گسترش حیات به خشکی‌ها؛ لایه ازن: تضمین کننده بقای حیات در خشکی‌ها

گسترش حیات به خشکی‌ها

لایه ازن بقای حیات را در خشکی‌ها تضمین کرد.

خورشید علاوه بر فراهم کردن نور زندگی بخش، پرتوهای زیان بار نیز دارد. احتمالا در اوایل پیدایش زمین زندگی در دریا، یعنی در جایی که جانداران اولیه از آسیب‌های پرتو فرابنفش در امان بوده‌اند، پدید آمد. این جانداران نمی‌توانستند آب را ترک کنند، زیرا پرتو فرابنفش حیات را در سطح خشکی ناامن کرده بود. چه عاملی زندگی در سطح خشکی را امکان‌پذیر کرد؟

تشکیل لایه محافظتی ازن: تا میلیون‌ها سال حیات فقط در آبها جریان داشت و جانداری در خشکی زندگی نمی‌کرد. حدود 2/5 میلیارد سال پیش، سیانو باکتریها شروع به انجام فتوسنتز کردند و با این کار اکسیژن مولکولی را به اتمسفر افزودند، اشعه خورشید باعث شد که مقداری از مولکول‌های اکسیژن (O2) در بالای جو به یکدیگر بپیوندند و مولکول‌های ازن (O3) را تشکیل دهند. لایه ازن در اتمسفر فوقانی مانع از عبور پرتو فرابنفش شد (شکل 6). میلیون‌ها سال بعد، اکسیژن و آزن کافی در جو برای گسترش حیات در خشکی، وجود داشت.

شکل ۶- لایه ازن از زمین محافظت می‌کند. پس از این که سیانوباکتریها، اکسیژن را به سطح زمین افزودند، تشکیل زن آغاز شد.

جلبک‌ها و قارچ‌ها همزمان وارد خشکی شدند.

تصور بر این است که اولین جانداران پرسلولی که در خشکیها ظاهر شدند، جلبک‌ها و قارچ‌ها بودند. این دو همزمان به خشکی آمدند. این دو گروه می‌توانستند در خشکی زندگی کنند، زیرا هر یک دارای ویژگی‌هایی بودند که مورد نیاز گروه دیگر بود.

به خاطر بیاورید که گیاهان و جلبک‌ها در فرآیند فتوسنتز از انرژی خورشید برای ساختن مواد غذایی خود استفاده می‌کنند. گیاهان مواد معدنی مورد نیاز خود را از خاک به دست می آورند. قارچ‌ها مواد غذایی مورد نیاز خود را با استفاده از نور خورشید تهیه نمی‌کنند، اما می‌توانند مواد معدنی را از خاک و حتی از تخته سنگهای برهنه جذب کنند.

جلبک‌های خشکی و قارچ‌ها می‌توانند نوعی مشارکت دو طرفه زیستی، به شکل گلسنگ تشکیل دهند. گلسنگها برای زیستن در زیستگاه‌های سخت، مانند سنگ‌های برهنه توانا هستند.

قارچ‌ها مواد مورد نیاز جلبک‌ها را فراهم می‌کنند و جلبک‌ها مواد غذایی را برای خود و نیز برای قارچ‌ها تأمین می‌کنند. این نوع مشارکت، همیاری نامیده می‌شود. همیاری رابطه‌ای است که در آن هر دو طرف از زندگی با یکدیگر سود می‌برند.

بندپایان از دریا به خشکی آمدند.

پس از اولین همیاری بین گیاهان و قارچ‌ها، گیاهان سطح زمین را پوشانده و جنگل‌های بزرگی تشکیل داده بودند. گیاهان خشکی منبع غذایی جانوران را تأمین و گوناگونی جانوران ساکن خشکی را امکان‌پذیر کردند.

حشرات یکی از اولین ساکنان خشکی بودند. این گروه از بند پایان فراوان ترین و متنوع ترین گروه جانوران در تاریخ زمین بوده‌اند. به احتمال زیاد موفقیت حشرات در ارتباط با توانایی پرواز آنها بوده است. حشرات اولین جانورانی بودند که بال داشتند. حشرات اولیه، مانند سنجاقکها دارای دو جفت بال بودند (شکل ۷). توانایی پرواز برای حشرات این امکان را فراهم آورد که به نحو مؤثرتری به جستجوی غذا، جفت و آشیانه بپردازند. این امر منجر به همیاری بین حشرات و گیاهان گلدار شد.

شكل ۷- جنگلی باتلاقی در میلیونها سال پیش. در جنگل‌های باتلاقی درختان بلند بدون دانه و سرخس‌های درختی کوتاهتر غلبه داشته‌اند. طول بالهای سنجاقکها بیش از یک متر بود!

مهره داران به خشکی آمدند.

ماهی‌ها: اولین مهره داران ماهی‌هایی کوچک و فاقد آرواره بودند که حدود ۵۰۰ میلیون سال پیش در اقیانوس‌ها به وجود آمدند. ماهی‌های آرواره دار، بعدها پیدا شدند. تشکيل آرواره به ماهی‌ها این امکان را داد که به جای مکیدن غذا آن را با دهان بگیرند و ببلعند. در نتیجه ماهی‌های آرواره دار به شکارچیانی توانمند تبدیل شدند (شکل 8). به تدریج ماهی‌ها جزو فراوان ترین جانوران دریا شدند، و تا امروز به زیستن در آن ادامه داده‌اند. ماهی‌ها موفق ترین مهره داران زنده هستند و تعداد زیادی از گونه‌های مهره داران را به خود اختصاص می‌دهند.

دوزیستان: اولین مهره داران ساکن خشکی، حدود ۳۷۰ میلیون سال پیش از دریا بیرون آمدند. نخستین مهره داران خشکی، دوزیستان اولیه بودند.

به علت تغییرات ساختاری متعدد در پیکر دوزیستان، این جانداران به زیستن در خشکی سازگار شدند. دوزیستان اولیه دارای کیسه‌های هوایی مرطوب، یعنی شش بودند که به منظور جذب اکسیژن هوا مورد استفاده قرار می‌گرفت. در این جانداران دستگاه حرکتی استخوانی، راه رفتن را امکان‌پذیر ساخت. این دستگاه پایه‌ای محکم برای عمل اندام‌های حرکتی در جهت عکس یکدیگر فراهم کرد. جثة مهره داران به علت وجود اسکلت توانمند و انعطاف‌پذیر می‌تواند بسیار بزرگ‌تر از حشرات باشد. دوزیستان به خوبی با محیط خود سازگاری یافتند، اما در نظام آفرینش یک گروه جدید از جانوران از آنها ایجاد شدند که سازگاری بیشتری با محیط خشک‌تر داشتند. این گروه خزندگان بودند.

شکل ۸- اسکلت سنگواره شده ماهی. در این اسکلت ماهی، ستون مهره‌ها را می‌توان دید.

خزندگان: خزندگان در حدود ۳۵۰ میلیون سال پیش، از تحول دوزیستان ایجاد شدند. این جانوران برای محافظت از خود در برابر از دست دادن رطوبت بدن به اتمسفر، پوستی محکم دارند که مانع تبخیر آب می‌شود. به خزندگان توانایی تخم گذاری در خشکی داده شده است، زیرا تخم‌های آنها را پوستهای محافظ می‌پوشاند (شکل ۹). میدانید که دوزیستان امروزی هنوز نیازمند تخم گذاری در آب هستند، زیرا تخم‌های آنها در محیط خشک قادر به حفظ آب خود نیستند.

شواهد حاکی است که در طول ۵۰ میلیون سال بعد از پیدایش خزندگان، یک دوره خشکی وسیع حاکم شده است. در این مدت، خزندگان که سازگاری بهتری نسبت به خشکی داشتند، برتری‌هایی نسبت به دوزیستان به دست آوردند. از آن زمان به تدریج تا حدود ۶۵ میلیون سال پیش، در میان مهره داران، خزندگان بیشترین فراوانی را از آن خود کردند.

شکل 9- خزندگان. تا ۶۵ میلیون سال پیش خزندگانی از قبیل کروکودیل بزرگترین گروه جانداران ساکن خشکی بودند.

پستانداران و پرندگان: ۶۵ میلیون سال پیش، در ضمن پنجمین انقراض گروهی، اغلب گونه‌های زنده از جمله همه دایناسورها، برای همیشه ناپدید شدند، اما بعضی از خزندگان کوچکتر، پستانداران و پرندگان به بقای خود ادامه دادند. این انقراض باعث شد که منابع بیشتری در اختیار جانوران باقی مانده قرار گیرد. در این هنگام اقلیم جهان دچار تغییر شده بود. آب و هوا دیگر خشک نبود و لذا مزیتهای خزندگان برای زیستن در محیطهای خشک اهمیت خود را از دست داد. در این زمان، پرندگان و پستانداران به صورت غالب در آمدند.

اگرچه این انقراضها گوناگونی جانداران را تحت تأثیر خود قرار داد، تغییرات زمین نیز نقش مهمی‌در آفرینش جانداران داشت. یکی از فرآیندهای زمین شناختی که تحول گونه‌ها را تحت تأثیر قرار داد، جابه جایی قارهها بود. جابه جایی قاره‌ها عبارت است از حرکت خشکیهای زمین در طول دوره‌های زمین شناختی. جابه جایی قارهها منجر به پدید آمدن موقعیت کنونی قاره‌ها شد. با توجه به فرآیند حرکت قاره‌ها می‌توان توضیح داد که چرا تعداد زیادی از گونه‌های پستانداران کیسه دار در قاره‌های استرالیا و آمریکای جنوبی یافت می‌شود: این قاره‌ها زمانی به یکدیگر متصل بوده‌اند.

خودآزمایی

١- به طور خلاصه بیان کنید چرا لایه ازن حیات را در خشکی امکان‌پذیر می‌کند.

۲- اولین جانداران پرسلولی ساکن خشکی را نام ببرید.

۳- اولین نوع از جانوران ساکن خشکی کدام جانوران بودند؟

۴- ویژگی‌های اولین نوع مهره داران ساکن خشکی را شرح دهید.

5- درباره این مطلب که «ورود جانداران به خشکی، تا پس از پیدایش سیانوباکتریها به وقوع نپیوست» بحث کنید.