Skaityti PDF - Iliustruotasis mokslas

old.iliustruotasismokslas.lt

Skaityti PDF - Iliustruotasis mokslas

Per keturis milijardus metų Žemės istorija įrodė:DEGUONIS IR EVOLIUCIJAžengia koja kojonKas paskatino didįjį evoliucijos šuolį, prasidėjusį prieš 3,8 milijardo metų, kaiŽemėje atsirado gyvybė, ir besitęsiantį iki dabar? Dramatiški asteroidų susidūrimai,milžiniški ugnikalnių išsiveržimai ir stiprūs klimato svyravimai, beabejo, paliko ryškų ženklą gyvybės raidoje, tačiau neseniai atliktas įspūdingas paleogeologijostyrimas parodė, kad pagrindinis vaidmuo tenka daug paprastesniamveikėjui – nedidelei, tačiau gyvybę įkvepiančiai O 2molekulei.Žemės vaikystėje, prieš 4,5 milijardo metų, nei jūrose, nei atmosferoje nebuvodeguonies. Tačiau vos po dviejų milijardų metų fotosintezės metu melsvabakterės ėmėišskirti į atmosferą deguonį, ir netrukus atsirado mūsų tiesioginiai protėviai – daugialąsčiaidumbliai. Tada evoliucija sulėtėjo ir vėl atsigavo maždaug prieš pusę milijardometų, kai vandenynai pirmąkart prisipildė deguonies iki dugno. Atsirado pirmieji dideliir sudėtingi gyvūnai, o dar po kelių milijonų metų tarsi iš gausybės rago ėmė rastis vispažangesnių gyvūnų rūšių. Nuo tada deguonis ir evoliucija tapo neatsiejami. Taigi nuodeguonies molekulės ir pirmykščių bakterijų prasidėjo visos išsivysčiusios gyvybės formos,šiandien gyvenančios ir kvėpuojančios Žemėje.Parengė Rolf Haugaard NielsenChemosintetinėbakterijaDumbliųfosilijaPrieš 580–500 milijonų metųDeguonies atmosferoje padaugėjo maždaugiki 20%. Jūros dugne atsirado pirmiejisudėtingi gyvūnai, gyvūnijos pasaulyjeįvyko rūšių gausos proveržis. Beveikvisų dabar gyvenančių gyvūnų rūšių protėviaiatsirado kambrosprogimo metu.MilžiniškaslaumžirgisPirmųjų sausumosgyvūnų pavyzdysBrachiozaurasDeguonieskiekisatmosferojeprocentaisDabar deguonies kiekis atmosferojesiekia 21 procentąPirmieji žinduoliai3230282624222018161412henning dalhoff & Spl/FociPrieš 3,8 milijardo metųDeguonies atmosferoje buvo itinmažai – mažiau nei 0,0002%.Pirmieji gyvi organizmai greičiausiaibuvo chemosintezės bakterijosjūros dugne.Prieš 2,4 milijardo metų300 milijonų metų vykstant fotosintezei bakterijosvandens paviršiuje į atmosferą išskyrė deguonies.Tai buvo didelis žingsnis į priekį. Deguonieskoncentracija padidėjo iki 0,2%– vienos šimtosios dabartinio deguonies lygiodalies. Jūroje atsirado pirmieji dumbliai.Prieš 2,4 milijardo–580 milijonųmetųDaugiau nei 1,8 milijardo metų evoliucija buvo beveiksustojusi. Nors deguonies kiekis didėjo, šiolaikotarpio pabaigoje jo buvo vos 2,1%, arbadešimtoji dalis dabartinio lygio. Mokslininkai radopaaiškinimą, kodėl gyvybė buvo tokia skurdi.Trilobito (nedidelio gyvūno,gyvenusio jūros dugne)fosilijaPrieš 500–345 milijonusmetųSausumoje plito augalija.Joje apsigyveno nedideli,vorus primenantys nariuotakojai.Deguonies koncentracijapakilo iki 25%.Prieš 300–251 milijonąmetųPrieš 300 milijonų metųdeguonies kiekis pasiekėrekordą – 31%. Gyvūnaididėjo – laumžirgio sparnųplotis siekė pusę metro.Prieš 230–65 milijonusmetųDeguonies atmosferoje sumažėjonet iki 12%, taisudarė sąlygas Žemėje apsigyventinaujai gyvūnųgrupei – dinozaurams.Prieš 65 milijonusmetų iki šiandienAtsirado pirmieji žinduoliai,turintys gimdą. Šiuolaikotarpiu deguonies lygissiekė maždaug 15%, todėlžinduoliai padidėjo.10864204 mlrd.metų3 mlrd.metų2 mlrd.metų1 mlrd.metų900 mln.metų800 mln.metų700 mln.metų600 mln.metų500 mln.metų400 mln.metų300 mln.metų200 mln.metų100 mln.metųDabar


Plėšrūnas Anomalocarisgalėjo išaugti iki dviejųmetrų ilgio. Savo mirtinaisnagais ši pabaisa laikydavoaukas.nhmPrieš 500–345 milijonus metųGyvybė persikėlė į sausumąjason dunlop, univ. of aberdeenAugalai buvo pirmoji gyvybės forma,išplitusi sausumoje. Po kuriolaiko į sausumą persikėlė ir gyvūnai.Pirmieji sausumos gyvūnai buvonedideli vorus primenantys nariuotakojai,jų giminaičiai gyveno jūrojedaugiau nei 100 milijonų metų.Gamta ilgai užtruko, kol gyvūnamsišsivystė galūnės ir kvėpavimosistema, pritaikyta kvėpuoti oru. Veikiausiaitik šiuo laikotarpiu deguonieskiekis atmosferoje tapo pakankamas,kad gyvūnai apsigyventųsausumoje.Vis dėlto prieš 374 milijonus metųdeguonies vėl smarkiai sumažėjo,todėl sausumos gyvūnai ėmė masiškainykti: vieni visai dingo nuo Žemėspaviršiaus, kiti grįžo į jūras. Tik prieš345 milijonus metų, vėl pakilusdeguonies koncentracijai, gyvūnai išnaujo užkariavo sausumą.chase studio/photoresearcers inc/fociPrieš 500 milijonų metų augalai ėmėplisti sausumoje. Po kurio laiko įmiškus atsikėlė ir gyvūnų.Prieš 300–251 milijoną metųDeguonis pasiekė rekordą, o gyvūnai tapo milžinaisnhmPrieš 580–500 milijonų metųKai į jūras pateko deguonies, jose suklestėjo gyvybėspl/fociKai tik deguonis pasiekė jūrosdugną, viskas pasikeitė. Atsiradosudėtingų gyvūnų, kambro sprogimasamžiams pakeitė gyvenimąjūrose.Prieš 575 milijonus metų atsirado pirmiejidideli ir sudėtingi gyvūnai. Vos po30 milijonų metų pasaulio jūrose įvykotikra revoliucija – kambro sprogimas.Apie tai, kad gyvybę įkvėpė deguonis,patekęs į pasaulio jūras, byloja jūrųnuosėdos Niufaundlande, Kanadoje.Donas Canfieldas kartu su AnglijosNiukaslo universiteto ir Kanados Kvinsouniversiteto mokslininkais ištyrėgeležies kiekį nuosėdose.Dar prieš 580 milijonų metų nuosėdosebuvo daug radioaktyviosios geležies,o tai būdinga jūros vandeniui,neturinčiam laisvo deguonies.Vėlesnio laikotarpio nuosėdosebuvo geochemiškai neaktyvios geležies,būdingos deguonies turintiemsvandens sluoksniams. Mokslininkųskaičiavimai rodo, kad deguonies koncentracijaatmosferoje greičiausiaibuvo gana didelė – šeštadalis dabartinėskoncentracijos.Deguonies į jūras pateko iškart, kaipraslinko paskutinis ledynmetis. Ištirpusledui, jūrose atsirado maistomedžiagų, ir vandens paviršiuje pagausėjomikroorganizmų. Žuvę jie nusėsdavodugne, o šiose organinėse nuosėdosebuvo daug anglies. Todėl iratmosferoje, ir jūrose padaugėjodeguonies.Netrukus atsirado pirmieji sudėtingigyvūnai Ediacara, jie gyveno jūrųdugne. Šie gyvūnai buvo skeleto neturintysnuo kelių centimetrų iki keliųmetrų dydžio moliuskai. Vieni buvoapvalūs ir plokšti kaip picos, kiti priminėdumblo pripildytus maišus, kaikurie – oro pripūstus čiužinius. Daugumajų nunyko dar iki kambro sprogimo.Kambro periodu, kai deguonieskoncentracija atmosferoje tam tikraislaikotarpiais beveik pasiekdavo dabartinįlygį, atsirado visų dabar gyvenančiųgyvūnų grupių protėviai.Pakankama deguonies koncentracijaleido evoliucijai žengti didelįžingsnį į priekį, ir gamta šia galimybepasinaudojo. Didysis gyvūnijos gausosprotrūkis paskatino plėšrūnų atsiradimą,o tai lėmė medžiojamų gyvūnų irpažangių jų išgyvenimo strategijų raidą.Kai kurie senovės gyvūnai buvo,švelniai tariant, keisti. Pavyzdžiui, plėšrūnasAnomalocaris išaugdavo iki dviejųmetrų ilgio. Ši jūrų pabaisa turėjožiaunas ir didelius nagus, jais gaudėaukas.Jo nasrai buvo apvalūs, apjuostiplokštelių, o šios atsiverdavo ir užsiverdavokaip fotoaparato užraktas. Anomalocarissavo aukas laikydavo nagais,o nasrų plokštelėmis jas sutraiškydavo.Dėl rekordiškai didelės deguonieskoncentracijos atmosferoje, siekusiosmaždaug 31 procentą (daugdidesnės nei šiandien), vabzdžiai irropliai išaugdavo labai dideli.Kai prieš 300 milijonų metų deguonieskiekis pasiekė rekordą, šio laikotarpiogyvūnai užaugdavo labai dideli. Jeigugalėtume sugrįžti į praeitį ir pasivaikščiotikarbono periodo mišku, išvystumeaplink bokšto aukštumo medžius skraidančiųlaumžirgių, kurių sparnų ilgis –kaip plėšrių paukščių, sutiktume penkiųmetrų ilgio varliagyvių, milžiniškų vorų,metro ilgio šimtakojų bei didžiulių skorpionų.Karbono periodas buvo milžinųrojus.Viena žinomiausių šio laikotarpiofosilijų – laumžirgis, kurio sparnai siekiadaugiau nei pusę metro. Ši fosilija buvorasta Anglijoje 1979 metais. Vabzdžiųkvėpavimo sistemą sudaro trachėjos irkvapinės, esančios jų išoriniame skelete.Šie kvėpavimo organai riboja kai kuriųvabzdžių kūno dalių dydį. Kai deguonieskoncentracija ore didelė, trachėjų skersmuosumažėja, todėl karbono perioduklostėsi itin palankios sąlygos vabzdžiamsišaugti labai dideliems. Šiuoperiodu išsivystė ir dideli ropliai. Didelėnatural history museum, Londondeguonies koncentracija paveikdavogyvūnus jau embriono stadijoje, nesdeguonis imdavo skverbtis pro kiaušiniolukštus. Išsirisdavo didesni jaunikliai,o iš jų išaugdavo didesni gyvūnai.Roplių kvėpavimo sistema su mažaisir standžiais plaučiais buvo puikiai prisitaikiusiprie oro, kuriame deguonieskoncentracija didelė, tačiau, kai prieš251 milijoną metų deguonies kiekissmarkiai sumažėjo, didžiosios dalies visųroplių, varliagyvių ir vabzdžių nebeliko,išnyko taip pat nemažai tuometiniųaugalų. Jūrose, kuriose vėl ėmė stigtideguonies ir vyravo vandenilio sulfidas,išnyko 90 procentų visos gyvybės.Klestėjo maždaug trijų metrų ilgio driežai Dimetrodon, milžiniški vabzdžiai.Laumžirgio sparnų ilgis prilygo plėšraus paukščio sparnams.4243


Dinozaurų būta įvairiųdydžių. Paveikslėlyjepavaizduotas penkiųmetrų ilgio raganosįprimenantis žolėdisStyracosaurus.jonathan blair/corbis/scanpixKlingler/Carnegie museum of natural historyPrieš 65 milijonus metų iki šiandienDeguonies kiekis palankus žinduoliams didėtiDidėjant deguonies koncentracijaiatmosferoje žinduoliams susidarėpalankios sąlygos. Jie padidėjo. Šiuolaikotarpiu radosi bendri beždžionėsir žmogaus protėviai.Prieš 125–65 milijonus metų ėmė vystytisžmogaus protėviai – įvairios žinduoliųrūšys. Viena iš pirmųjų žinomųtokių rūšių buvo žiurkes primenantysgyvūnai Eomaia scansoria. Tuo metudeguonies koncentracija buvo palygintididelė – ne mažesnė kaip 15 procentų.Palyginti su kiaušinius dedančiaisropliais, žinduoliai yra pranašesni, nesgali lengviau plisti geografiniu požiūriu,tačiau jiems reikalingas daugiaudeguonies turintis oras, kad apvaisintospatelės galėtų juo aprūpinti savojauniklius.Prieš 65 milijonus metų, greičiausiaiį Žemę atsitrenkus dideliam asteroiduiir dėl to išnykus dinozaurams, jų vietąpasaulyje galėjo užimti žinduoliai, tuometu jie buvo gana smulkūs.Amerikiečių mokslininkų grupė,vadovaujama Naujajame Džersyje veikiančioRutgerso universiteto mokslininkoPaulo Falkowski, ištyrė nuo dinozaurųišnykimo iki pat dabar gyvenusiųbeveik 2000 žinduolių fosilijų matmenis.Didžiąją šio laikotarpio dalį deguonieskoncentracija didėjo, taigi stambėjoir žinduoliai. Kuo didesnisžinduolis, tuo didesnis jo raumenųkraujagyslių spindis, todėl dideliųgyvūnų medžiagų optimaliai apykaitaireikia daugiau deguonies. Jau pirmąmilijoną metų, kai pasibaigė kreidosperiodas, mažyčiai gyvūnai padidėjoiki tarpinio dydžio, o vėliau, prieš50–40 milijonų ir prieš 23–5 milijonusmetų, dar padidėjo iki vidutinio dydžio.Šio laikotarpio pabaigoje atsirado pirmiejibendri beždžionės ir žmogausprotėviai.Deguonies koncentracija ir gyvybėsraida Žemėje – labai glaudžiai susijęreiškiniai. Kyla klausimas – ar galideguonies koncentracija vėl pasikeisti?Taip, tačiau po kelių milijonų metų.Dabar Žemėje gyvenančioms būtybėmsdeguonies dar ilgai pakaks.Tokiems žinduoliams kaip beždžionėsreikia daug deguonies,kad vesiančios patelės galėtų juoaprūpinti savo jauniklius. Žinduoliųraida buvo sėkminga, šiegyvūnai paplito visoje Žemėje.corbis/scanpixPrieš 230–65 milijonus metųSumažėjęs deguonies kiekis buvo palankus dinozauramsj. tucciarone/spl/fociDeguonies sumažėjimas buvo itinpalankus dinozaurams, iki tol jiemsbuvo sunkiau. Išsivystė kvėpavimosistema ir šie milžinai suklestėjo.Žvelgiant iš evoliucijos perspektyvos,masiniai išnykimai ne visada buvo blogasreiškinys, nes dažniausiai greitairasdavosi naujų rūšių, prisitaikiusiųprie naujų sąlygų.Prieš 230 milijonų metų, kaideguonies kiekis ore sumažėjo iki 12procentų, išnykus ropliams sausumojeliko gausybė tuščių ekologinių nišų.Tuo pasinaudojo viena nedidelėgyvūnų grupė – išmušė dinozaurųvalanda.Svarbiausia dinozaurų raidos šuoliopriežastis buvo ta, kad jie, kitaipnei kiti ropliai, turėjo pažangią kvėpavimosistemą, prisitaikiusią prie nedidelėsdeguonies koncentracijos.Vėliau tokia kvėpavimo sistemasusiformavo ir paukščiams. Jie, kaip irropliai, turi mažus ir standžius plaučiusbei oro maišus.Paukščiui įkvėpus, oro maišai prisipildo,ir tik vėl įkvėpus, oro iš jų patenkaį plaučius. Oras iškvepiamas kitukeliu – pro oro vamzdelį, todėl paukščiaigali išlaikyti plaučiuose pastovųoro srautą.Deguonis efektyviai prisotina kraują,ir paukščiai gali išgyventi net ir kvėpuodamiretu oru.Neseniai Harvardo universitetomokslininkai įrodė, kad dvikojis plėšrusisdinozauras Majungatholus atopusturėjo visiškai tokius oro maišuskaip ir paukščiai. Šis mėsėdis gyvenodinozaurų eros pabaigoje ir priklausėdidelei teropodų šeimai, atsiradusiaiprieš 220 milijonų metų, kai deguonieskoncentracija atmosferoje buvomenka.Tyrimas patvirtino teoriją, kadpaukščių kvėpavimo sistema yra anksčiaugyvenusių dinozaurų sėkmingosraidos padarinys.Deguonies ore pamažu daugėjojuros ir kreidos periodais – prisitaikydamiprie šių sąlygų dinozaurai tapomilžinais, tokiais kaip plėšrūnas Tyrannosaurusrex ir augalėdžiai Brachiosaurusir Apatosaurus. Dinozaurų era truko165 milijonus metų.4445

More magazines by this user
Similar magazines