddelse andre steder [171] .
Den cenozoiske æra begyndte for 65,6 millioner år siden [4] og er opdelt i palæogen-, neogen- og kvartærperioderne. Pattedyr og fugle var i stand til at overleve Kridt-Paleogen-udryddelsen, der udslettede dinosaurerne og mange andre livsformer, og dette er den æra, hvor de udviklede sig til deres moderne art.
Udvikling af pattedyrPattedyr eksisterede fra det sene trias, men indtil Kridt-Paleogen-udryddelsen forblev de små og primitive. Under cenozoikum steg mangfoldigheden af pattedyr hurtigt for at udfylde nicherne efterladt af dinosaurer og andre uddøde dyr. De blev de dominerende hvirveldyr, og mange moderne arter dukkede op. På grund af udryddelsen af mange marine krybdyr begyndte nogle pattedyr at leve i havene, såsom hvaler og pinnipeds . Andre blev kattedyr og hunde , hurtige og adrætte landrovdyr. Det tørre globale klima under cenozoikum førte til udvidelsen af græsgange og introduktionen af hovdyrpattedyr som heste og kvæg . Andre pattedyr tilpassede sig til at leve i træer og blev primater , hvoraf en afstamning ville føre til moderne mennesker.
Menneskelig evolutionEn lille afrikansk abe, der levede for omkring 6 millioner år siden, var det sidste dyr, hvis efterkommere ville omfatte både moderne mennesker og deres nærmeste slægtninge, chimpansen . [116] :100–101 Kun to grene af hendes stamtræ har overlevende efterkommere. Kort efter splittelsen udviklede aber fra en gren af årsager, der stadig er uklare, evnen til at gå på deres baglemmer. [116] :95-99 Hjernestørrelsen steg hurtigt, og de første dyr klassificeret som Homo dukkede op for omkring 2 millioner år siden . [146] :300 Selvfølgelig er linjen mellem forskellige arter og endda slægter noget vilkårlig, da organismer ændrer sig kontinuerligt over generationer. Omkring samme tid delte en anden gren sig op i forfædres chimpanser og forfædres bonoboer , hvilket viser, at udviklingen fortsætter samtidigt i alle livsformer. [116] :100-101
Evnen til at kontrollere ild dukkede sandsynligvis op i Homo erectus (eller Homo erectus ) for mindst 790 tusind år siden, [172] men muligvis for 1,5 millioner år siden. [116] :67 Opdagelsen og brugen af kontrolleret ild kan have fundet sted før Homo erectus. Det er muligt, at ild begyndte at blive brugt i den tidlige øvre palæolitikum ( olduviansk kultur ) af hominiderne Homo habilis , eller endda Australopithecus , såsom Paranthropus . [173]
Det er sværere at fastslå sprogets oprindelse , det er ikke klart, om Homo erectus kunne tale, eller om en sådan mulighed var fraværende før fremkomsten af Homo sapiens . [116] :67 Efterhånden som hjernestørrelsen voksede, blev babyer født tidligere, før deres hoveder var for store til at passe gennem bækkenet . Som følge heraf udviser de større plasticitet, og har derfor en øget evne til at lære og kræver en længere periode med afhængighed af deres forældre. Sociale færdigheder er blevet mere komplekse, sproget er blevet mere raffineret, værktøjerne er blevet mere udførlige. Dette førte til yderligere samarbejde og intellektuel udvikling. [174] :7 Moderne mennesker (Homo sapiens) menes at være dukket op for omkring 200.000 år siden eller tidligere i Afrika; de ældste fossiler går tilbage til omkring 160 tusind år. [175]
De første mennesker, der viste tegn på spiritualitet, var neandertalerne (generelt klassificeret som en separat art uden overlevende efterkommere). De begravede deres døde, ofte uden bevis for mad eller værktøj. [176] :17 Beviser for mere komplekse overbevisninger, såsom tidlige Cro-Magnon hulemalerier (muligvis af magisk eller religiøs betydning) [176] :17-19 , dukker dog ikke op før 32 årtusinde f.Kr. e. [177] Cro -Magnonerne efterlod også stenfigurer, såsom Venus fra Willendorf , som sandsynligvis også repræsenterer religiøse overbevisninger. [176] :17-19 For 11.000 år siden nåede Homo sapiens sydspidsen af Sydamerika, det sidste af de ubeboede kontinenter (undtagen Antarktis, som forblev uopdaget indtil 1820). [178] Brugen af værktøjer og kommunikation bliver ved med at forbedres, og interpersonelle relationer er blevet mere komplekse.
CivilisationI over 90% af deres historie har mennesker levet i små grupper som nomadiske jæger-samlere. [174] :8 Med sprogets stigende kompleksitet blev det muligt at huske og kommunikere information ved hjælp af et nyt medie: meme . [179] Det blev muligt hurtigt at udveksle ideer og give dem videre fra generation til generation. Kulturel evolution er hurtigt foran den biologiske evolution, menneskehedens historie begynder. Mellem 8500 og 7000 f.Kr. e. mennesker, der bor i den frugtbare halvmåne i Mellemøsten, begyndte den systematiske avl af planter og dyr. Landbrug opstod. [180] Det spredte sig til naboregioner eller dukkede uafhængigt op andre steder, indtil størstedelen af Homo sapiens begyndte at føre en fast levevis i permanente bondebosættelser. Ikke alle samfund har forladt den nomadiske livsstil, især i fjerntliggende områder af kloden, der manglede dyrkede plantearter, såsom Australien. [181] Men i de civilisationer, der adopterede landbrug, tillod relativ stabilitet og øget fødevareproduktivitet befolkningerne at stige.
Landbruget har haft en stor indflydelse, folk begyndte at påvirke miljøet som aldrig før. En stigning i arbejdsdelingen og et overskud af mad førte til fremkomsten af en præstelig eller herskende klasse. Dette førte til fremkomsten af den første terrestriske civilisation i Sumer i Mellemøsten, mellem 4000 og 3000 f.Kr. e. [174] :15 Civilisationer opstod i det gamle Egypten , Indusdalen og Kina . Med opfindelsen af skrift blev komplekse samfund mulige, manuskriptlagre og biblioteker tjente til at bevare viden og forbedre udvekslingen af kulturel information. Folk behøver ikke længere bruge al deres tid på at kæmpe for overlevelse, nysgerrighed og oplysning har udløst et ønske om viden og visdom.
Forskellige discipliner opstod, herunder videnskab (i en primitiv form). Nye civilisationer dukker op, handler med hinanden og kæmper om territorium og ressourcer. Snart blev de første imperier dannet . Omkring 500 f.Kr. e. der var avancerede civilisationer i Mellemøsten, i Iran, Indien, Kina og Grækenland, nogle gange ekspanderende og til sidst faldt i forfald. [174] :3 Grundlaget for den vestlige verden er i høj grad bestemt af oldtidens græsk-romerske kultur . Romerriget blev konverteret til kristendommen af kejser Konstantin i begyndelsen af det fjerde århundrede, og i slutningen af det femte århundrede var det faldet i tilbagegang. Begyndende i det syvende århundrede begyndte kristningen af Europa. I 1054 e.Kr. e. Det store skisma mellem de romersk-katolske og østortodokse kirker skabte kulturelle forskelle mellem Vest- og Østeuropa.
I det fjortende århundrede begyndte renæssancen i Italien med fremskridt inden for religion, kunst og videnskab. [174] :317–319 I løbet af denne tid mistede den kristne kirke som politisk organisation meget af sin magt. Den europæiske civilisation begyndte at ændre sig i begyndelsen af 1500-tallet, hvilket førte til videnskabelige og industrielle revolutioner. Europa begyndte at udøve politisk og kulturel dominans over menneskelige samfund over hele planeten, en tid kendt som kolonialismens tidsalder (se også opdagelsens tidsalder ). [174] :295-299 I det attende århundrede formede den kulturelle bevægelse kendt som oplysningstiden Europas mentalitet og bidrog til dets sekularisering . Fra 1914 til 1918 og 1939 til 1945 var lande rundt om i verden involveret i verdenskrige. Oprettelsen af Folkeforbundet efter Første Verdenskrig var det første skridt i skabelsen af internationale institutioner til at løse tvister på fredelig vis. Efter et mislykket forsøg på at forhindre Anden Verdenskrig blev den erstattet af De Forenede Nationer . I 1992 sluttede en række europæiske lande sig til Den Europæiske Union . Transport og kommunikation er blevet bedre, og økonomien og det politiske liv i lande rundt om i verden bliver i stigende grad forbundet med hinanden. Denne globalisering fører ofte til både konflikt og samarbejde.
Seneste begivenhederFra midten af 1940'erne til i dag er menneskehedens videnskabelige og teknologiske fremskridt , rumforskning og andre ændringer accelereret i et hurtigt tempo . Økonomisk globalisering , drevet af fremskridt inden for kommunikations- og transportteknologi, har påvirket dagligdagen i mange dele af verden. Store strabadser og problemer som sygdom, krig, fattigdom, voldelig radikalisme og på det seneste menneskeskabte klimaændringer er steget med væksten i verdens befolkning.
Menneskeheden står over for globale problemer , hvis løsning afhænger af menneskehedens sociale fremskridt og bevarelsen af civilisationen. Globale problemer omfatter: katastrofal miljøforurening , biodiversitetsnedgang , ressourceudtømning , global opvarmning , asteroidefare og så videre.
jorden | ||
---|---|---|
Jordens historie | ||
Jordens fysiske egenskaber | ||
Jordens skaller | ||
Geografi og geologi | ||
Miljø | ||
se også | ||
|