10. Eliömaailma monipuolistuu ja elämä siirtyy maalle

Linkkejä

2022-07-26T14:23:20+03:00

Kertaava suomenkielinen videoluento evoluution kulusta (12.27 min).

Artikkeli siitä, mikä dinosaurukset hävitti.
HS-artikkeli 66 miljoonaa vuotta sitten sattuneesta tuhosta.

Jos aihepiiri kiinnostaa, kannattaa tutustua nuoren suomalaisen biologin, ekologiaa ja evoluutiobiologian opiskeleen Maija Karalan blogiin Erään planeetan ihmeitä. Blogissa on paljon mielenkiintoisia artikkelita dinosauruksista ja muusta elämän kehityksestä. Lisäksi Karala on taitava piirtäjä ja tekee upeita kuvituksia.

Luvun sisältö

2020-08-23T06:46:27+03:00

10. Johdanto

Tiivistelmä

10. Johdanto

2020-11-03T18:28:53+02:00

Uusia eliöryhmiä kehittyi nopean evolutiivisen vaiheen takia elämän vanhalla ajalla. Tällöin merissä kehittyivät useimmat nykyisten kasvi- ja eläinryhmien edeltäjät. Kuitenkin useat lajit ja eliöryhmät ovat kuolleet ympäristömuutosten aiheuttamissa sukupuuttoaalloissa.

Elämän siirtyminen maalle avasi uusia ekolokeroita sekä asetti uusia haasteita eliöiden rakenteelle. Merissä elävistä levistä kehittyivät ensimmäiset maakasvit, sammalet. Vähitellen niistä kehittyivät muut itiökasvit sekä siemenkasvit.

Ensimmäiset eläinkunnan edustajat olivat yksinkertaisia selkärangattomia. Ensimmäiset selkärankaiset olivat vedessä eläviä ankeriaismaisia eläimiä. Sammakkoeläinten kehittyminen oli merkittävä askel selkärankaisten evoluutiossa, sillä sammakkoeläimet pystyivät siirtymään osittain maalle. Maalla eli jo tuolloin kasveja ja selkärangattomia eläimiä. Matelijat olivat ensimmäisiä varsinaisia maaeläimiä, joista kehittyivät linnut ja nisäkkäät.

Elämän siirtyminen maalle vaati eliöiltä erityisiä kuivuutta kestäviä ja veden säästämistä edistäviä sopeumia. Eliöiden kehittyminen vesielämään sopeutuneista eliöistä maalla eläviin kasveihin ja eläimiin vaati monia muutoksia niiden rakenteessa ja elintoiminnoissa. Varsinkin niin sanotuilla avainsopeumilla on luonnonvalinnassa suuri valintaetu.

10.1 Elämän vanha aika: eliömaailma monimuotoistuu

2020-11-16T12:56:58+02:00

Eliölajit sopeutuivat maalla elämiseen

Elämän esiajan lopussa happea oli ilmakehässä edelleen vähän ja toisaalta UV-säteilyn määrä oli suuri. Elämää esiintyi edelleen lähinnä merissä, ja useimmat eliöt olivat yksisoluisia tai yksinkertaisia monisoluisia eliöitä.

Elämän vanhan ajan alussa (550 miljoonaa vuotta sitten) tapahtui "kambrikauden räjähdyksen" nimellä tunnettu nopea elämän megaevoluutio, jolloin valtaosa eläinkunnan pääjaksoista syntyi ja merien lajisto monipuolistui. Elämän vanhalla ajalla meri kuhisi elämää: nilviäisiä, piikkinahkaisia, sienieläimiä ja muita selkärangattomia sekä varhaisia leuattomia kaloja. Merissä oli jo tuolloin kaikkien nykyisten pääjaksojen edustajia.

Kambrikauden räjähdyksellä tarkoitetaan sitä, että suhteellisen lyhyen ajan sisällä syntyi paljon erilaisia eliöryhmiä. Samalla ensimmäiset eliöt nousivat kuivalle maalle.

Samoihin aikoihin elämä levittäytyi maalle: ensimmäisiä maalla eläneitä eliöitä olivat kasvit ja sienet. Maalla oli valoa, hiilidioksidia ja runsaasti tilaa, mutta kuivan maaelämän olosuhteisiin siirtyminen edellytti tiettyjä rakenteellisia sopeutumia. Kasvien perässä maalle siirtyivät erilaiset selkärangattomat eläimet. Ensimmäiset maaeläimet olivat selkärangattomia niveljalkaisia (noin 450 miljoonan vuotta sitten). Niiden raajat soveltuivat maalla kävelemiseen, ja niiden ulkoinen tukiranka esti veden haihtumista. Hyönteiset, kuten sudenkorennot, ilmaantuivat noin 400 miljoonaa vuotta sitten.

Ensimmäiset maakasvit olivat sammalia, jotka olivat kehittyneet viherlevistä. Ne eivät olleet sopeutuneet täysin maaelämään, koska niiltä puuttui tukisolukko ja niiden johtosolukko oli heikosti kehittynyt. Lisäksi sammalten lisääntyminen oli edelleen vedestä riippuvaista, koska niiden siittiöt liikkuivat veden avulla munasolun luokse. Sammalista kehitys jatkui myöhemmin sanikkaisiin ja siemenkasveihin.

Ensimmäiset varsinaiset maakasvit olivat putkilokasveihin kuuluvia sanikkaisia. Ne kehittyivät noin 420 miljoonaa vuotta sitten. Vähitellen suotuisissa olosuhteissa kasvien koko suureni ja kasvilajisto monipuolistui. Liekokasvit, kortteet ja saniaiset valtasivat yhä laajempia alueita.

Sanikkaisista muodostui laajoja itiökasvimetsiä elämän vanhalla ajalla (kivihiilikausi, noin 300 miljoonaa vuotta sitten). Kivihiilikausi on saanut nimensä tuolloin kasvaneista sanikkaismetsistä, joista nykyiset kivihiiliesiintymät ovat enimmäkseen muodostuneet.

Sanikkaiset olivat sopeutuneet sammalia paremmin maaelämään. Niillä on monta veden saamiseen ja säästämiseen liittyvää rakennetta. Ne ottavat vettä juurillaan, niiden pintasolukko estää kuivumista, ja niillä on varressa veden, ravinteiden ja yhteyttämistuotteiden kuljetukseen erikoistunut johtosolukko.

Elämän vanhalla ajalla (noin 360 miljoonaa vuotta sitten) sanikkaisten rinnalle kehittyivät ensimmäiset siemenistä lisääntyvät paljassiemeniset kasvit. Kaiken kaikkiaan kasvien levittäytyminen maalle oli merkittävää myös eläinten evoluution kannalta, koska eläimet pystyivät siirtymään maalle vasta niiden ravintona olevien kasvien perässä.

Kasvien kehittyminen.

Selkärankaiset eläimet kehittyvät

Alkukalat olivat leuattomia, kuten kuvan nahkiainen. Ensimmäiset alkukalat kehittyivät noin 500 miljoonaa vuotta sitten.

Ensimmäiset selkärankaiset olivat pieniä, leuattomia ja evättömiä eläimiä, joista kehittyivät myöhemmin ympyräsuiset. Ne elivät vanhan ajan merissä lähellä pohjaa. Varhaisten selkärankaisten liikuntakyky ja ravinnon hankinta oli heikkoa evien ja leukojen puuttumisen vuoksi. Elämän vanhan ajan keskivaiheilla joillekin selkärankaisille kehittyivät leuat, jotka paransivat saalistustehoa. Näistä kehittyivät rustokalat, joilla oli rustoinen tukiranka. Sisäinen tukiranka mahdollisti koon kasvun ja tehokkaamman liikkumisen. Leualliset rustokalat syrjäyttivät aikaisemmat leuattomat alkukalat.

Luukalat kehittyivät noin 440 miljoonaa vuotta sitten. Niillä oli monia uusia ominaisuuksia rustokaloihin verrattuna: esimerkiksi luinen selkäranka ja parempi liikkumiskyky taipuisien evien, uimarakon ja tehokkaampien kidusten ansiosta. Luukalat valtasivat elintilaa rustokaloilta.

Selkärankaisten siirtyminen maalle alkoi välillä kuivina olleiden lammikoiden kaloista. Maaselkärankaiset kehittyivät mahdollisesti matalissa rantavesissä eläneistä varsieväkaloista. Varsieväisillä oli myös ”raajamaiset” varrelliset evät, joiden avulla ne pystyivät siirtymään rannoilla lammikosta toiseen. Sammakkoeläimet olivat ensimmäisiä maaselkärankaisia. Maalle siirtymisestä oli hyötyä ensimmäisille sammakkoeläimille, sillä maalla ei ollut aluksi petoja, ja toisaalta siellä oli runsaasti ravintoa. Sammakkoeläinten raajat, keuhkot ja tehokas verenkierto olivat hyviä sopeumia maaelämään. Niiden lisääntyminen oli kuitenkin vedestä riippuvaista, sillä ulkoinen hedelmöitys ja poikasten kehittyminen tapahtuvat vedessä. Myös ihon piti pysyä kosteana ihohengityksen mahdollistamiseksi, sillä keuhkohengitys ei mahdollistanut riittävää hapen saantia.

Elämän vanhalla ajalla kehittyivät myös ensimmäiset maaselkärankaiset.

Kuvagalleria: Elämän vanha aika

2023-11-29T08:09:18+02:00

: Molukkirapu on ollut nykyisen kaltainen miljoonien vuosien ajan. Siksi sitä voidaan sanoa "eläväksi fosiiliksi".
: Alkukalat olivat leuattomia. Nykykalalajeista vain nahkiainen (kuvassa) on leuaton. Nahkiaisen alkumuotoja on ollut merissä jo noin 500 miljoonaa vuotta sitten.
: Leuan kehittyminen mahdollisti tehokkaamman saalistuksen. Rustokaloilla, kuten hailla, tukiranka koostuu rustosta luun sijaan. Kuvassa valkohai.
: Rupikonnat kuuluvat sammakkoeläimiin. Ne ovat riippuvaisia vedestä, ja niiden poikasilla onkin kidukset.
: Skorpionit ovat vanha eliöryhmä. Niitä oli jo yli 400 miljoonaa vuotta sitten. Nykyiset skorpionit muistuttavat fossiilisia edeltäjiään.
: Sudenkorentoja on ollut maapallolla jo 300 miljoonaa vuotta. Ne ovatkin maailman vanhimpia hyönteisiä. Kuvassa immenkorento.
: Korteet kuuluvat sanikkaisiin.
: Saniaisen fossiili elämän vanhalta ajalta.

10.2 Elämän keskiaika: matelijoiden nousu ja tuho

2020-10-28T15:32:29+02:00

Dinosaurukset hallitsivat elämän keskiaikaa

Elämän vanha aika loppui eliömaailman kannalta tuhoisasti. Noin 250 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneessa joukkosukupuutossa yli 90 % eliölajeista hävisi. Tätä elämänhistorian suurinta massasukupuuttoa sanotaan permikauden tuhoksi. Se kohdistui erityisesti merieläimiin, sammakkoeläimiin ja sanikkaisiin.

Massasukupuuton syynä on saattanut olla ilmaston kuivuminen ja viileneminen. Ilmaston muuttuessa kuivemmaksi sanikkaisten lisääntyminen hankaloitui, koska niiden siittiöt tarvitsivat vettä päästäkseen munasolun luokse.

Joukkosukupuutto raivasi elintilaa matelijoille ja mahdollisti matelijoiden sopeutumislevittäytymisen. Ensimmäisistä nykyisten sammakkoeläinten kaltaisista maaselkärankaisista kehittyivät matelijat, jotka olivat ensimmäisiä täysin maaelämään sopeutuneita selkärankaisia. Niillä oli monia etuja maalla elämisen kannalta sammakkoeläimiin verrattuna: Niiden iho kesti kuivuutta ja raajat sopivat maalla liikkumiseen. Niiden verenkierto- ja hengityselimistö olivat sammakkoeläimiä tehokkaammat. Lisäksi matelijoille kehittyi sisäinen hedelmöitys ja vesikalvollisen munan sisällä tapahtuva alkionkehitys. Muna kesti hyvin kuivuutta ja sen sisällä oli vararavintoa alkionkehitystä varten.

Elämän keskiaikaa sanotaan matelijoiden valtakaudeksi, koska niistä muodostui monimuotoinen ja menestyksekäs eliöryhmä, joka hallitsi meriä, mantereita ja ilmaa. Ilmasto oli tuolloin lämmin ja siten sopiva vaihtolämpöisille matelijoille.

Hirmuliskoja, taiteilijan näkemys.

Dinosaurukset eli hirmuliskot ovat tunnetuin elämän keskiajan matelijaryhmä. Ensimmäiset dinosaurukset ilmaantuivat maapallolle noin 225 miljoonaa vuotta sitten. Ne hallitsivat maailmaa yli sata miljoonaa vuotta. Samanaikaisesti dinosauruksista kehittyivät varhaiset linnut ja matelijoista ensimmäiset nisäkkäät. Lintujen ja nisäkkäiden monimuotoisuus lisääntyi nopeasti elämän keskiajan loppupuolella jo ennen dinosaurusten massasukupuuttoa.

Elämän keskiaika oli matelijoiden valtakautta sekä maalla että vesistöissä.

Siemenkasvit kehittyvät elämän keskiajalla

Maaelämään täysin sopeutuneet siemenkasvit jaetaan kahteen ryhmään paljassiemenisiin ja koppisiemenisiin. Matelijoiden kanssa elämän keskiaikaa hallitsivat siemenkasveihin kuuluvat paljassiemeniset kasvit. Nykyisin eläviä paljassiemenisiä ovat muun muassa havupuut ja käpypalmut. Paljassiemeniset kasvit olivat sopeutuneet hyvin maaelämään, sillä niiden vahapintaiset neulaset kestivät hyvin kuivuutta ja kylmyyttä. Lisäksi niiden lisääntyminen ei ollut vedestä riippuvaista, sillä niiden siitepöly kulkeutuu helposti tuulen mukana ja kestää kuivuutta. Siemenkasvien leviämistä edisti myös kuivuutta ja kylmyyttä kestävä siemen, jonka sisällä oli vararavintoa kehittyvälle kasville. Siemenen sisällä kehittyvää kasvialkiota suojasi myös siemenkuori. Siemen kykeni säilymään itämiskelpoisena pitkiäkin aikoja, elleivät olosuhteet olleet itämiselle suotuisat. Siitepölyhiukkasen ja siemenen ansiosta siemenkasvit sopeutuivat myös kuiviin elinympäristöihin.

Maapallon kasvillisuus muodostui elämän keskiajan alussa pääasiassa sanikkaisista ja paljassiemenisistä kasveista.

Siemenkasveihin kuuluvat koppisiemeniset eli kukkakasvit kehittyivät todennäköisesti elämän keskiajan keskivaiheilla. Elämän keskiajan lopussa koppisiemeniset valtasivat tilaa monilta paljassiemenisiltä lajeilta. Koppisiemenisillä etuna paljassiemenisiin verrattuna oli nopeampi siementen kehitys. Koppisiemenisille kehittyivät lisääntymistä ja leviämistä edistävät rakenteet, kukka ja hedelmä. Koppisiemenisten siemenet olivat suojassa hedelmän sisällä. Kukkakasvien monimuotoistumisen yhteydessä alkoi myös niitä pölyttävien hyönteisten yhteisevoluutio (koevoluutio), ja nämä molemmat eliöryhmät runsastuivat ja monimuotoistuivat.

Elämän keskiajan lopussa, noin 65 miljoonaa vuotta sitten dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon. Syynä oli todennäköisesti meteoriittitörmäys, jonka nostattaman pölypilven takia auringon säteily ei päässyt maan pinnalle. Tämän seurauksena maapallon lämpötila laski. Ilmaston viileneminen ja valon puute haittasivat kasveja, jolloin myös hirmuliskojen ravinnon määrä väheni. Osa hirmuliskoista oli vaihtolämpöisiä, ja niiden oli vaikea selviytyä ilmaston viilennyttyä.

Nisäkkäät ja linnut kehittyivät elämän keskiajalla. Elämän keskiajan lopulla suuri massasukupuutto tuhosi dinosaurukset.

Kuvagalleria: Elämän keskiaika

2023-11-29T08:09:18+02:00

: Fossiililöytöjen perusteella on voitu rakentaa kokonaisia malleja dinosauruksista. Kentosaurus.
: Matelijoiden maalla selviytymistä edistivät sisäinen hedelmöitys ja munan sisällä tapahtuva alkionkehitys.
: Linnut ovat kehittyneet matelijoista. Niillä on kalkkikuorinen muna kuten matelijoillakin. Linnuilla on useita lentämiseen liittyviä sopeutumia, kuten kevyt luusto, höyhenpeite ja hyvä verenkierto. Kuvassa merimetso.
: Käpypalmut ovat evolutiivisesti erittäin vanhoja paljassiemenisiä kasveja. Ne ovat eläviä fossiileja.
: Havupuut ovat paljasiemenisiä siemenkasveja. Kuvassa mänty.
: Koppisiemenisillä eli kukkakasveilla siemen kehittyy hedelmän sisällä. Kuvassa valkovuokko.

10.3 Elämän uusi aika: nisäkkäiden, lintujen ja koppisiemenisten valtakausi

2020-10-21T08:05:56+03:00

Massasukupuutto mahdollisti lintujen ja nisäkkäiden kehityksen

Nisäkkäät ja linnut kehittyivät matelijoista jo elämän keskiajalla: Ensimmäiset nisäkkäät kehittyivät noin 200 miljoonaa vuotta sitten nisäkäsliskoista. Linnut taas kehittyivät todennäköisesti noin 150 miljoonaa vuotta sitten pienistä petodinosauruksista. Lintujen ja nisäkkäiden ensimmäiset muodot olivat pieniä ja vaatimattomia. Dinosaurusten häviäminen mahdollisti nisäkkäiden ja lintujen monimuotoisuuden lisääntymisen.

Nisäkkäiden ja lintujen monimuotoisuus kasvoi elämän uudella ajalla.

Ekologisten lokeroiden tyhjeneminen mahdollisti lajien sopeutumisen uusiin elinympäristöihin ja ravinnonhankintatapoihin. Tästä seurasi nopea sopeutumislevittäytyminen ja samalla lajiutuminen. Kehittyi esimerkiksi yhä suurempia nisäkäslajeja.

Nisäkkäät kehittyivät nokkaeläimiksi, pussieläimiksi ja istukallisiksi nisäkkäiksi. Nokkaeläimet ovat alkukantainen ja vanha nisäkäslahko, joiden edustajia esiintyy nykyisin ainoastaan Australiassa ja Uudessa-Guineassa. Ne munivat munia kuten pääosa matelijoista. Pussieläimiä on nykyään vain Australiassa sekä Etelä- ja Keski-Amerikassa. Kun pussieläimet kehittyivät, olivat nykyiset mantereet yhdessä muodostaen suurmantereen. Australian irtaantuessa laattaliikuntojen seurauksena suurmantereesta jäi Australiaan eristyksiin monia pussieläinlajeja. Pussieläimet säästyivät Australiassa istukallisten nisäkkäiden kilpailulta ja kehittyivät siten monimuotoiseksi nisäkäsryhmäksi. Muualla pussieläimet hävisivät todennäköisesti kilpailussa istukallisten nisäkkäiden kanssa, sillä pussieläinten poikaset syntyvät melko kehittymättöminä.

Sekä linnut että nisäkkäät ovat tasalämpöisiä. Linnuilla lämmöneristeenä toimii höyhenpeite ja nisäkkäillä karvapeite. Siten nämä eliöryhmät ovat levittäytyneet ja sopeutuneet myös kylmiin elinympäristöihin.

Nisäkkäät yleistyivät elämän uudella ajalla. Sakaali ja gepardi.

Linnut ovat sopeutuneet lentämiseen monin tavoin. Niillä on tehokas hengitys- ja verenkiertoelimistö, höyhenpeite, kevyt ja ontto luusto, isot lentolihakset, virtaviivainen rakenne sekä siiviksi muuntuneet eturaajat. Lintujen keuhkoihin on liittyneenä ilmapusseja, minkä vuoksi niiden hengitys on tehokasta. Lintujen näkö- ja kuuloaisti ovat hyvin kehittyneitä. Linnut lisääntyvät suvullisesti sisäisen hedelmöityksen avulla, jolloin hedelmöitys tapahtuu naaraan sukupuolitiehyissä.

Nisäkkäät lisääntyvät suvullisesti, ja myös niillä tapahtuu sisäinen hedelmöitys. Alkion- ja sikiönkehitys tapahtuu osittain tai kokonaan emon sisällä kohdussa. Istukallisilla nisäkkäillä kehittyvä sikiö saa ravintoa ja happea emolta istukan ja napanuoran kautta.

Nisäkkäät synnyttävät yleensä eläviä poikasia, kun taas matelijat ja linnut munivat. Nisäkkäät ruokkivat poikasiaan imettämällä niitä maitorauhasten eli nisien avulla. Nisäkkäiden liikuntakyky, aivot sekä näkö- ja kuuloaisti ovat hyvin kehittyneitä.

Nisäkkään tyyppipiirteitä ovat nisät ja imetys.

Ihminen on kehittynyt vasta aivan elämän uuden ajan loppupuolella.

Kuvagalleria: Elämän uusi aika

2023-11-29T08:09:18+02:00

: Maapallolla elää nykyisin noin 9 000 lintulajia. Runsaslajisin lahko on Varpuslinnut, johon kuuluu yli 5 000 lajia.
: Vesinokkaeläimet ovat erikoisia nisäkkäitä, sillä ne munivat ja niillä ei ole nisiä. Vesinokkaeläimet erosivat muihin nisäkkäisiin johtavasta kehityslinjasta.
: Nisäkkäät kehittyivät noin 200 miljoonaa vuotta sitten nisäkäsliskoista. Nisäkkäät kehittyivät nokkaeläimiksi, pussieläimiksi ja istukallisiksi nisäkkäiksi. Kuvassa pussieläimiin kuuluva harmaakenguru.
: Nisäkkäät ovat sopeutuneet vaihteleviin olosuhteisiin mm. karvapeitteensä, hyvien aistiensa ja sosiaalisuutensa ansiosta.Dinosaurusten tuhouduttua nisäkkäät ja linnut valtasivat niiltä vapautuneet ekolokerot.
: Afrikan savannien suuret nisäkkäät, norsu, afrikanpuhveli, sarvikuono, leijona ja gepardi, ovat maailman tunnetuimmat nisäkäslajit.

Yhteenveto

2020-06-16T14:51:44+03:00

Elämän historia
Ajanjakso	Miljoonaa vuotta sitten	Tärkeimmät tapahtumat	Uudet eliöryhmät
Elämän synty	4 600	Orgaanisten yhdisteiden syntyminen, alkusolun synty	Esitumaiset
Elämän esiaika	4 600 – 550	Fotosynteesi, tuma, soluelimet, suvullinen lisääntyminen, monisoluisuus	Bakteerit, arkeonit, aitotumaiset, ensimmäiset monisoluiset eläimet
Elämän vanha aika	550 – 250	Kambrikauden räjähdys, elämän nousu maalle	Eläinkunnan pääjaksot (+ selkärankaiset), sammalet, sanikkaiset, paljassiemeniset
Elämän keskiaika	250 – 65	Matelijoiden valtakausi	Matelijat, linnut, nisäkkäät, koppisiemeniset kasvit
Elämän uusi aika	65 –	Alussa dinosaurusten massasukupuutto, lintujen ja nisäkkäiden monimuotoistuminen

Tiivistelmä

2020-08-07T11:21:36+03:00

Elämän historia jaetaan neljään maailmankauteen: ensimmäinen on esiaika (luku 9)
Elämän vanha aika:
- Tapahtui nopea elämän megaevoluutio, kambrikauden räjähdys.
- Ensimmäiset kasvit ja eläimet nousivat maan päälle.
- Selkärankaiset eliöt kehittyivät ja nousivat maan päälle.
- Päättyi massasukupuuttoon.
Elämän keskiaika:
- Matelijoiden, erityisesti dinosaurusten valtakausi.
- Paljas- ja koppisiemeniset kasvit, sekä ensimmäiset linnut ja nisäkkäät kehittyvät.
- Päättyi 65 miljoonaa vuotta sitten massasukupuuttoon.
Elämän uusi aika:
- Linnut ja nisäkkäät yleistyivät ja monimuotoistuivat.
- Ihminen kehittyi vasta elämän uuden ajan lopussa.