2010 Marek Vácha Dějiny

3 800 nejstarší horniny (Issua v Grónsku) 14 000 000 vznik vesmíru 4 600 původ Země 3 900 díky vysoké teplotě neexistují oceány, veškerá voda je ve formě vodních par 3 800 nejstarší horniny (Issua v Grónsku) 3 500 nejstarší fosilní prokaryotické buňky 2 700 koncentrace atmosférického kyslíku vzrůstá 2 200 nejstarší fosilní eukaryotické buňky 600 různé řasy a bezobratlí měkkých těl (bez ulit či skořápek) všechna čísla jsou v miliónech let

4 000 existovala zřejmě řada malých tzv. protokontinentů

Vzniká zemská kůra, nejstarší horniny 3 800 miliónů let

Nejstarší fosílie buňky 3 500 miliónů let Nejstarší fosílie – jednoduchá prokaryotická buňka, 3 500 miliónů let, Austrálie

Odhaduje se, že nejjednodušší buňky mohly mít cca 600 genů předek živočichů mohl mít 5 000 – 8 000 genů

Stromatolity 3 500 miliónů let - současnost Stromatolity jsou vytvářeny sinicemi Moderní stromatolity v Shark Bay, Austrálie

Stromatolity 3 500 miliónů let - současnost

Fosilní prokaryota, moderní stromatolity ze Shark Bay Austrálie Moderní stromatolit Fosilní stromatolit Západní Austrálie stáří 3,5 miliard let

Stromatolity Vrstvy fotosyntetických bakterií a sinic Písek a sedimenty pokrývají tyto bakterie a sinice Buňky se přesunou nad sedimenty a vytvoří novou vrstvu Časem dojde ke vzniku vrstveného sedimentu

Stromatolity

Závěr Pokud prokaryota existovala a tvořila stromatolity pře 3,5 miliardami let, pak se musel život objevit na Zemi ještě dříve pro vznik biologické organizace je možné maximální rozpětí teplot 0 – 35oC (Miller 1992)

Černé komíny Teplota v komínu je až 400oC. Tento komín je v hloubce 2 250 m západně od ostrova Vancouver

Černé komíny – jejich výhody oproti hypotéze primordiální polévky moře relativně chrání proti dopadům meteoritů moře chrání proti UV záření z kosmu; nezávislost na Slunci vhodná teplota a dostatek organických látek mnohé extremofilní baktérie mají teplotní optimum mezi 90 – 110oC molekulární fylogenetické analýzy naznačují, že předkové dnešních prokaryot mohli žít za vysokých teplot a oxidovat sloučeniny síry

Černé komíny – jejich výhody oproti hypotéze primordiální polévky černé komíny jsou rovněž zdrojem některých organických látek, jako je acetylkoenzym A, vznikajícím z CO a H2S

Velmi rámcový přehled

Precambrium 2 500 – 543 miliónů let první prokaryota žila určitě anaerobně stoupá koncentrace kyslíku v atmosféře přibližně 2 miliardy let – více než polovinu existence našich dějin – byly jediné organismy na Zemi prokaryota

Grypania spiralis 1,3 miliard let - fosilie Grypania spiralis Čína, Indie, Montana Není jisté, zda Grypania je jednobuněčný či vícebuněčný organismus, ani kam ji přesně zařadit.

Vznik páskovaných železných rud

Vznik páskovaných železných rud Červené pásky na fotografii tvoří magnetit a hematit

Páskované železné rudy zejména hematit Fe2O3 a magnetit Fe3O4 „planeta zrezivěla“

Vznik eukaryotických buněk skoro dvě miliardy let – přes polovinu délky existence života na Zemi – byly jedinými organismy prokaryota

Nejstarší fosílie eukaryotických buněk - 2 200 miliónů let Koncentrace kyslíku v atmosféře se pomalu začíná zvyšovat Tappania, eukaryotická buňka, snad řasa nebo houba (Fungi), 1,5 miliónů let, severní Austrálie

Neoproterozoické zalednění 750 – 700 miliónů let „Snowball Earth“

Původ živočichů Poslední období Prekambria se jmenuje Ediakara podle Ediacara Hills v Austrálii. Byly zde nalezeny fosílie stáří 565 - 543 mil. let; nalezeny především Cnidaria a Mollusca v roce 2000 byly nalezeny v Číně fosilizovaná živočišná embrya stáří 570 mil. let v roce 1998 byla nalezena fosilizované pozůstatky činnosti (úkryty ve skále) živočichů stáří 1,1 miliardy let Dvoubuněčné a vícebuněčné embryonální stadium, Čína, 570 milionů let

Různé řasy a první mnohobuněční bezobratlí živočichové 640 miliónů let Mawsonites spriggi, snad žahavec (Cnidaria), kolem 600 miliónů let, pohoří Ediacara, Austrálie

Různé řasy a první mnohobuněční bezobratlí živočichové 640 miliónů let Dickinsonia, kolem 600 miliónů let, pohoří Ediacara, Austrálie Vztahy k ostatním organismům jsou nejasné

Prekambrium před počátkem kambria došlo k rozsáhlému vymírání, kdy zmizela většina ediakarských živočichů zbytky nepochybných mnohobuněčných živočichů se objevují až o několik desítek miliónů let později

Kambrická exploze Od doby kambrické exploze již nevznikl žádný nový kmen živočichů! Během cca 40 milionů let (dnes nověji možná během 6 – 10 mil. let!) (565 - 525) vznikly všechny současná kmeny říše Animalia. Kambrium začíná před 543 miliony lety.

Kambrium prvohory 543 – 488 miliónů let Kambrická exploze: během pouhých 10 – 25 milionů let (či snad jen 5 – 10) vzniká většina živočišných kmenů a mnoho tříd; první bezčelistnatí obratlovci (Agnatha); různé řasy trilobiti tvoří až 90 čeledí zvýšení hladiny kyslíku možná umožnilo zvětšení těla živočichů a spuštění metabolických drah, které vedly k produkci kolagenu kolagen tvoří základ oporných struktur a pevných schránek

Kambrium prvohory 543 – 488 miliónů let dochází k nárůstu fosforu a vápníku v mořích (díky geomechanickým změnám spojeným s rozpadem pevnin) a možná proto vznikají živočichové s pevnými mineralizovanými schránkami nová pobřeží kambrickou explozi mohlo dále pohánět vytvoření pobřežních vod a nových nik, vznik predací a parazitismů kontinenty se přesouvají na jih, čímž dochází k oteplování klimatu

Kambrium prvohory 543 – 488 miliónů let Haikouichthys, severní Čína, kambrium. Haikouichthys snad patřil mezi bezčelistnaté obratlovce (Agnatha). Měl oči, žaberní štěrbiny, hřbetní ploutev, ocasní ploutev, notochord, segmentované svalstvo. Haikouichthys je možná nejstarší obratlovec (spolu s rody Myllokungmingia a Zhongjianichthys)

Kambrická exploze

Burgeská břidlice: věci mohly být jinak Burgess shale ( 520 - 515 mil. let) asi 15 - 20 druhů nemůže být přiřazeno k žádné známé skupině živočichů asi 20 - 30 členovců nemůže být přiřazeno k žádné známé skupině Arthropod Anomalocaris canadensis

Kmabrium: Burgess shale Anomalocaris (až 80 cm) Opabinia Hallucigenia

Kambrium prvohory 543 – 488 miliónů let Rekonstrukce organismů Burgesské břidlice. Kolem 500 miliónů let, Britská Kolumbie.

Kambrium prvohory 543 – 488 miliónů let velká disparita, menší diverzita dnes

Pozdní kambrium Conodonta měli chordu, kostní tkáň, svalstvo členěné do myotomů a veliké oči žili asi dravě

Co způsobilo kambrickou explozi? „Evo-devo“ = spojení evoluční a vývojové (developmental) biologie ekologické příčiny: vytvořil se vztah predátor -kořist. Tento vztah vede k nárůstu nových druhů (různé typy ochranných štítů, způsoby pohybu… geologické příčiny: naakumuloval se atmosferický kyslík, což umožnilo nový, aktivnější typ metabolismu umožňující nový způsoby pohybu, přijímaní potravy… genetické příčiny: u 35 živočišných kmenů jsou rozdíly v prostorové a časové expresi Hox genů, což vede k rozdílnému embryonálnímu vývoji tyto tři hypotézy se vzájemně nevylučují

Jedna nebo tři kambrické exploze? Molekulární systematika: rozdíly v SSU-rRNA uvnitř každé ze tří skupin na obrázku jsou velmi malé a nedají se podle nich určit vzájemné vztahy rozdíly mezi uvedenými třemi skupinami jsou však značné to by podporovalo myšlenku oddělení těchto tří skupin již v prekambriu díky snowball Earth možná došlo k v prekambriu k období utajené evoluci

Ordovik prvohory 488 – 443 miliónů let klima většinu času vyrovnané, až na konci zalednění kontinenty obklopeny rozsáhlými mělkými moři první Ostracodermi neví se, zda vznikli ve sladké nebo v mořské vodě na konci ordoviku i Acanthodii a Chondrichthyes

Ordovik prvohory 488 – 443 miliónů let Mořské řasy velmi hojné; rostliny a členovci kolonizují suchou zem; vzniká mnoho skupin ostnokožců, snad až 21, diverzifikace bezčelistnatých obratlovců (Agnatha); fauna se velmi lišila od kambrických druhů mezi predátory patřili hvězdice a nautiloidi (hlavonožci, Cephalopoda) první známé suchozemské organismy jsou spory a sporangia velmi malých rostlin, které jsou příbuzné dnešním játrovkám

Ordovik prvohory 488 – 443 miliónů let většinou epifaunální druhy – žijící na mořském dnu někteří mlži (Bivalvia) byli infaunální (hloubící v mořském dnu) na konci Ordoviku první velké vymírání, podle rozsahu druhé největší vymírání bylo snad způsobeno poklesem teploty a poklesem mořské hladiny díky vzniku ledovců v polárních oblastech

Ordovik prvohory 488 – 443 miliónů let Ostnokožci tříd Edrioasteroidea, Helicoplacoidea, Paracrinoidea a Homoiostelea, Ordovik. Z původních 21 tříd ostnokožců do dneška zbylo pět.

Silur prvohory 443 – 416 miliónů let Velký rozvoj bezčelistnatých obratlovců (Agnatha), první čelistnaté ryby (Acanthodii, Placodermi, Osteichthyes); první suchozemské cévnaté rostliny, diverzifikace členovců (Arthropoda) již existují malé cévnaté rostliny, dosahující výše okolo 10 cm, které nesly sporangia na konci bezlistých, dichotomicky se větvících struktur

Silur prvohory 443 – 416 miliónů let Čelistnaté ryby skupiny Acanthodii, poprvé vznikají párové končetiny Čelistnaté ryby skupiny Placodermi

Devon prvohory 416 – 359 miliónů let Diverzifikace ryb (Osteichthyes), vznikají plicnaté ryby (Dipnoi) a lalokoploutvé ryby (Crossopterygii); diverzifikace trilobitů, první ammonité (patřící do Hlavonožců), obojživelníci, kapradiny, přesličky a plavuně – některé z nich již byly vzrostlé stromovité organismy

Devon prvohory 416 – 359 miliónů let na začátku devonu první suchozemští členovci (Arthropoda) pavouci, roztoči, škorpióni mnohonožky, stonožky, a primitivní bezkřídlý hmyz; první čtyřnozí živočichové (Ichthyostega); na konci devonu druhé velké vymírání vymírají ¾ z tehdy existujících čeledí vymírají Ostracodermi

Devon prvohory 416 – 359 miliónů let Ichthyostega, první oboživelník. Pozdní devon, Grónsko.

Karbon prvohory 359 – 299 miliónů let teplé a vlhké podnebí, až ve druhé půli přerušeno zaledněním Rozsáhlé pralesy z cévnatých rostlin, zejména z plavuní, přesliček, kapradin; první semenné rostliny; první řády létajícího hmyzu; obojživelníci dominují a vytvářejí množství druhů; první plazi, kterým amniotické vejce umožňuje rozmnožování mimo vodu

Karbon prvohory 359 – 299 miliónů let amniota diverzifikují do anapsidní, synapdsidní a diapsidní linie vznikají první herbivoři, kteří umí trávit celulózu rostlin

Karbon prvohory 359 – 299 miliónů let Meganeura monyi, karbonská vážka, rozpětí křídel 12 – 75 cm, asi 300 miliónů let

Perm prvohory 299 – 251 miliónů let zalednění ustupuje a všechny kontinenty se spojují v jedinou masu – Pangeu („všezemě“)

Perm prvohory 299 – 251 miliónů let radiace „plazů“ původ mnoha současných řádů hmyzu na konci období vymírání mnoha mořských a pozemských organismů Kontinenty vytváří jediný ostrov zvaný Pangea v jediném celosvětovém moři; vznikají ledovce a hladina moří klesá; vznikají moderní řády ryb a mnoho dalších řádů hmyzu včetně většiny současných řádů; obojživelníci začínají ustupovat; diverzifikace „plazů“ včetně těch, ze kterých vzniknou savci; na konci třetí masové vymírání, které zasahuje především mořské organismy, včetně všech trilobitů. Toto vymírání bylo největší ze všech, vyhynulo snad až 96 % všech druhů na Zemi.

Perm prvohory 299 – 251 miliónů let Dimetrodon grandis, předchůdce savců v sobě spojuje v  znaky „plazů“ a savců. Největší permský masožravec, délka kolem dvou metrů.

Perm prvohory 299 – 251 miliónů let

Trias druhohory 251 - 199 miliónů let pevniny mají aridní podnebí mělká moře jsou vzácná synapsidi ustupují, začíná radiace diapsidních archosaurů

Trias druhohory 251 - 199 miliónů let původ „plazů“ s výraznými savčími parametry Kontinenty se pomalu začínají oddělovat, vzniká severní Laurasie a jižní Gondwana; roste počet mořských organismů; nahosemenné rostliny (Gymnosperma) dominují, narůstá počet druhů „plazů“, objevují se první dinosauři; první savci; želvy, krokodýli; moderní kostnaté ryby; na konci triasu čtvrté velké vymírání

Trias druhohory 251 - 199 miliónů let Vpravo rod Gingko z Triasu, vlevo fotografie současného Ginkgo biloba (Jinan dvoulaločný). Jinan můžeme považovat za „živoucí fosílii“, tvar listů se za 200 miliónů let vpodstatě nezměnil. Ginkgo patří do nahosemenných rostlin.

Trias druhohory 251 - 199 miliónů let

Jura druhohory 199 - 145 miliónů let Kontinenty se dále oddělují; mnoho druhů dinosaurů a dalších „plazů“; první ptáci; archaičtí savci; nahosemenné rostliny zcela dominují; vznikají krytosemenné rostliny (Angiosperma); ammoniti se rozšiřují. moderní žraloci a rejnoci

Jura druhohory 199 - 145 miliónů let Archaeopteryx, dinosaurus z řádu Saurischia, svrchní jura, Německo. Na nálezu je zřetelně pozorovatelné peří. Archaeopteryx je tak mozaikou dinosauřích a ptačích znaků

Jura druhohory 199 - 145 miliónů let

Křída druhohory 145 - 65 miliónů let Většina kontinentů je již zcela oddělena od ostatních; další rozvoj dinosaurů, kteří dominují, krytosemenné rostliny (Angiosperma) se začínají rozšiřovat; rozšiřují se i ptáci a savci; velmi teplé klima; na konci epochy páté velké vymírání, vymírají ammoniti i dinosauři. savci tvoří mnoho linií drobných druhů vzduch a pobřeží sdílí pterosauři a ptáci první hadi

Křída druhohory 145 - 65 miliónů let Tyrannosaurus rex, dinosaurus řádu Saurischia, výška těla 15 m, váha 7000 kg, svrchní křída

Křída druhohory 145 - 65 miliónů let

Třetihory 65,5 milionů let – 1,8 milionů let Paleocén 65,5 – 55,8 miliónů let Eocén 55,8 – 33,9 miliónů let Oligocén 33,9 – 23,0 miliónů let Miocén 23,0 - 5,3 miliónů let Pliocén 5,3 – 1,8 miliónů let Rozložení kontinentů je již velmi blízké současné pozici; klima se stává chladnější a sušší, velký rozvoj savců, ptáků, hadů, krytosemenných rostlin, opylujícího hmyzu a paprskoploutvých ryb skupiny Teleostei; v oligocénu mnoho druhů primátů včetně opic; trávy se stávají významnou skupinou.

Třetihory 65,5 milionů let – 1,8 milionů let „Giant terror birds“ Třetihory 65,5 milionů let – 1,8 milionů let Nelétaví ptáci skupiny Phorusrhacidae dosahovali výšky až tři metry, uměli rychle běhat a byli zřejmě schopni ulovit savce velikosti jehněte. Hlava velikosti až 70 cm! 60 – 2 milióny let, Jižní Amerika

Paleocén třetihory 65 - 56 miliónů let velká radiace savců, ptáků a opylujícího hmyzu

Eocén třetihory 56 - 34 miliónů let krytosemenné rostliny (Angiosperma) začínají zvolna dominovat pokračuje radiace řady moderních savčích řádů

Oligocén třetihory 34 – 23 miliónů let původ mnoha skupin primátů, včetně opic

Miocén třetihory 23 – 5,3 miliónů let pokračuje radiace savců pokračuje radiace krytosemenných rostlin první hominidé

Miocén třetihory 23 – 5,3 miliónů let Deinotherium, miocén. Deinotherium patří do řádu Proboscidea (Chobotnatci). Přesto, že dnes žijí pouze dva druhy slonů, řád byl ve třetihorách velmi početný.

Pliocén třetihory 5,3 – 1,8 miliónů let původ rodu Homo

Pleistocén čtvrtohory 1,8 – 0,01 miliónů let ledové doby objevují s první moderní lidé Kontinenty jsou v současné pozici; začínají opakované ledové doby a snižování hladiny moří až o 100 m; vymírání velkých savců a velkých ptáků; z Homo erectus vzniká Homo sapiens; vznik zemědělství, první civilizace.

Pleistocén čtvrtohory 1,8 – 0,01 miliónů let Lebka Homo erectus (dnes řazena někdy do Homo ergaster), KNM – ER 3733, odhadované stáří 1,7 miliónů let, lokalita Koobi Fora, Keňa; objem lebky 850 cm3

Holocén čtvrtohory 0,01 - současnost miliónů let

Big five

Big five

dnes na Zemi něco mezi 4 milióny a 100 milióny organismů vědecky popsáno 1,7 miliónu