Історія життя на Землі

Дослідження метеоритів, древніх гірських порід та інші дотичні дослідження вказують на те, що планета Земля сформувалась приблизно 4,6 млрд років тому (гадейський еон). До цього часу навколо Сонця був тільки розмитий протопланетний диск, що складався з газів і космічного пилу. Потім під дією сили тяжіння пил почав збиратися в невеликі тіла (планетоїди), які з часом перетворилися на планети. Протягом перших мільйонів років на Землі не могло існувати ніяких форм життя, бо на цей час припадає розплавлення верхньої мантії і її перетворення на магматичний океан в якому дуже швидко переплавилась первинна тверда поверхнева оболонка — літосфера. Атмосфера у той час не була щільною і складалася із суміші розпечених до температури 80 °C газів: аміак (${\displaystyle {\ce {NH3}}}$), метан (${\displaystyle {\ce {CH4}}}$), водень (${\displaystyle {\ce {H2}}}$), хлор (${\displaystyle {\ce {Cl2}}}$), пари сірки (${\displaystyle {\ce {S}}}$). Природна радіоактивність була набагато вищою за сьогоднішній рівень. Тобто життя за таких умов було неможливим. Внаслідок дегазації земних надр та подальшого охолодження на поверхні планети утворюються перші водойми рідкої води (${\displaystyle {\ce {H2O}}}$). Перші сліди появи рідкої водної оболонки у планети припадають на період 4,5 млрд років тому (циркон, подушкові базальтові лави)[1][2][3]. Гіпотеза про кометне та планетзимальне походження води на Землі внаслідок метеоритного бомбардування не знаходить підтверджень після порівняння протій/дейтерівєвого ізотопного співвідношення різних небесних тіл[4][5].

4 млрд років тому Земля зіткнулась з планетою Тейя (її розмір був близьким до розмірів Марса). Зіткнення було таким сильним, що утворені при зіткненні уламки були викинуті в космос і утворили Місяць. Утворення Місяця сприяло появі життя, бо його обертання навколо Землі виклика́є припливи, які в подальшому сприяли перемішуванню товщ Світового океану, очищенню та аерації, стабілізує вісь обертання Землі. Доба у ті часи була дуже короткою (6 годин), але через близкість Місяця (17 тис. км проти сучасних 384,4 тис. км) сильніша припливна взаємодія гальмувала обертання Землі і поступово збільшувала тривалість доби до сучасних 24 годин.

Усі концепції появи життя можна розділити на дві групи[6]:

• Випадковість.

	Всесвіт не був запрограмований на життя, як і біосфера на людину. Нам просто випав щасливий шанс в рулетці, подібно тому, ніби ми щойно виграли мільйон у казино.
— французький біохімік Жак Моно

• Закономірність.

Бельгійський біохімік і цитолог Крістіан де Дюв заперечує концепцію Моно двома доводами. По-перше, будівельні блоки живих організмів (амінокислоти, вуглеводні, азотисті сполуки, спирти, жирні кислоти, сполуки карбону) легко синтезуються в космічному просторі. З «першосупу» простих сполук ціанідів (${\displaystyle {\ce {CN^-}}}$), фосфатів (${\displaystyle {\ce {PO4^-}}}$), сірководня (${\displaystyle {\ce {H2S}}}$), ацетилену (${\displaystyle {\ce {C2H2}}}$), аміаку (${\displaystyle {\ce {NH3}}}$), ціанамідів (${\displaystyle {\ce {H2NCN}}}$) та глікольальдегідів (${\displaystyle {\ce {C2H4O}}}$) легко утворюються попередники амінокислот, ліпідів та нуклеозидів[7]. По-друге, побудова живого організму є лише детерміністичні хімічні процеси різної складності. Наприклад, як тільки десяток нуклеотидів складається в найпростіший ланцюжок РНК, остання відразу починає свою каталітичну реакцію з прискорення біохімічних реакцій[8]. Інший приклад, самостійна збірка ліпідів у мембранні поверхні й замкнені сфери у водному середовищі[7].

Найдревніші сліди життя на Землі датуються віком 3,8-4,1 млрд років тому (еоархей) — гнейсова зеленокам'яна формація Ісуа на острові Гренландія, породи Пілбари в Австралії та ізотопний склад зерняток вуглецю (карбону) в мікрокристалах циркона[9][10][11]. Біогенні сліди встановлено за властивим для життя зміщенням пропорції ізотопів карбону ${\displaystyle {\ce {^12C/^13C}}}$ в гірській породі в бік більш легкого. Проте для зеленокам'яних порід існує заперечення біогенного механізму зміщення пропорції суто фізичними механізмами при більш пізньому метаморфізмі (переплавці) гірських порід[12].

На еволюційному шляху передачі генетичної інформації спочатку сформувались такі найпростіші елементи ланцюжка, як транскрипція (синтез РНК) і подальша трансляція (синтез білків). Це епоха так званого «РНК-світу»[6]. У відповідності до неї, першою молекулою, яка мала здатність до самовідтворення, була рибонуклеїнова кислота (РНК). Молекула РНК може працювати як фермент, з'єднуючи вільні нуклеотиди в комплементарну послідовність, таким чином відбувається її розмноження[13]. Формування ланцюжка реплікації (ДНК та її копіювання) стало першим еволюційним роздоріжжям на дереві життя, що розвело подальші шляхи еволюції бактерій в один бік, архей і евкаріот в інший[6][14].

Наступним етапом для еволюції життя стало здолання дарвінівського порогу (англ. Darvinian Threshold), коли інтенсивність передачі генетичної інформації від організмів їхнім нащадкам почала переважати над горизонтальним перенесенням генів — від цього моменту вже можна вести розмову про біологічний вид як такий[6].

Але хімічні сполуки ще не можна назвати живими істотами, оскільки вони не мають меж тіла, як і має будь-який живий організм. Тільки всередині ізольованого від зовнішнього хаотичного руху частинок тіла можуть відбуватися складні хімічні реакції, які дозволяють істоті живитися, розмножуватися, рухатися, тобто підтримувати гомеостаз. Першою гіпотезою у цьому напрямку була теорія коацерватних крапель Олександра Опаріна. Поява ізольованих порожнин в океані є доволі частим явищем. Їх утворюють жирні (аліфатичні) кислоти, які потрапляють у воду[15]. Уся справа в тому, що один кінець молекули гідрофільний, а інший — гідрофобний. Жирні кислоти, які потрапляють у воду, утворюють сфери таким чином, що гідрофобні кінці молекул знаходяться всередині сфери. Можливо, молекули РНК почали потрапляти в такі сфери[16]. Найдревнішими залишками сформованих живих клітин слугують відбитки сульфатредукуючих бактерій віком 3,4 млрд років[17].

Життя на Землі по відношенню до вільного кисню (${\displaystyle {\ce {O2}}}$) ділиться на дві групи організмів[18]:

• анаероби (деякі бактерії, археї), для яких кисень виступає лише як отрута;
• аероби (усі евкаріоти, деякі бактерії), як навчились отримувати енергетичний зиск від кисню.

Кисень виступає як сильний окисник, який руйнує клітини, але за допомогою якого можна отримати багато енергії. Тому в аеробів присутні дві незалежні системи ферментів, налаштовані на взаємодію з такими протилежними властивостями для живих організмів речовини[18].

Перші аероби опанували реакцію фотосинтезу не пізніше 3 млрд років тому. Перші процеси утворення глюкози з вуглекислоти відбувались за участі таких відновників як сірководень (${\displaystyle {\ce {HS}}}$), водень (${\displaystyle {\ce {H2}}}$), сполуки заліза (${\displaystyle {\ce {Fe}}}$), без участі води (${\displaystyle {\ce {H2O}}}$), тому вільного кисню не утворювалось. Вміст такого сильного окисника в атмосфері Землі тогочасної епохи не перевищував 0,001 % від сучасного[19]. З появою перших цианобактерій (синьо-зелених водоростей), що використовували в якості відновника воду, а побічним продуктом реакції виступав вільний кисень, геохімічна історія планети, як і біологічна, переходить на новий етап розвитку[20]. У подальшому від цианобактерій еволюційно, ймовірно через симбіоз, утворились фотосинтезуючі органели еукаріотичних клітин — хлоропласти[19]. Цианобактерії, послуговуючись необмеженимим запасами води (в той час як сировина для безводного фотосинтезу була обмеженою) насичували середовище токсичним киснем, обмежуючи розвиток як конкурентів, так і власний. Вирішальним у цій боротьбі виступили ресурси саме відновлювача[19]. 2,4 млрд років тому, у ранньому протерозої, після Великої окиснювальної події (англ. Great Oxidation Event, GOE), коли за десятки млн років концентрація кисню в атмосфері підвищилась у тисячі разів, настала епоха панування цианобактерій у водах Світового океану — цианозой[21][22]. Під час епохи цианозою, що тривала приблизно 1 млрд років, біосфера Землі стала незворотньо кисневою. Більшість анаеробних прокаріотів вимерло — це перше масове вимирання в історії життя планети[19]. Ті організми що вижили захистили себе товстими клітинними стінками[22].

Докиснева атмосфера Землі була насичена парниковими газами, вуглекислим (${\displaystyle {\ce {CO2}}}$) і метаном (${\displaystyle {\ce {CH4}}}$), що створювали парниковий ефект й зберігали досить теплий клімат на планеті. Крім того, вважається що світимість Сонця в ту епоху становила лише до 80 % від сучасної[23][19]. Після початку цианозою весь метан, що має в 23 рази більший парниковий ефект ніж вуглекислий газ, було перероблено на останній, що спричинило катастрофічне гуронське заледеніння 2,3 млрд років тому[23]. Різноманітні льодовикові відкладення того заледеніння знаходять на тогочасних екваторіальних широтах. Заледеніння тривало 100 млн років й було подолане сильною вулканічною активністю, що достатньо наситила атмосферу парниковими газами[23].

Відповіддю біоти на нове кисневе середовище стало опанування у перші 100—200 млн років протеобактеріями реакції окиснення глюкози вільним киснем — дихання. Так був задіяний новий енергетичний ресурс, що виявився більш ефективним за безкисневе бродіння, початкові етапи якого слугують базисом біохімічного механізму кисневого дихання[19]. У подальшому від протеобактерій еволюційно, ймовірно через симбіоз, утворились дихальні органели еукаріотичних клітин — мітохондрії[24]. Найближчий сучасний генетичний родич мітохондрій, пурпурова альфа-протеобактерія Rhodospirillum rubrum володіє одночасно біохімічними механізмами дихання, бродіння й сірководневого фотосинтезу, може вільно перемикатись між ними в залежності від середовища[24].

	Усі згодні з тим, що еволюція синьозелених водоростей була найзначнішою біологічною подією на нашій планеті. Навіть більшим ніж розвиток евкаріотичних клітин і поява багатоклітинних організмів.
— Пітер Ворд, Джо Кіршвінк[25]

Поява сучасних евкаріотичних організмів з біохімічними механізмом дихання за допомогою мітохондрій пояснюється двома гіпотезами[19]:

• Пзньомітохондріальна гіпотеза стверджує, що захоплення протеобактерій відбулось попередньо сформованими евкаріотичними організмами.
• Ранньомітохондріальна гіпотеза наголошує на причинності симбіозу протеобактерій і древніх архей в самому процесі розподілу внутрішнього середовища клітини на цитоплазму й окреме ядро з генетичною інформацією[26].

Найдревніші знахідки відбитків еукаріотичних організмів датуються віком 2,2-2,1 млрд років тому. Це нитчаста водорість Grypania spiralis[27][28], подібний до сучасних примітивних грибів глоріміцетів проблемний Diskagma buttonii та інші (всі багатоклітинні)[29][30]. Найдревніший відомий одноклітинний еукаріотичний організм датується віком 1,6 млрд років тому, що пояснюється кращим зберіганням решток багатоклітинних організмів[31]. Етап переходу від одноклітинних евкаріотів до багатоклітинних організмів було пройдено досить швидко, не більше ніж за 200 млн років від дати кисневої революції[19].

Протерозойський еон

Охоплює часовий проміжок 2,5 млрд – 543 млн років тому. Протерозой (грец. πρότερος — перший, старший, грец. ζωή — життя) ознаменувався виникненням складних рослин, грибів і тварин (наприклад, губок). Життя на початку протерозою, як і раніше, було зосереджене в морях, оскільки умови на суші були не зовсім сприятливими: атмосфера складалася переважно з сірководню, CO₂, N₂, CH₄, і зовсім малої кількості O₂.

Викопні залишки Spriggina floundersi

Однак бактерії, які жили в той час у морях, почали виробляти O₂ як побічний продукт, і 2 млрд років тому кількість кисню вже досягла стійкого рівня. Але різке збільшення кількості кисню в атмосфері призвело до кисневої катастрофи, яка викликала зміни органів дихання у організмів, що населяли в той час океани (анаеробні змінились аеробними) і зміну складу атмосфери (утворення озонового шару). Внаслідок послаблення парникового ефекту на Землі настало тривале Гуронське зледеніння: температура опускалася до −40 °С.

Подальші викопні залишки перших багатоклітинних зустрічаються вже після зледеніння. В той час океани населяли своєрідні організми едіакарської фауни, наприклад сприггіна (праворуч). Можливо, вони були предками сучасних тварин, а можливо, зникли, не лишивши нащадків[32].

Після бурний геологічних і еволюційних подій початку протерозою настав так званий «марудний мільярд років» (англ. Boring Billion) мезо- і неопротерозою, що не відзначився ні будь-якими значними еволюційними етапами розвитку життя, ні глобальними змінами в географічній оболонці[19]. Світовий океан окрім ціанобактерій населяли багатоклітинні червоні (Bangiomorpha) й жовто-зелені водорості (Tribophyceae)[31], гриби (Tappania)[33]. Достеменно підтверджені рештки багатоклітинних тварин відсутні[29]. Можливо, причиною цього була недостатня концентрація кисню в атмосфері (не більше 2 %), бо саме з підвищенням його концентрації пов'язаний сплеск еволюції[34][35][36].

Наприкінці протерозою, 800 млн років тому всі континенти планети були зібрані в єдиний суперконтинент Родинію, який під дією тектонічних рухів почав активно розпадатись на менші континенти (мінімум на 8 фрагментів), у зв'язку з чим припиняє своє існування давній суперокеан Міровія, відбуваються величезні виверження базальтових лав[37]. Хімічне вивітрювання базальтових лав забирало вуглекислий газ із атмосфери, а поповнення його через вулканічні виверження відставало від активних процесів вивітрювання в теплих екваторіальних широтах, де були сконцентровані основні масиви суходолу[37][38]. Далі цей процес почав самопідживлюватись як система з додатнім зворотним зв'язком: зростаюча площа льодовиків підвищувала сумарне альбедо планети, що призводило до пришвидшення похолодання, яке переводило воду гідросфери з рідкого в твердий стан (кріосфера)[19]. Хімічне вивітрювання в низьких широтах нічим не сповільнювалось, гірські породи не перекривались потужними льодовиковими масивами високих широт, як ми це можемо спостерігати в наш час в Антарктиді й Гренландії[19]. Коли самопідживлюване наростання шапок льоду на полюсах, підтримуване виведенням вуглекислоти з атмосфери через вивітрювання гірських порід на екваторі переходить певну математично обчислювану межу, ніщо вже не може зупинити глобального заморожування планети[39]. Що й відбулося в ту епоху. Спокійний розвиток життя на планеті було перервано всепланетним заледенінням, відомим під назвою «Землі-сніжки» (англ. Snowball Earth) — Стертське заледеніння[40].

Настала геологічна епоха кріогенію. Температура атмосфери впала на декілька десятків градусів[38]. Поверхня Світового океану була вкрита кілометровим шаром криги. Світло крізь неї потрапляло у водну товщу лише через щілини, розломи й тимчасові ополонки. Серед фотосинтезуючих організмів такі умови зуміли пережити, можливо, тільки червоні водорості, що зустрічаються зараз на глибинах 200 і більше метрів та одноклітинний планктон, що вільно себе почуває й на поверхні льодовиків у тонкій плівці талої вод[19]и. Оазами життя на цей час стали біоценози глибинних термальних джерел — білих і чорних курців. Насиченість вод киснем сильно впала, що дало змогу розвинутись анаеробній біоті[38].

Ті самі процеси, що призвели до миттєвого, з геологічного погляду, заморожування планети, так само миттєво її розтопили[19]. Вулканічна активність впродовж 60 млн років заледеніння продовжувала насичувати атмосферу вуглекислим газом, який вже не використовувався на вивітрювання гірських порід вкритих шаром криги. Згідно математичних моделей, після проходження критичної точки, температура атмосфери за декілька тисяч років змогла підвищитись до 50°С й льодовики розтали[41]. Материки, що довгий час були занурені під вагою багатокілометрового льоду, ще не встигли висхідними ізостатичними рухами компенсувати значення середніх висот до дольодовикових, тому значні площі вкрили мілководні окраїнні моря[19]. Після чого, так як тектонічний процес розповзання материків з екваторіальних широт не завершився, заледеніння поновилося, але вже на менш тривалий час (15 млн років) — Маріноанське заледеніння[40][37].

Хронологія життя

П • О • 

-4500 —

–

-4000 —

–

-3500 —

–

-3000 —

–

-2500 —

–

-2000 —

–

-1500 —

–

-1000 —

–

-500 —

–

0 —

вода

Одноклітинні

фотосинтез

Ядерні

Багатоклітинні

членистоногі     молюски

Наземне життя

Рослини

Динозаври  

Ссавці

Квіти

Птахи

 Примати

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

←

первісна Земля

←

поява води

←

первісне життя

←

метеоритне бомбардування

←

вільний кисень

←

атмосферний кисень

←

киснева катастрофа

←

статеве розмноження

←

перші рослини

←

едіакарська біота

←

кембрійський вибух

←

тетраподи

←

гомініди

Ф
а
н
е
р
о
з
о
й

П
р
о
т
е
р
о
з
о
й

А
р
х
е
й

Г
а
д
е
й

Понгола

Гурон

Земля-сніжка

Андійське

Кару

Четвертинне

Зледеніння:

Масштаб шкали: млн років

Дивіться також історичні осі людини і природи.

Кріогеній з його заледеніннями закінчився 635 млн років тому, після чого розпочався останній геологічний період протерозою — едіакарій (венд)[42]. У цей період з'являються достеменні рештки багатоклітинних «сегментованих» тварин — вендобіонтів[43][44]. Термін уперше було уведено німецьким палеонтологом Адольфом Зейлахером, який вважав їх величезними багатоядерними протистами[45]. Едифікаторами едіакарської біоти були нитчасті водорості, що утворювали мати на дні водойм[46]. Перші вендобіонти харчувались такими водоростями з морського дна, або просто осмотрофно, тобто всотували поживні речовини з морської води[47][48]. Останнім способом харчуються сучасні багатоядерні ксенофіофори, схожі на великих (до 20 см) амеб[42]. Існує гіпотеза, що перші вендобіонти харчувались за допомогою симбіотичних бактерій, що окиснювали сірководень до сірки, подібно до сучасних глибоководних погонофор[49]. У цьому древньому світі, ще ніхто ні на кого не полював, панував так званий «Едіакарський сад» (алюзія на Едемський)[50]. Найдревнішою багатоклітинною твариною вважається кімберелла (Kimberella quadrata), бентосна тварина з двобічно-симетричним тілом розмірами до 15 см, мала тіло з ногою, яке вкривала мантія (що ріднить її з молюсками), що жила 555 млн років тому[51][52][53]. Вендобіонти з'явились «неочікувано», дали велику кількість неповторних форм і повністю вимерли наприкінці періоду. Проте деякі дослідники вважають, що вони могли бути предками таких еволюційних гілок, як пластинчасті та реброплави[54].

542 млн років тому розпочинається епоха «явного життя» — фанерозой[55]. Кембрійський період, перший період палеозою, ознаменував появу, швидке поширення й панування багатоклітинних тварин більшості сучасних еволюційних гілок. Швидкість диверсифікації еволюційних напрямків дає підстави називати цей період в історії життя Землі — Великим еволюційним вибухом (кембрійським). Тварини, що могли переміщуватись з одного місця на інше, спричинили здвиг у біоценозах, водоростеві мати почали зішкрибати як з поверхні, так і об'їдати знизу, організми, що занурювались в ґрунт[42]. Поява перших «хижаків» (консументів першого порядку) спричинила тиск на врівноважену систему — розпочався автокаталітичний (самопідживлючий) еволюційний процес урізноманітнення вибору тактик виживання «жертв», коли вони не тільки активно займають усі можливі екологічні ніші, але й створюють власні[56]. Поява активних фільтраторів субстрату, подібних до сучасних морських червів, що живуть в ньому, створюють ходи, аерують його, розбудовуючи тим самим новий простір, що може бути зайнятий іншими формами життя (тривимірний ґрунт фанерозойського типу), спричинило справжню «субстратну революцію»[57][58]. Інші фільтратори, жаберні ракоподібні, обрали для себе екологічну нішу водної товщі, утворивши перший зоопланктон[59]. Вони відфільтровували будь-які поживні речовини, що плавали у воді й, перетравлювали й упаковували в щільні фекальні пелети, що швидко осідали на дно. Таке пелетне транспортування взвішених частинок з товщі води на дно підвищило прозорість води, збагатило її киснем, який раніше витрачався на окиснення органічних решток, збагатило бентос поживними речовинами[42][60]. Перші наслідки дали змогу розширити зону фотосинтезу, який покращив життя для придонних організмів. І це ще більше урізноманітнило життя на планеті[42].

Наступним важливим етапом автокаталітичної еволюції стала поява 520 млн років тому справжніх хижаків (консументів другого порядку) — вільно плаваючих динокарід (Dinocarida)[61]. Найвідоміший представник яких, аномалокарис (Anomalocaris — «незвичайна креветка»), завдовжки до 1 м мав на озброєнні могутній щелепний апарат, фасеткові очі, сегментоване пласке тіло. Цей період також називають «кістяковою революцією», бо саме в цю епоху з'являється така еволюційна новина як біомінералізація (спікули в губок, мушлі в молюсок, хітинові покрови в членистоногих, але не в перших хордових)[62]. У цей період з невідомих причин концентрація йонів кальцію (Ca²⁺) в морській воді зростає втричі[63], що полегшило тваринам розбудовувати власний захист, як відповідь на появу хижаків[42]. Поява різноманітних хижаків загальмувала темпи еволюції, бо з цього моменту майже всі екологічні ніші були вже зайняті[42]. Нішу риючих хижаків уперше зайняли лопатоногі молюски вже після закінчення кембрійського періоду[64].

Деякі вчені заперечують «вибухоподібну» появу еволюційних гілок саме в кембрії, називаючи такий вибух лише «артефактом збережених решток», пояснюючи їхню «появу на арені» або недостатнім вивченням більш глибоких шарів геологічної історії планети, або набуттям тваринним світом рис «палеонтологічності», тобто можливостю решток організмів бути вдало похованими і збереженими в осадових товщах, що утворювались у природних умовах кембрію[42][65]. Такому стану речей можуть також сприяти невеликий розмір, відсутність твердих частин тіл, непридатні умови захоронення й зберігання решток докембрійських першопредків. Така гіпотеза частково підтверджується даними молекулярної систематики, що заводить реконструкцію спільних предків сучасних типів тварин глибоко в кріогеній[66][67]. І навпаки, існують математичні моделі, що спростовують побудову такого глибокого коріння першопредків[68]. У будь-якому разі лише автокаталітичні процеси екологічних взаємовідносин організмів пояснюють вибухоподібну кембрійську еволюцію, спричинену появою перших «травоїдних» в докембрійських біоценозах[42].

Світовий океан вважають колискою життя, бо безсумнівно те, що перші мільярди років його еволюції відбувались саме в ньому[69]. Проте співвідношення йонів калію (${\displaystyle {\ce {K+}}}$) та натрію (${\displaystyle {\ce {Na+}}}$) в цитоплазмі усіх живих організмів зворотне співвідношенню в морській воді, в клітинах калію в 10-20 разів більше ніж натрію, тоді як в океані на 40 часток натрію припадає лише 1 калію[70]. Така концентрація калію критично важлива для роботи багатьох ферментних систем, генетична історія яких дуже древня й спільна для всіх сучасних живих організмів. Тобто такі системи формувались в середовищі відмінному від вод Світового океану[69]. Можливо це були мілкі водойми на первинній поверхні планети[70]. Проте такі водойми не могли захистити від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання, яке не затримувала первинна безозонова атмосфера[69].

Найдревніші палеоґрунти датуються віком 2,7 млрд років[71], у той час як найдревніша кора вивітрювання — 3,5 млрд років[72][73]. Отже принаймні прокаріоти в архейську епоху вже населяли суходіл[69]. Залишки «марудного мільярда» несуть в собі пряме свідчення наземного життя у вигляді ниток синьо-зелених водоростей у викопній печері віком 1,2 млрд років[74]. Перші наземні еукаріотичні водорості, що утворювали пластинчасті колонії та цисти, датуються віком 1 млрд років[75]. Це організми подібні до сучасної водорості трентеполії, що вкриває стовбури дерев цеглянисто-жовтим нагаром[69]. До появи пеллетного транспорту, в едіакарії мертва органіка товщ морської води захоронювалась на дні глинистими частинками, що потрапляли до океанів з континентальним стоком[76]. Розрахунки обсягів глинистого матеріалу, що виносився з материків дозволяють допустити наявність у той період значного поширення суходолом біогенних кір вивітрювання, тобто палеоґрунтів, які утворювали водорості, гриби й лишайники[77][73].

Перші сучасні мохи, вищі спорові й перші судинні рослини з'являються на суходолі вже в ордовіці, 485—445 млн років тому[78][79]. У наступному геологічному періоді, силурійському, що тривав до 419 млн років тому, судинні рослини опановують суходіл[80]. Це дозволяє вийти з води спершу зябровим ракоскорпіонам, а потім павукоподібним[81], багатоніжкам[82], ракоподібним та первиннобезкрилим комахам[83], що вже вільно дихали киснем атмосферного повітря[84]. У ранньому девоні, 410 млн років тому, з'являються хижі отруйні губоногі багатоніжки[85]. Перші хребетні з'являються на суходолі лише наприкінці девонського періоду, 370 млн років тому, але швидко призвичаївшись у нових умовах вони вже в наступному геологічному періоді (кам'яновугільному) зайняли екологічну нішу «суперхижаків»[86]. Тоді ж перші крилаті комахи опановують простори повітряного океану[87]. У наш час ця група представляє ⅔ усіх комах й займає найрізноманітніші екологічні ніші на планеті, утворюючи найтонкіші харчові спеціалізації. У подальшому вони відіграють ключову роль в еволюції квіткових рослин[69].

Наприкінці девону в рослин з'являється нова життєва форма — дерево[88]. Вона додатково утворює різноманітні невідомі до того екологічні ніші для живих організмів, пришвидшує хід еволюції. Суходіл починають вкривати угруповання таких життєвих форм — першоліси. У девонському періоді вони були представлені виключно археоптерисами[89], але вже в наступному, карбоновому, найрізноманітнішими видами голонасінними. Суходіл планети на наступні 350 млн років підкорився лісам і літаючим комахам[90]. Слугуючи поживою й прихістком, вони дозволили еволюційно розвинутись також амфібіям і рептиліям[69]. Бурхливий розвиток рослинності та відсутність детрифікаторів, що переробляли б мертві рештки рослинності, що виймали з природного колообігу величезні маси вуглецю й утворювали гігантські поклади кам'яного вугілля (Донецький, Аппалачський і Міссісіпський басейни), призвело до найбільшої концентрації кисню в атмосфері Землі за всю її історію (більше 30 %) і закономірного гондванського заледеніння на материках Південної півкулі[69][91].

Кембрійський період

Реконструкція Haikouichthys ercaicunensis

Охоплює часовий проміжок 543–490 млн років тому. В кембрійський період раптово з'являється величезна різноманітність живих організмів — предків нинішніх представників багатьох підрозділів царства тварин (у відкладах, що передували кембрію, залишки таких організмів відсутні). Ця раптова в геологічному масштабі подія, яка в реальності тривала мільйони років, відома в науці як кембрійський вибух[92].

Викопні залишки тварин кембрійського періоду знаходять доволі часто і у всьому світі. На початку кембрійського періоду (близько 540 млн років тому) у деяких груп тварин з'являється складно побудоване око[93][94][95]. Поява цього органу була величезним еволюційним кроком — тепер тварини могли бачити навколишній світ. Так, жертви тепер могли бачити мисливців, а мисливці — своїх жертв[96].

В кембрійському періоді на суші життя не існувало. Але океани були густо населені безхребетними, наприклад, губками, трилобітами[97], аномалокарами[98]. Час від часу величезні підводні зсуви захоронювали групи морських істот під тонами намулу. Завдяки цим зсувам ми можемо наочно уявити собі, яким химерним був тваринний світ кембрійського періоду, адже в намулі прекрасно збереглися у вигляді скам'янілостей навіть ніжні м'якотілі тварини.

В морях пізнього кембрійського періоду основними групами тварин були членистоногі, голкошкірі і молюски. Але найважливішим мешканцем морів того часу була безщелепна істота хайкоуіхтіс — у неї крім очей розвинулася хорда[99][100][101].

Силурійський період

Реконструкція куксонії — судинної рослини, яка однією з перших вийшла на сушу.

Охоплює проміжок часу 443–417 млн років тому. В силурі на сушу виходять деякі рослини, наприклад, куксонії (Coocsonia), які сягали у висоту не більше 10 см, і деякі види лишайників. У деяких членистоногих розвинулись примітивні легені, які дозволяли їм дихати атмосферним повітрям, наприклад, скорпіон бронтоскорпіо міг знаходитися на суші протягом чотирьох годин.

В морях через мільйони років формуються величезні коралові рифи, де знаходили притулок дрібні ракоподібні та членистоногі. В цьому періоді членистоногі стають ще більшими, наприклад, ракоскорпіон птерігот міг досягати 2,5 метрів у довжину, однак, він був занадто великим, щоб виповзати на сушу.

В силурійських морях з'являються повністю сформовані хребетні тварини. На відміну від членистоногих, у хребетних був кістяний хребет, що дозволяв їм краще маневрувати під водою.

Девонський період

Охоплює проміжок часу 417–354 млн років тому.

Відбиток Аrchaeopteris hibernica.

В девоні життя продовжує активно розвиватися на суші і в морі. З'являються перші примітивні ліси, які складалися в основному з найдавніших примітивних деревоподібних папоротей археоптерисів (Archaeopteris), які росли в основному на берегах рік та озер[102].

Основне життя в ранньому девоні було представлене в основному павуками підряду Mesothelae[103] і багатоніжками, які дихали всією поверхнею тіла і жили в дуже вологих місцях. Однак до кінця девону у древніх артропод з'являється хітиновий панцир, скорочується кількість сегментів тіла, четверта пара лап перетворюється у вусики і щелепи, у деяких також розвинулись крила. Так з'явилася нова еволюційна гілка — комахи, яка змогла освоїти найрізноманітніші куточки планети.

В середині девону на сушу ступили перші амфібії (наприклад, гінерпетон, іхтіостега). Вони не могли жити далеко від води, оскільки їх шкіра була ще дуже тонкою і незахищеною від пересихання. До того ж, амфібії могли розмножуватися тільки при наявності води — ікринками. Поза водою потомство амфібії загинуло б: ікру висушило б сонце, адже вона не захищена ніякою оболонкою, крім тонкої плівки[104].

У риб розвинулися щелепи, які дозволяли їм ловити швидких жертв. Вони почали стрімко збільшуватися в розмірах. Уже до кінця девону в морях з'явилися перші кісткові риби, такі як гігантська хижа гінерія. Однак найбільш грізними мешканцями девонських морів були представники групи плакодерм, такі як дунклеостей та дініхтис, що досягали в довжину 8–10 метрів[105][106].

Кам'яновугільний період

Реконструкція протерогірінуса.

Реконструкція петролакозавра.

Охоплює проміжок часу від 354–290 млн років тому. В кам'яновугільному періоді майже по всій планеті клімат був жаркий та вологий. В болотистих лісах (Вугільний ліс) того часу росли переважно хвощі, деревоподібні папороті та гігантські лепідодендрони, які сягали у висоту від 10 до 35 метрів, і в діаметрі стовбура — до одного метра[107].

Фауна була представлена величезною кількістю істот. Велика кількість тепла, вологи та кисню сприяла збільшенню розміру членистоногих, так, наприклад, артроплевра могла досягати 2,5 метрів у довжину[108], а величезна бабка меганевра — 75 см в розмаху крил[109].

Такі умови сприяли і розквіту амфібій. Вони (наприклад, протерогірінус) зайняли всі прибережні області, практично остаточно витіснивши дводишних[110] і кистеперих[111]. В кам'яновугільному періоді амфібії дали початок рептиліям[112]. Перші рептилії були дуже маленькими тваринами, які нагадували сучасних ящірок, наприклад, довжина петролакозавра не перевищувала 40 сантиметрів у довжину. Рептилії могли відкладати яйця на суші — це було великим еволюційним кроком, до того ж їхня шкіра була вкрита щільною лускою, яка захищала шкіру тварини від висихання, а отже, вони могли спокійно відходити далеко від води. Наявність таких пристосувальних особливостей і визначила їх подальший еволюційний успіх як наземних тварин[113].

В морях кам'яновугільного періоду також було багато форм життя. Акули та кісткові риби (предки більшості сучасних риб) домінували в товщі води, а морське дно покривали численні коралові рифи, що простягалися на багато кілометрів вздовж узбережжя давніх материків.

Кінець карбону, близько 290 млн років тому, відзначив тривалий льодовиковий період, який закінчився на початку пермського періоду. Льодовики повільно підбиралися до екватора з півночі і півдня. Численні тварини і рослини не змогли пристосуватися до таких кліматичних умов і незабаром вимерли.

Пермський період

Охоплює проміжок часу 290–248 млн років тому. Через льодовиковий період в кінці карбону в пермському періоді клімат став холоднішим і сухішим. Пишні тропічні ліси, болота змінилися безкрайніми пустелями і посушливими рівнинами[114]. В таких умовах росли тільки найстійкіші рослини — папороті та примітивні хвойні.

Реконструкція Edaphosaurus pogonias

Реконструкція Dimetrodon loomisi

Внаслідок зникнення боліт різко скоротилась кількість амфібій, оскільки вони могли жити тільки поряд з водою (наприклад, амфібія-рептиліоморф сеймурія[115]). Місце амфібій зайняли рептилії, оскільки вони були добре пристосовані до життя в сухому кліматі. Рептилії почали швидко збільшуватися в розмірі та чисельності, їм вдалося розселитися по всій суші, вони дали початок таким крупним наземним тваринам, як пелікозаври (наприклад, диметродони[116] та едафозаври[117]). Через холодний клімат у таких рептилій розвинувся парус, який допомагав їм регулювати температуру тіла[118].

Реконструкція російського Scutosaurus karpinskii

Реконструкція горгонопса іностранцевії

В епоху пізньої пермі утворився єдиний суперконтинент — Пангея[119]. В місцях із особливо сухим та жарким кліматом почало утворюватися все більше пустель. В цей час пелікозаври дали початок терапсидам — звіроподібним ящерам[120][121][122]. Вони відрізнялися від своїх предків перш за все тим, що мали відмінну від них будову зубів; по-друге, ця група мала гладкі шкірні покриви (в процесі еволюції луска у них так і не розвинулася); по-третє, у деяких представників цієї групи розвинулися вібріси (а пізніше і шерстяний покрив). Ряд терапсид включав як кровожерних хижаків (наприклад, горгонопси), так і риючих рослиноїдних тварин (наприклад, дііктодона[123]). Крім терапсид на суші мешкали і представники сімейства пареязаврів, наприклад, покритий товстою бронею скутозавр[124].

У пермському геологічному періоді, що тривав 46 млн років, з 298 по 252 млн років тому, північну півкулю вкривають хвойні, а південну — листяні (подібні до гінкго білоба) голонасінні[69]. Клімат став набагато сухішим, що призвело до скорочення площі прибережних зон з густою рослинністю і збільшення площі пустель. Серед літаючих комах уперше з'являються представники найбільш успішного ряду — жорсткокрилі. Води Світового океану населяють найрізноманітніші форми риб, молюсок, голкошкірих, ракоподібних, брахіопод, колоніальних поліпів та інших безхребетних[69].

Пермський період і палеозойська ера загалом закінчується найбільшим масовим вимиранням видів в історії планети — пермсько-тріасовим[125]. Безповоротно вимерло приблизно 60 % видів, що населяли тоді планету[126]; за іншими підрахунками до 96 % видів морської фауни[127]. Найменше постраждали від цього вимирання комахи. Згідно оцінки знахідок в осадових товщах ця подія тривала не більше 1 млн років[128]; за іншими підрахунками не більше 60 тис. років[129]. Таке вимирання стало справжнім «пляшковим горлом» для біорізноманіття планети. Масові вимирання як криза розвитку для таких великих систем як земна біосфера є цілком закономірним етапом еволюції[130]. Хоч окрім суто внутрішніх системних факторів, причинами можуть слугувати також фактори планетарного і космічного масштабів, принаймні слугувати тригером такого механізму. На кінець пермського періоду припадає активізація вулканізму Сибірської трапової провінції[lower-alpha 1], коли на площі 1,6 млн км² (це майже втричі більше за площу України) безперервно виливається базальтова лава[69]. Внаслідок чого в атмосфері Землі дуже швидко зростає концентрація парникових газів, починається глобальне потепління[131][132][133]. Середня температура морської води становила 38–40 °C (45°C — критична температура для денатурації більшості білків тварин і рослин), тобто морська біота могла вижити лише в полярних областях[134]. Води Світового океану насичуються вуглекислотою як напряму, так і внаслідок підвищення розчинності зі зростанням температури, що катастрофічно позначилось на карбонатних кістяках організмів. Токсичний сірководень з вулканічних випаровувань напряму вбивав живі організми. У морській воді він спершу вбивав зоопланктон, після чого фітопланктон неконтрольовано розмножувався допоки вистачало розчиненого кисню. Після масового відмирання фітопланктону залишки кисню витрачаються на окиснення його органічних решток[25]. Безкисневий Світовий океан простежується у відкладах цього періоду[135]. Розквітають біоценози анаеробних бактерій, особливо сульфатредукуючих, що через позитивний зворотній зв'язок підтримують такий розвиток подій, бо побічним продуктом їхньої життєдіяльності виступає сірководень[136]. Для розвитку такого катастрофічного автокаталітичного процесу достатньо було трохи змістити пропорційне співвідношення концентрації окремих речовин у навколишньому середовищі[69].

Існує також версія позаземної причини, через падіння одного або декількох метеоритів, або зіткнення Землі з астероїдом діаметром в декілька десятків кілометрів (одним з аргументів на користь цієї теорії є наявність 500-км кратера в районі Землі Вілкса[137][138][lower-alpha 2].

Закінчення пермського періоду й велике вимирання ознаменовує закінчення палеозойської ери й тривалий, впродовж мільйонів років, період відновлення біосфери[139]. Для морської біоти, біорізноманіття якої впродовж палеозойської ери залишалось доволі стійким (навіть з огляду на ордовицьке й девонське масові вимирання), розпочинається новий етап еволюції, який характеризується сталим збільшенням кількості таксонів впродовж мезозою і кайнозою[140]. Вдалого пояснення цього емпіричного факту допоки не було запропоновано[69]. Атмосферний кисень витратився на окиснення вулканічних порід, газів й мертвої органіки, його концентрація в тріасовому періоді впала до 10-15 %[77]. З поверхні планети щезли лісові біоценози[141]. Найхарактернішим наземним хребетним раннього тріасу були звіроподібні рептилії розміром із собаку — лістрозаври[69]. До середини тріасу спустошені моря опановують водні рептилії, у повітрі з'являються — двокрилі комахи[142]. На кінець періоду припадає радіаційна еволюція наземних рептилій: черепахи, крокодили, птерозаври, динозаври[69]. Упродовж мезозойської ери біота планети набуває повністю сучасних рис: ссавці з'являються в тріасовому, птахи — в юрському, квіткові рослини — в крейдовому періоді[69].

Мезозойська ера

Замальовка амфіцеліаса 1892 року

Під час мезозою на Землі мешкали різноманітні химерні організми. Найвідоміші з них — динозаври. Вони домінували протягом 160 млн років на всіх континентах. Вони мали найрізноманітніші розміри: від зовсім крихітного мікрораптора, який досягав всього 70 см в довжину і ваги 0,5 кг[143], до гігантського амфіцеліаса, що досягав у довжину 50 метрів, а маси 150 тон[144]. В той час на Землі була велика різноманітність форм життя, які продовжували еволюціонувати і вдосконалюватися.

Тріасовий період

Охоплює часовий проміжок 248–206 млн років тому. На початку тріасового періоду життя на планеті продовжувало повільно відновлюватися після масового вимирання видів у кінці пермського періоду. Клімат більшої частини земної кулі був жарким і сухим, але достатня кількість опадів цілком могла забезпечити доволі велику різноманітність рослин. Найбільш поширеними в тріасі були примітивні хвойні, папороті та гінкгові, викопні залишки яких зустрічаються у всьому світі, навіть у полярних областях Землі.

Тварини, які пережили пермське масове вимирання видів, опинилися в дуже виграшній ситуації — адже на планеті майже не залишилось ні їхніх харчових конкурентів, ні великих хижаків. Чисельність рослиноїдних рептилій почала швидко зростати. Те ж саме відбулося і з деякими хижаками. Невдовзі більшість тварин дали початок численним новим і незвичайним видам рептилій. В ранньому тріасовому періоді деякі рептилії повернулися жити у воду; від них пішли нотозаври та інші напівводні істоти.

Реконструкція Euparkeria capensis.

Суперконтинент Пангея (зліва) у пізньому пермському періоді розколовся на два дрібніших — Лавразію та Гондвану (справа).

На початку тріасового періоду жив і можливий предок динозаврів — еупаркерія. Характерною особливістю еупаркерії від інших ящірок було те, що вона могла вставати і бігати на задніх лапах.

В пізньому тріасовому періоді (227–206 млн років тому) на Землі відбулися події, які визначили розвиток життя протягом усієї наступної частини ери динозаврів. В результаті розколу гігантського суперконтинента Пангеї утворилось декілька материків. Аж до пізнього тріасу на суші панували звіроподібні (терапсиди) рептилії, представлені, наприклад, плацеріасом і листрозавром, а також декілька інших груп химерних плазунів, до яких відносилися таністрофей та протерозух. Але за порівняно короткий час чисельність терапсид сильно скоротилася (за винятком групи цинодонтів, які дали початок ссавцям). Їх місце зайняли рептилії — архозаври, три основні групи яких незабаром стали панівними. Цими групами тварин були динозаври, птерозаври і крокодилоподібні рептилії. Швидко еволюціонували і морські рептилії, предки гігантських іхтіозаврів.

Кінець тріасового періоду відзначило нове масове вимирання видів, як і аналогічна подія в кінці пермі. Його причини залишаються загадкою. Свого часу вчені пов'язували його з падінням на Землю астероїда, який залишив після падіння величезний кратер Манікуаган (Канада) діаметром 100 км, але, як виявилося, ця подія відбулася набагато раніше.

Крейдовий період

Охоплює часовий проміжок 144–65 млн років тому. В крейдовому періоді клімат на планеті, як і раніше, залишався теплим; завдяки великій кількості сезонних дощів майже вся земна куля — від екватора до приполярних областей — була покрита пишною рослинністю. В пізньому юрському періоді з'явилися звичні сьогодні квіткові (покритонасінні) рослини, а в крейдовому періоді вони стали вже однією з панівних груп рослин на планеті. В кінці крейдового періоду квіткові витіснили у багатьох регіонах хвойні, папороті та саговники, заявивши свої права на панівне положення у світі рослин, які вони остаточно затвердять в кайнозойську еру.

В результаті розходження континентів утворювались все нові протоки, моря і океани, які ускладнювали вільне переміщення тварин по планеті. Поволі на континентах почали з'являтися власні види рослин і тварин.

Одна з реконструкцій Tyrannosaurus rex.

Крейдовий період був епохою гігантів. В Південній Америці жили аргентинозаври — найбільші наземні тварини, які коли-небудь мешкали на Землі, а у Північній Америці — величезні хижі тиранозаври і рогаті торозаври. Серед динозаврів з'явилися і спеціалізовані види; велоцираптор і протоцератопс, наприклад, пристосувалися до життя серед піщаних дюн монгольських пустель, а лелінозавр — у південній полярній області. Ссавці (наприклад, дидельфодон), як і раніше, не відігравали в житті планети якоїсь суттєвої ролі; вони залишалися невеликими тваринами, але їх чисельність (особливо до кінця крейдового періоду) почала помітно збільшуватися.

Великі зміни відбулися і в морях. Їх колишні володарі (іхтіозаври і пліозаври) поступилися місцем швидким хижим рибам (наприклад, ксіфактинові) і мозазаврам — новій групі гігантських рептилій, яка включала, наприклад, тилозавра.

Збільшилися розміри крилатих ящерів птерозаврів. Орнітохейрус, птеранодон і великі птерозаври долали по повітрю величезні відстані і, можливо, навіть перелітали з континенту на континент. У повітрі літали примітивні птахи (наприклад, іберомезорніс); деякі морські пернаті (як, наприклад, гесперорніс) літати не вміли, але мали величезні розміри. Кінець крейдового періоду (приблизно 65 млн років тому) був відмічений новим масовим вимиранням видів, яке стерло з лиця Землі близько 40 % від усіх існуючих в той час сімейств тварин. Зникли птерозаври, амоніти і мозазаври, але найбільш знаменитими жертвами цієї катастрофи були, звичайно ж, динозаври. Ледь оговталися після цього випробування і багато інших груп живих істот.

Падіння метеорита 65 млн років тому в уяві художника.

Питання про причини масового вимирання видів у кінці крейдового періоду і досі викликає серед вчених гарячі суперечки. Ось декілька версій, які мають найбільшу кількість прихильників:

1. Найбільше прихильників (і підтверджень) має теорія зіткнення Землі з гігантським астероїдом. Зіткнення відбулося на території півострова Юкатан у Мексиканській затоці. Астероїд мав діаметр близько 10 км (його довжина була настільки великою, що коли одна його частина торкнулася води в затоці, то інша знаходилася ще у верхніх шарах атмосфери), і після його падіння утворився кратер діаметром 160 км. Однак, все ж не усі вчені вірять, що навіть таке сильне зіткнення могло знищити стільки видів тварин за такий короткий час.
2. Деякі вчені підтримують теорію про міграцію хвороб: через падіння рівня океану 65 млн років тому утворилися деякі сухопутні переправи з материка на материк. Тварини почали перебиратися з материка на материк, а разом ними і їх паразити та хвороби. Оскільки імунітет тварин з одного материка не пристосований до хвороб та паразитів із іншого, то навіть не смертельна хвороба для тварин, наприклад, з Азії, може виявитися смертельною для тварини, наприклад, з Америки. Через це почалися масові епідемії. В Азію мігрували, наприклад, круглі черви, а в Америку — ехінококи. Але, знову ж таки, можливість вимирання стількох видів тварин через міграції паразитів вкрай мала — незабаром тварини пристосувалися б до хвороб.
3. Можливо, крейдово-палеогенове вимирання пов'язане із підвищеною вулканічною активністю. В деяких місцях земної кулі 65 млн років тому відбулися масові виверження. Потужні потоки лави виривалися, наприклад, із величезних вулканів на Індостані. Потоки лави знищували на шляху всіх тварин та місця їх проживання. Ще небезпечнішими були отруйні гази, що виривалися із вулканів. Вони призводили до загибелі динозаврів.
4. Наша планета рухається в космосі разом з галактикою Чумацький Шлях. Існує теорія, що Земля і Сонячна система час від часу потрапляють в області космосу, де дуже багато маленьких і великих метеоритів. Можливо, саме 65 млн років тому дещо подібне і трапилося, і тоді на Землю полилися величезні метеоритні потоки. Деякі метеорити були настільки великими, що не згоряли в атмосфері та вріза́лися у Землю. Однак, палеонтологи вважають цю теорію малоймовірною.
   

   Наднова зірка
5. Деякі вчені вважають, що 65 млн років тому на відстані приблизно 200–300 світлових років від Землі вибухнула наднова зірка. Такі зорі накопичують у собі величезну кількість енергії та, не витримуючи власного тиску, вибухають. Енергія від вибуху може поширюватися на сотні світлових років[145]. Можливо, в момент вибуху відбувся такий викид енергії, що «спалив» озоновий шар в атмосфері Землі. Після цього перешкод для сонячної радіації більше не було, і вона почала вражати клітини рослин та тварин.
6. Багато хто з палеонтологів також вважає, що жодна з вищенаведених теорії не може пояснити загибель стількох видів живих істот. Вони вважають, що тільки разом всі ці катастрофи здатні набрати достатньої сили, щоб викликати масове вимирання видів: спочатку підвищилась вулканічна активність на планеті, що могло викликати падіння рівня океанів, яке призвело до масових епідемій, потім поряд із нашою галактикою вибухнула наднова, внаслідок чого згорів озоновий шар, і, нарешті, Земля потрапила в область із величезною кількістю метеоритів і зазнала великої кількості зіткнень з дрібними і, нарешті, з одним величезним, що призвело до кінця динозаврів та багатьох інших тварин.

Існують також інші теорії, що стосуються крейдово-палеогенового вимирання, але їх притримується лише невелика кількість вчених.

Але, зрештою, 65 млн років тому на зміну мезозойській ері — «віку рептилій» — прийшла кайнозойська ера — «вік ссавців».

Палеоценова епоха

Охоплює проміжок часу 65–55 млн років тому.

Реконструкція Gastornis giganteus

З настанням палеоцену спорожніла планета починає повільно відновлюватися від наслідків катастрофи. Першими досягли успіху в цьому рослини. Всього через декілька сотень тисяч років значна частина земної суші покрилася непрохідними джунглями і болотами; густі ліси зашуміли навіть у приполярних областях Землі. Тварини, які пережили масове вимирання видів, залишалися невеликими; вони спритно лавірували між стовбурами дерев і лазили по гілках. Найбільшими тваринами планети в той час були птахи. В джунглях Європи та Північної Америки, наприклад, полював хижак гасторніс, який сягав висоти 2,2 метрів[146].

Вимирання динозаврів дозволило ссавцям широко розселитися по планеті і зайняти нові екологічні ніші. В кінці палеоцену (близько 55 млн років тому) їх різноманітність різко збільшилася. На Землі з'явилися предки багатьох сучасних груп тварин — копитних, слонів, гризунів, приматів, рукокрилих (наприклад, кажанів), китів, сирен. Потрохи ссавці починають підкорювати земну кулю.

Еоценова епоха

Охоплює проміжок часу 55–34 млн років тому. На початку еоцену значна частина суші все ще була вкрита непрохідними джунглями. Клімат залишався теплим і вологим. По лісовій підстилці бігали примітивні ссавці (крихітний кінь пропалеотерій, лептиктидій та ін.). На деревах жила годіноція (один з найдавніших приматів), а в Азії мешкав амбулоцет — примітивний кит, що вмів ходити по суші.

Рекострукція Andrewsarchus mongoliensis

Близько 43 млн років тому клімат на Землі став холоднішим та сухішим. На значній частині планети густі джунглі поступилися місцем рідколіссю та запиленим рівнинам. Життя на відкритій місцевості сприяло збільшенню розмірів ссавців.

Азія стала батьківщиною гігантських бронтотерій (наприклад, емболотерія) і масивних м'ясоїдних звірів (наприклад, ендрюзарха, який сягав у довжину 5,5 метрів[147]). В теплих морях плавали примітивні кити (наприклад, базилозавр і дорудон), а на узбережжі Африки жили меритерій та чудернацький арсінотерій.

Близько 36 млн років тому почала замерзати розташована біля південного полюса Антарктика; її поверхня повільно покривалася величезними льодовими щитами. Клімат на планеті став холоднішим, а рівень води в океанах впав. У різних частинах світу сильно змінився сезонних ритм дощів. Численні тварини не змогли пристосуватися до цих змін, і всього через декілька мільйонів років приблизно п'ята частина всіх видів живих істот, які мешкали на Землі, вимерла.

Олігоценова епоха

Охоплює проміжок часу 34–24 млн років тому. На початку олігоцену клімат на планеті був сухим та прохолодним, що сприяло утворенню відкритих рівнин, напівпустель та чагарникових заростей. В результаті зміни клімату в кінці еоцену багато давніх сімейств ссавців вимерли. Їх місце зайняли нові види звірів, включаючи і прямих предків деяких сучасних ссавців — носорогів, коней, свиней, верблюдів та кроликів.

Реконструкція Indricotherium bugtiense

Серед ссавців продовжують з'являтися гігантські вегетаріанці (індрикотерії, наприклад, не поступалися за розмірами динозаврам — вони могли сягати 8 метрів у висоту і важити до 15 тон[148]) і хижаки (такі як ентелодон та гієнодон).

В результаті розходження континентів Південна Америка та Австралія повністю відокремилися від іншого світу. З часом на цих «острівних» континентах сформувалася унікальна фауна, представлена сумчастими ссавцями та іншими тваринами.

Близько 25 млн років тому в Азії утворюються перші великі рівнини, порослі злаками — степи. З того часу злаки, які колись були несуттєвим елементом наземних ландшафтів, у багатьох частинах світу поступово перетворюються у панівний тип рослинності, що покрив зрештою п'яту частину поверхні суші.

Міоценова епоха

Одна з реконструкцій Deinotherium giganteum

Охоплює часовий проміжок 24–5 млн років тому. Чергування посушливих та дощових сезонів призвело до того, що в міоцені значна частина суші покрилася безкрайніми степами. Оскільки злаки та інші трави перетравлюються погано, у травоїдних ссавців сформувались нові типи зубів та змінився травний апарат, що дозволило їм вилучати з цього легкодоступного корму максимум поживних речовин.

Степи стали батьківщиною биків, оленів та коней. Чимало з цих тварин трималися стадами і кочували з місця на місце слідом за дощами. А за стадами травоїдних ішли слідом і хижаки.

Інші ссавці надавали перевагу общипуванню листя дерев та чагарників. Деякі з них (наприклад, дейнотерій та халікотерій) сягали дуже великих розмірів[149].

В міоцені утворилися численні гірські системи — Альпи, Гімалаї, Анди та Скелясті гори. Деякі з них стали настільки високими, що змінили характер циркуляції повітря в атмосфері і почали відігравати важливу роль у формуванні клімату.

Плейстоценова епоха

Реконструкція шерстистого мамонта в повному розмірі.

Охоплює проміжок часу 2,6 млн – 11,7 тис. років тому. На початку плейстоцену на Землі настав тривалий льодовиковий період. Протягом двох мільйонів років на планеті багатократно чергувалися дуже холодні та відносно теплі відрізки часу. В холодні проміжки, які продовжувалися приблизно 40 тисяч років, континенти покривалися льодовиками. У проміжках з теплішим кліматом (міжльодовикових) крига відступала, і рівень води в морях підіймався.

У багатьох тварин холодних регіонів планети (наприклад, у мамонта і шерстистого носорога) з'явився густий шерстистий покрив і товстий шар підшкірного жиру[153][154]. На рівнинах паслися стада оленів та коней, на яких полювали печерні леви та інші хижаки. А близько 180 тисяч років тому на них почали полювати і люди — спочатку неандерталець, а потім і людина розумна[155].

Однак багато великих тварин не змогли пристосуватися до різких коливань клімату і вимерли. Близько 10 тисяч років тому льодовиковий період закінчився, і клімат на Землі став теплішим і вологішим. Це сприяло швидкому збільшенню чисельності людської популяції та розселенню людей по всій земній кулі. Вони навчилися обробляти землю і вирощувати культурні рослини. Спочатку маленькі сільськогосподарські общини розрослися, з'явилися міста, а всього через кілька тисячоліть людство перетворилося у світову спільноту, що використовує всі досягнення високих технологій. Проте багато видів тварин, з якими люди споконвіку ділили планету, опинилися на межі зникнення. Вчені все частіше говорять про те, що з вини людини на Землі розгорнулося нове масове вимирання видів.

Голоценова епоха

Бронзове намисто часів голоцену, музей в місті Тулуза, Франція[156].

Охоплює проміжок часу від 11,7 тис. років тому і до наших днів. Життя тварин і рослин незначно змінювалось протягом голоцену, але є великі переміщення в їх розподілах. Багато великих тварин, включаючи мамонтів і мастодонтів, шаблезубих кішок (таких як смілодони та гомотерії) і гігантських лінивців почали вимирати з пізнього плейстоцену по ранній голоцен. В Північній Америці численні тварини, які процвітали в інших краях (включаючи коней та верблюдів), вимирали. Дехто пояснює скорочення американської мегафауни прибуттям предків американських індіанців, але все ж більшість вчених стверджують, що більший вплив мала зміна клімату[157].

Серед археологічних культур того часу можна назвати гамбургську культуру, культуру федермесер[158] і натуфійську культуру[159]. Виникають найдавніші міста світу, як наприклад, Єрихон на Близькому Сході.

При розгляді важливих сходинок системного удосконалення живих істот на Землі особливо виділяють утворення еукаріотичних клітин і появу багатоклітинних організмів. Перший етап був наслідком об'єднання генетично різнорідних організмів (мітохондрії в клітинах тварин мають власну успадковану ДНК, відмінну від ядерної)[160]. Другий етап поєднував два шляхи, як об'єднання генетично різнорідних організмів у єдиний симбіотичний (наприклад, лишайники), так і більш еволюційно прогресивний — поєднання генетично однакових клітин в єдиний організм. Інший шлях потребував для окремих клітин спеціалізації для виконання суто специфічних функцій заради досягнення спільної мети, та певної «альтруїстичної поведінки» в передачі власної генетичної інформації тотожніми одиницями єдиного організму[160]. Наступним етапом такого еволюційного розвитку після багатоклітинності стає поява соціальності. Коли шлях окремих клітин при утворенні багатоклітинних організмів торують вже окремі, але генетично подібні організми, що утворюють певні «соціальні організми». Головним елементом такої еволюції є система обміну сигналами. Найпростіша — хімічна, успадкована від організменної організації клітин. Так соціальні амеби обмінюються молекулами циклічного аденозинмонофосфату (цАМФ), на хімічному рівні залишається обмін інформацією і між рослинами[160].

Вищою формою соціальності виступає еусоціальність, коли представники одного виду, потомки одного організму, утворюють різновікову групу організмів, які діють альтруїстично по відношенню один до одного й практикують розподіл праці[161]. Як окремі клітини багатоклітинного організму, випадково відділені, не зможуть самостійно утворити новий життєздатний багатоклітинний організм, так і окремі організми такої еусоціальної групи вже не можуть існувати в якості представника біологічного виду самостійно, поза такою групою, яка виступає в ролі суперорганізму. Навзаєм такі соціальні організми отримують нові можливості, які вони не здатні досягти поза групою. Тобто таким суперорганізмам властиві емерджентні якості.

Терміти крейдового періоду є найдревнішими еусоціальними організмами, що присутні в сучасній біосфері[161]. Проте присутність решток у відкладах цього часу на різних континентах дозволяє віднести їхню появу до тріасового періоду (230 млн років тому)[162][163]. Тобто час, коли на спустошеній пермським масовим вимиранням Землі закладались нові екологічні ніші[23]. Еусоціальність, як еволюційна перевага, дала змогу їм повністю перетворювати довкілля на захищене повністю пристосоване для існування середовище з власним мікрокліматом, газовим складом атмосфери, здатне продокувати поживу для вида-консумента майже на автотрофному рівні (технологічно складні ферми з вирощування грибів на підготовленому субстраті)[161]. Після розквіту термітів у мезозої на «квіткову революцію» припадає поява інших соціальних комах з отряду перетинчастокрилих: оси, мурахи, бджоли, джмелі. Загалом випадки появи еусоціальності частіше зустрічаються для комах — 13, ракоподібних — 3, ссавців — 3 (голий (Heterocephalus glaber) і дамарський землекоп (Fukomys damarensis), людина (Homo))[164][160]. Деякі дослідники виявляють риси еусоціальності також в спільнотах строкатих вовків (Lycaon pictus) у Східній Африці і прерійних полівок у Північній Америці. Головною передумовою появи еусоціальності завжди виступає захищене житло, що дає можливість для розподілу життєвих функцій між окремими організмами в соціальній групі[161].

Цікавою спільною рисою для еусоціальних ссавців виступає локалізація їхньої появи у південно-східних регіонах Африки. Характерними принциповими відмінностями від соціальних комах — обмежена можливість розселення й великий розмір окремих організмів (типове співвідношення розмірів комах до ссавців 1:1000). Первісні люди досить швидко заселили всі придатні землі в теплому поясі планети вже за першого виходу з Африки, після чого вони вже не могли не взаємодіяти із представниками свого виду, а наступні вихідці з саван із своїми далекими й близькими родичами. Почасти видом такої взаємодії слугувала агресія, війна й гоміцид. Серед землекопів також поширена «ксенофобія», тобто агресивна поведінка по відношенню до особин з іншого гнізда[165]. Розміри людини теж досить нетипові для світу ссавців, ⅔ яких є представниками гризунів і лиликоподібні, що підштовхує до характерної організації окремих клітин в організмі, особливо нервової системи. Співвідношення сумарної кількості нервових клітин у мурах і бджіл до аналогічних в тілах сірого пацюка й людини має співвідношення 0,25-1 млн : 0,2-86 млрд[166][160]. Спостереження антропологів доводять гіпотезу «соціального мозку», тобто примати використовують цей орган заради побудови соціальних контактів, взаємодії із сородичами. Абсолютні розміри цього органу в приматів прямо впливають на складність взаємодії у видових групах. Одночасно, в складній соціальній групі переваги отримують індивіди з більшими розмірами цього органу. Тобто утворюється стійкий позитивний зворотній зв'язок природного відбору націленого на цефалізацію й розвиток розумових здібностей у соціальних організмів[160]. Рідкі випадки появи еусоціальності незворотно призводять до розвитку розумності, але потрібний поріг абсолютного розміру нейронних зв'язків в історії розвитку життя на Землі було подолано лише людиною. З чого випливає невідворотність утворення розвиненої цивілізації лише за досить рідкісного збігу обставин, що є можливим поясненням загадкового «мовчання Всесвіту» (Silentium Universi).

Унікальне поєднання людським видом як рис еусоціальності, так і універсальності/унікальності окремих її індивідиумів, можливо, є новим етапом біологічної еволюції на планеті.

	Людина — не статичний центр світу, як він довгий час про це розмірковував, проте вісь і вершина еволюції, що є набагато більш прекрасним.
— П'єр Теяр де Шарден, [167]

Ідея про те, що людина еволюціонувала від спільного древнього предка так само як інші форми життя, уперше була запропонована Робертом Чемберсом 1844 року та розвинута Чарлзом Дарвіном 1871 року[168]. Сучасні люди еволюціонували від спільного з людиноподібними мавпами предка через сахельантропа (Sahelanthropus), що жив 6 млн років тому[169]. Перші відомі кам'яні знаряддя мають вік приблизно 2,5 млн років і були зроблені, вирогідно, австралопітеками гарі (Australopithecus garhi), і які були знайдені поряд з кістками тварин, на яких присутні подряпини, зроблені цими інструментами[170]. Найдавніші гомініни (Homininae) мали мізки розміром на рівні з мізками шимпанзе, але за останні 3 млн років вони збільшились у чотири рази; чітко простежується статистична відповідність зростання розмірів мізків усіх гомінінів хронології еволюційного розвитку[171]. Існує наукова дискусія щодо того, чи розвинулися сучасні люди по всьому світі одночасно і незалежно, або є нащадками однієї невеликої африканської популяції, яка потім мігрувала світом 200 тис. років тому і витіснила усі інші види гомінінів[172]. Також ведуться дискусії навколо «великого стрибка вперед» 100-50 тис. років тому, коли анатомічно сучасні люди здійснили низку інтелектуальних, культурних та технологічних досягнень, і чи були вони зумовлені нейрофізіологічними змінами, які не можливо відслідкувати через скам'янілості[173].

• Історія Землі
• Геохронологічна шкала
• Концепції походження життя на Землі
• Життя
• Еволюція
• Еволюційна теорія
• Докази еволюції
• Закон незворотності еволюції органічного світу

• Избранные труды по палеоэкологии и филоценогенетике — В. В. Жерихин — Москва, Товарищество научных изданий КМК, 2003 — ISBN 5-87317-138-6 — Стр. 58-63.(рос.)
• Динозавры: иллюстрированная энциклопедия — Тим Хейнз, Пол Чамберз — Москва, Росмэн, 2008 — ISBN 978-5-353-02642-6 — Стр. 10-15, стр. 52-57, стр. 146—151.(рос.)
• Большой Атлас Динозавров — Сусанна Давидсон, Стефани Теренбулл, Рэйчел Ферт — Москва, Росмэн, 2004 — ISBN 5-353-01605-X — Стр. 30-31.(рос.)
• Всемирная Энциклопедия Динозавров — Дугал Диксон — Москва, Эксмо, 2009 — ISBN 978-5-699-22144-8 — Стр. 10-11.(рос.)
• Большая энциклопедия динозавров — Пол Баррет и Хосе Луис Санс, художник Рауль Мартин — Москва, ОНИКС 21 век, 2003 — ISBN 5-329-00819-0 — Стр. 180—185.(рос.)
• Динозавры: иллюстрированная энциклопедия — Дугал Диксон — Москва, Московский клуб, 1994 — ISBN 5-7642-0019-9 — Стр. 8-13, стр. 128—129.(рос.)

• (англ.) Barbieri M. Code Biology. A New Science of Life. — Springer, 2015. — С. 75–91. — ISBN 978-3-319-14534-1.
• (англ.) Dawkins, Richard (1989). The Selfish Gene (вид. New). Oxford; New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-286092-7. LCCN 89016077. OCLC 20012195.
• (англ.) Dawkins, Richard (2004). The Ancestor's Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Life. Boston: Houghton Mifflin Company. ISBN 978-0-618-00583-3. LCCN 2004059864. OCLC 56617123.
• (англ.) Ecology of Cyanobacteria / Whitton, Brian A. (Ed.). — Dordrecht : Springer, 2012. — Т. II. Their Diversity in Space and Time. — 739 с. — ISBN 9789400755987.
• (англ.) Ruse, Michael; Travis, Joseph, ред. (2009). Evolution: The First Four Billion Years. Foreword by Edward O. Wilson. Cambridge, MA: Belknap Press of Harvard University Press. ISBN 978-0-674-03175-3. LCCN 2008030270. OCLC 225874308.
• (англ.) Mark A. S. McMenamin. The Garden of Ediacara. Discovering the First Complex Life. — N. Y. : Columbia University Press, 2000. — 368 с. — ISBN 9780231500302.
• (англ.) Planetary Systems and the Origins of Life / Ralph Pudritz, Paul Higgs, Jonathon Stone (Ed.). — Cambridge : Cambridge University Press, 2007. — 334 с. — ISBN 978-0521875486.
• (англ.) Smith, John Maynard; Szathmáry, Eörs (1997). The Major Transitions in Evolution. Oxford; New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850294-4. LCCN 94026965. OCLC 715217397.
• (англ.) Termites: evolution, sociality, symbioses, ecology / Editors Takuya AbeDavid Edward BignellMasahiko Higashi. — Dordrecht : Springer Netherlands, 2000. — ISBN 978-94-017-3223-9.
• (англ.) Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries about the Origins and Evolution of Life on Earth. — Bloomsbury Publishing, 2016. — 400 с. — ISBN 978-1608199105.

• (рос.) Еськов К. Ю. Удивительная палеонтология : история Земли и жизни на ней. — М. : ЭНАС, 2008. — 312 с. — ISBN 978-5-91921-129-7.
• (рос.) Ивахненко М. Ф., Корабельников В. А. Живое прошлое Земли. — М. : Просвещение, 1987. — 255 с.
• (рос.) Красилов В. А. Нерешенные проблемы теории эволюции. — Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1986. — 91 с.
• (рос.) Кунин Е. В. Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции. — М. : Центрполиграф, 2014. — 528 с. — ISBN 978-5-227-04982-7.
• (рос.) Уилсон Э. Хозяева Земли. Социальное завоевание планеты человечеством. — СПб. : ИД «Питер», 2014. — 368 с. — ISBN 978-5-496-00429-9.
• (рос.) Уилсон Э. Эусоциальность. Люди, муравьи, голые землекопы и другие общественные животные. — М. : Альпина нон-фикшн, 2019. — ISBN 978-5-91671-697-9.
• (рос.) Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. — М. : Изд-во МГУ, 2005. — 560 с. — ISBN 5-98227-076-8.

• General information on evolution- Fossil Museum nav.(англ.)
• Understanding Evolution from University of California, Berkeley(англ.)
• National Academies Evolution Resources(англ.)
• Everything you wanted to know about evolution by New Scientist(англ.)
• Могла ли жизнь возникнуть на суше?(рос.)