Развитие планеты Земля после образования Солнечной системы

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Чаще всего упоминается как Земля, планета Земля, Мир. Единственное известное на данный момент тело Солнечной системы, в частности и Вселенной вообще, населённое живыми существами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из Солнечной туманности около 4,54 миллиардов лет назад, и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиарда лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 71 % поверхности планеты покрыто морской водой, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, относительно твёрдого слоя называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро.

Средний радиус Земли 6371,032 км, полярный 6356,777 км, экваториальный 6378,160 км. Сжатие планеты 1:298. Масса Земли 5,976·10^24 кг, средняя плотность 5,518 г/см3, Плотность ядра 11 г/см3. Земля движется вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 км/с по эллиптической, близкой к круговой орбите; среднее расстояние от Солнца 149,6 млн. км, период одного обращения по орбите 365, 24 солнечных суток. Вращение Земли вокруг собственной оси происходит со средней угловой скоростью 7,292115·10-5 рад/с, что примерно соответствует периоду в 23 ч 56 мин 4,1 с. Земля взаимодействует с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один Тропический год (365,24 солнечных суток). Луна — начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад, что стабилизировало осевой наклон планеты и является причиной приливов, которые замедляют вращение Земли. Кометная бомбардировка во время ранней истории планеты сыграла свою роль в формировании океанов. Более поздние воздействия астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли. В частности, падения астероидов могут нести ответственность за несколько массовых вымираний различных видов живых существ.

1 История планеты Земля

Земля и другие планеты солнечной системы сформировались 4,54 млрд. лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Луна сформировалась позднее, вероятно, в результате касательного столкновения Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной (иногда этот объект называют «Тейя»). Часть массы этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне.

Вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов. Предположительно 4 млрд. лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился «последний универсальный общий предок». Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток — эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

Поскольку поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, континенты появлялись и разрушались. Континенты перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн. лет назад, самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния, стал раскалываться на части. Позже континенты объединились в Паннотию (600—540 млн. лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

В 1960 году была выдвинута гипотеза Snowball Earth, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн. лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв, когда резко ускорилось распространение многоклеточных форм жизни.

После кембрийского взрыва, около 535 млн. лет назад, было пять массовых вымираний. Последнее массовое вымирание случилось 65 млн. лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров (не птиц) и других крупных рептилий, но обошло мелких зверей, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек. В течение последних 65 миллионов лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн. лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн. лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40—100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы, как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли. Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.

2 Следы исполинов

О том, что на Земле когда-то жили исполины, перед которыми казался крошкой любой высокий человек, говорится в легендах и мифах самых разных народов.

В ирландских сагах и сказках братьев Гримм, в Библии и преданиях индейцев Южной Америки идет речь о великанах. О титанах повествуют древнегреческие мифы, об исполинах – арабские сказания, в том числе бессмертные сказки "Тысяча и одна ночь". Под стать исполинам – людям были некогда и животные на нашей планете. Гигантские змеи и крылатые драконы вселяли ужас в обыкновенных людей. Богатыри, наделенные непомерной силой и исполинским ростом, смело сражались с чудовищами и побеждали их. А доказательством того, что и драконы, и великаны – не вымысел, служили гигантские кости, обнаруженные в земле Европы и Азии, Америки и Африки.

В Древнем Китае торговали "костями дракона" с давних пор. В церквах средневековой Европы показывали останки людей, "живших" до всемирного потопа, – люди эти, начиная с Адама и Евы, будто бы достигали 40-50 метров в высоту! В гробнице, что находится возле столицы Каракалпакии, города Нукуса и по сей день хранятся кости мусульманского святого - рядом с ними пигмеем кажется самый рослый современный человек.

Исполинские люди и животные оставляли не только кости, но и следы. Следы шириной около метра и длинной больше метра! В Марокко, например, давно известны гигантские следы, которые, согласно преданиям, оставил страус – великан, прислуживавший святому Сиди – Али. В Северной Америке, в штате Колорадо, есть следы, длина которых достигает 130 сантиметров...

Лишь в начале прошлого века родилась наука о древних обитателях Земли - палеонтология. Ее создателем был французский ученый Ж. Кювье. Он первым убедительно доказал, что кости людей – исполинов, демонстрируемые как святыни, или останки людей, живших до потопа, принадлежат не роду человеческому, а животным, которые обитали на планете за миллионы лет до того, как появились люди.

Сказочные драконы и чудовища – порождение фантазии, но рассказы о них возникли отнюдь не на пустом месте. Источник фантазии – это кости и следы реально существовавших когда – то страшилищ, гигантских ящеров.

В 19 столетии произошло научное крещение этих ящеров. По предложению Ричарда Оуэна, их стали называть динозаврами, что в переводе с греческого означает "сильные, страшные, тяжеловесные ящеры". Сам термин оказался не совсем удачным. Кроме ящеров – великанов существовали и мелкие динозавры, величиной с лошадь, зайца или даже тушканчика. Но термин прижился и применяется по сей день. Останки динозавров, их следы и яйца находят в Монголии и Австралии, Северной Америке и Южной Африке, Средней Азии и на юге Англии. Следами динозавра, ходившего на двух ногах, оказались следы легендарного страуса, который "прислуживал" святому Сиди - Али. Кости динозавра, почитаемые как останки святого, хранятся в гробнице Нукуса. Вот уже почти два века ведут ученые разных стран мира "охоту на динозавров", отыскивая останки вымерших ящеров, раскапывая и бережно реставрируя облик животных, исчезнувших десятки миллионов лет назад.

3 Динозавры

Около 210 миллионов лет назад на планете появились псевдозухии, небольшие ящеры, передвигавшиеся на двух ногах; они были вооружены зубами, сидевшими в отдельных ячейках на челюстях, и украшены несколькими рядами костных пластинок, тянувшихся вдоль спины. От этих ящеров или от их родичей около 200 миллионов лет назад произошли ящеротазовые динозавры, сначала хищные, а затем растительноядные.

Параллельно с ними, примерно в ту же эпоху, возник и другой отряд древних пресмыкающихся – птицетазовые динозавры. Такое название они получили потому, что пояс их задних конечностей чрезвычайно похож на птичий (хотя большинство птицетазовых динозавров, как и их предки, вернулось к передвижению на четырех ногах).

Таким образом, на нашей планете существовало два самостоятельных отряда динозавров – ящеротазовые и птицетазовые. Динозаврами называют иногда, следуя первоначальному смыслу этого слова, и других гигантских рептилий, живших одновременно с настоящими динозаврами, но не только на суше, а в воде, – ихтиозавров, плезиозавров, мезозавров. Все эти ящеры были владыками Земли на протяжении целой эры, длившейся 140-150 миллионов лет, мезозойской.

Палеозой, или эра древней жизни, – так называют промежуток времени протяженностью около 300 миллионов лет. Спустя 90 миллионов лет после его начала появились первые животные со скелетами, раковинами и панцирями (до того в водах Мирового океана обитали лишь бесскелетные существа вроде губок и бактерий). В середине палеозоя появились первые рыбы и растения на суше. В конце эры древней жизни хозяевами планеты стали пресмыкающиеся.

На рубеже прошлого столетия профессор В.П. Амалицкий провел крупные раскопки в районе Северной Двины, на территории Пермской губернии. Результатом их было открытие множества земноводных и пресмыкающихся. Целый период в истории Земли был назван пермским – он длился около 30 миллионов лет. В ту пору сушу населяли страшно головые - дейноцефалы, ящеры; их голова, размером достигавшая одной трети тела, была украшена причудливыми выростами, расположенными на лбу, темени и по бокам морды. Под стать им – по размерам и гротескному облику – были парейазавры, щекастые ящеры, имевшие коренастое тело длиной 3-4 метра, державшееся на небольших растопыренных ногах, небольшую голову, покрытую роговыми шипами. На этих травоядных животных охотились хищные ящеры. Крокодилы – титаны, титанозухи, вооруженные мощными зубами, были длиной 4 метра. Еще более мощные зубы - до 20 сантиметров в длину – имел зверообразный ящер иностранцевия (названный так В.П. Амалицким в честь своего учителя, профессора Петербургского университета А.А. Иностранцева). Полные скелеты иностранцевии превышают в длину 4 метра, но, если судить по отдельным костям, эти ящеры могли быть вдвое крупнее.

На смену рептилиям, во многом походившим на нынешних животных, пришли динозавры, ставшие владыками суши, воздуха и вод. Облик их был не менее причудлив, чем облик пермских звероящеров, а размером динозавры превосходили всех обитателей суши, когда – либо существовавших на Земле.

Когда гипсовый слепок травоядного ящера диплодока доставили в Петербург, он занял обширный зал заседаний Академии наук, причем, чтобы поместить чудище длиной 23 метра, пришлось повернуть его хвост набок – иначе он не помещался. Бронтозавр, громовой ящер, был не таким длинным, но обладал чудовищно грузным телом, весившим больше, чем пять слонов.

Трицератопс, трехрогий – так назвали палеонтологи удивительного ящера, морда которого напоминала чудовищный клюв. Затылок и шею трицератопса защищал плотный костяной щит, похожий на воротник, передние ноги ящера были короче задних, по земле волочился длинный хвост, а голову украшали два длинных, почти с метр, острых рога, торчавших над глазами. Третий рог, маленький, красовался на носу.

Еще более причудливый облик имел стегозавр. Представьте себе существо, превосходящее по размерам слона, с крохотной головой и огромным животом, с задом, возвышающимся над передней частью тела, со спиной, покрытой огромными треугольными костными пластинами, напоминающими листья, с мощным хвостом, вооруженным острыми шипами. Мозг стегозавра величиной с грецкий орех не мог управлять всеми движениями колоссального тела. В задней части тела стегозавр имел второй мозг, управлявший движением хвоста и нижних конечностей.

И диплодок, и бронтозавр, и трицератопс, и стегозавр, передвигались на четырех ногах. Но были и двуногие динозавры, например игуанодоны (их зубы похожи на зубы ящерицы игуаны; обитающей в Новом Свете и по сей день). Высота игуанодона достигала 10 метров. Ящер имел птичью голову, роговой клюв, легкие полые кости и мощный хвост, который помогал ему передвигаться на двух задних лапах. Передние лапы были короткие и маленькие. В начале 60-х годов нашего века на юге Англии нашли отпечатки 26 шагов, оставленные игуанодоном 150 миллионов лет назад. Следы эти расположены строго по прямой – значит, игуанодон направлялся к какой – то цели. Причем шажки ящера 10 – метровой высоты были удивительно маленькими – 30 сантиметров длиной.

Игуанодон был травоядным ящером, как и его четвероногие собратья диплодок, трицератопс, стегозавр. На двух ногах передвигались и хищные динозавры, также достигавшие чудовищных размеров.

Цератозавр, рогатый ящер высотой 6 м, имел мощные задние ноги, позволявшие делать ему длинные прыжки, и острые зубы. Еще крупнее был хищник аллозавр, его высота достигала 10 метров. Задние конечности ящера были мощными, как и у цератозавра, передние имели три расходящихся пальца, оканчивавшихся когтями. Но и цератозавр и аллозавр отступили на задний план перед хищными дейнодонтами, ужаснозубыми ящерами, самыми крупными из всех известных наземных плотоядных животных, когда-либо существовавших на Земле.

Тираннозавр – Рекс, ящеротиран – царь – так называют палеонтологи рептилию, имевшую зубы длиной 30 сантиметров, трехпалые, подобные птичьим лапы с кривыми острыми когтями, огромную пасть, мощные задние ноги, передние конечности, превратившиеся в крохотные двупалые лапки, 14 метров в длину и около шести в высоту при мозге массой 0,5 килограмма, то есть как у новорожденного человека!

Тираннозавра считали самым крупным хищником планеты... до тех пор, пока советские ученые не нашли в пустыне Гоби останков еще более сильного и крупного ящера, тарбозавра, который превосходил своего собрата, тираннозавра, и размером зубов, и длиной, и высотой. Конечно же, таким огромным хищникам под стать были и их жертвы, травоядные ящеры, масса которых составляла тонны и даже десятки тонн.

Динозавры овладели сушей. Но этим их экспансия не ограничилась. Они покорили воздушное пространство, научившись летать. Первые живые существа появились в воде, затем освоили сушу. Воздушное пространство живые существа начали завоевывать давно, более 300 миллионов лет назад. Первыми крылатыми существами были насекомые. Размах крыльев гигантских стрекоз достигал почти метра! А в эру ящеров, мезозой, начали осваивать воздух и рептилии.

В мезозойскую эру сменились тысячи и тысячи поколений пресмыкающихся, прежде чем рожденные ползать не научились летать. "Наверное, это были вначале маленькие ящеры, которым, чтобы спастись от крупных хищных ящеров, приходилось жить на деревьях. Тут они совершали прыжки, устремляясь с дерева на дерево за добычей. Выживали, конечно, только лучшие гимнасты, самые быстрые прыгуны. У их потомков чешуя на коже исчезла, кости стали полыми, так что масса животного стала меньше. Складка кожи превратилась в огромный лоскут, идущий от мизинцев передних ног к задним ногам. Летательная перепонка, таким образом, прикреплялась у этих ящеров к пальцам; поэтому их и зовут пальцекрылыми ящерами – птеродактилями" – так реконструирует американский палеонтолог Максвелл Рид долгий и мучительный процесс превращения животных, именуемых пресмыкающимися, в крылатых ящеров - птеродактилей. Размеры этих крылатых гадов были различны. Известны птеродактили величиной с воробья, до нас дошли отпечатки летающих ящеров, по сравнению с которыми самые крупные птицы планеты наших дней кажутся карликами. Размах крыльев птеранодона, крылатого динозавра, жившего 70-100 миллионов лет назад, достигал 7 метров!

Суша и воздух стали подвластны динозаврам. Завоевание стихии воды эти ящеры начали еще раньше, чем покорение воздуха. И тут, в морях, реках и озерах, рептилиям в мезозое пришлось выдерживать суровую борьбу с конкурентами. Ибо водная стихия, колыбель жизни, была населена за много миллионов лет до динозавров рыбами чудовищных размеров, кальмарами и ракоскорпионами. Неудивительно, что и ящеры приобрели страшные зубы, поразительную подвижность, огромные размеры, переселившись с суши, которую освоили вышедшие из воды их предки земноводные, вновь в стихию воды.

Полуводный-полуземной образ жизни вели самые крупные животные, когда-либо населявшие сушу. Но не бронтозавры и не диплодоки были самыми крупными животными, ступавшими по Земле. Рекорд принадлежит так называемым утконосым динозаврам.

Название этих ящеров возникло оттого, что морды у них были уплощены и расширены. Покрытые роговым чехлом, они были очень похожи на утиный клюв. Огромное количество зубов – по пятьсот в каждой челюсти – у этих животных сливалось вместе, образуя в верхней и нижней челюстях четыре длинных и толстых гребня с заостренными эмалевыми краями. Челюсти утконосых динозавров превратились, таким образом, в очень прочную сечку или соломорезку и могли обеспечить гигантское животное нужным количеством размельченной растительной массы. Запасные зубы, нараставшие все время снизу, с внутренней стороны, заменяли стершиеся. Это стало необходимо, потому что истирание от растений, захватывавшихся вместе с песком и илом, было очень сильным. Утконосые динозавры, или траходонты ходили на задних ногах, но только в воде. Слабый таз, не соответствующий чрезвычайной массивности костей задних ног, говорит о том, что животное не могло передвигаться по суше в вертикальном положении. Траходонты ходили по дну глубоких проток, поддерживая равновесие с помощью сильных передних лап, снабженных плавательными перепонками и приспособленных к гребному движению.

Водная стихия не только позволяла ящерам-исполинам передвигать свои многотонные тела, но и служила им хорошей защитой от страшных хищников, рыскавших на суше. Но в этой стихии жили и свои хищники. Только жертвами их были не диплодоки или бронтозавры, а иные обитатели вод, в первую очередь рыбы. Переселение в воду потребовало от ящеров приспособления – превращения лап, ступавших по земле, в ласты и плавники (за десятки миллионов лет до этого плавники, наоборот, превращались у предков пресмыкающихся и амфибий в ноги и лапы).

У ихтиозавров, рыбоящеров, был хвост рыбы, морда дельфина, зубы крокодила и плавники кита. Плезиозавр имел еще более причудливый облик - представьте себе змею, которую продели сквозь тело черепахи и снабдили ластами! Размеры плезиозавров были различны – от полуметра до 15 метров.

По мнению "отца палеонтологии" Ж. Кювье, именно плезиозаврам больше всего подходит эпитет "чудовище". Особенно причудливую форму имело тело плезиозавров, называемых эласмозаврами (длинношеим ящерами). При общей длине 13 метров это животное обладало восьмиметровой шеей с рекордным числом позвонков (если у ленивцев и сирен их 6-9, у всех прочих млекопитающих, включая человека и жирафа, – всего лишь семь, то у эласмозавра их было 76!). Бочкообразное черепашье тело не позволяло плезиозаврам быстро двигаться, и они, вероятно, настигали свои жертвы, сделав стремительный бросок головы на длинной шее.

На обширном пространстве древнего моря была видна над поверхностью огромная фигура вроде змеи, которая то выставлялась вверх из воды и выпрямляла свою голову, то погружалась в воду и исчезала, оставляя пену на поверхности. Эта необычная шея была соединена с туловищем размерами не меньше слона. Он часто плавал на много фунтов под водой, выставив на поверхность голову для дыхания, а затем опускал ее вниз и обшаривал глубину на 40 фунтов ниже, не изменяя положения своего тела.

Близкими родичами плезиозавров были плиозавры. Шея у этих морских ящеров была короче головы. В отличие от зубов других животных, трехгранные зубы плиозавров, достигавшие 30 сантиметров в длину и 6 сантиметров в поперечнике, при захлопывании пасти во время захвата добычи не соединялись. Зубы верхней челюсти плиозавра входили при этом в промежутки сходных зубов нижней челюсти. О мощи плиозавров говорят такие данные; при голове в три метра пятнадцатиметровый плиозавр обладал почти двухметровыми челюстями! "По форме тела плиозавры более приближаются к ихтиозаврам, хотя и не достигали в плавании их совершенства. По всей вероятности, плиозавры, подобно морским львам, были активно маневренными животными, преследуя добычу. Эти мощные хищники питались крупными животными, не брезгая и своими длинношеими сородичами, то есть плезиозаврами, а в желудке одного плезиозавра были найдены кости, принадлежащие птерадактелю, - это значит, что длинношейные ящеры, жители вод, могли охотиться и на летающую добычу.

Но, пожалуй, самыми страшными ящерами – хищниками, обитавшими в водах, были мезозавры. В горах американского штата Канзас найдены останки тысяч мезозавров – змееподобных ящеров, плававших, быстро извиваясь в воде и помогая движению мощными ластами, и глотавших добычу пастью, способной растягиваться так же как у змей. Какого размера добычу мог проглотить мезозавр, нетрудно себе представить: длина змееящеров достигала 15 метров и более!

Суша, море и воздух принадлежали огромным ящерам... Почему же кончилось владычество динозавров и на смену им пришли новые хозяева планеты – млекопитающие, к которым относится и ее нынешний владыка, гомо сапиенс, человек разумный? Загадка гибели динозавров справедливо считается загадкой номер один для палеонтологии.

Заключение

Что ждет Землю в будущем? На этот вопрос можно ответить лишь с большой степенью неопределенности. Земля может погибнуть как от возможного внешнего, космического влияния, так и от деятельности человечества, преобразующего окружающую среду, причем не всегда в лучшую сторону.

В конце концов, недра Земли остынут до такой степени, что конвекция в мантии и, следовательно, движение материков, а значит и горообразование, извержение вулканов, землетрясения постепенно ослабнут и прекратятся. Выветривание со временем сотрет неровности земной коры, и поверхность планеты скроется под водой. Дальнейшая ее судьба будет определяться среднегодовой температурой. Если она значительно понизится, то океан замерзнет и Земля покроется ледяной коркой. Если же температура повысится (а скорее всего именно к этому и приведет возрастающая светимость Солнца), то вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты. Очевидно, ни в том, ни в другом случае жизнь человечества на Земле будет уже невозможна, по крайней мере, в нашем современном представлении о ней.

Список используемой литературы

1) www.zemlyaplaneta.ru

2) www.astrolab.ru

3) www.myplanet-earth.com

4) tzone.kulichki.com

5) kosmos19.narod.ru

6) images.yandex.ru