ПЯТНИЦА, 06.05.22 г. 401, 403, 305

ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕХ, КТО  НЕ МОЖЕТ НАЙТИ СВОЮ ГРУППУ: 

СПРАВА ЕСТЬ АРХИВ. В АРХИВЕ ПО-ПОРЯДКУ РАСПОЛОЖЕНЫ ДНИ НЕДЕЛИ. ТАМ ЖЕ ВИДНЫ ДАТЫ И  НОМЕРА ГРУПП. ВЫБИРАЕТЕ ДЕНЬ СО СВОЕЙ ГРУППОЙ,  И ОН ОТКРОЕТСЯ. УРОКИ ВЫЛОЖЕНЫ ПО РАСПИСАНИЮ. НА ОДНОЙ СТРАНИЦЕ ВЫЛОЖЕН ОДИН ДЕНЬ . ВНИМАНИЕ!!! На выполнение задания отводится 1 неделя. Моя почта :   rimma.lu@gmail.com      Жду ваши фотоотчеты!

Критерии оценивания: Для получения положительной оценки обучающийся должен:    -соблюдать отведенное время; - разборчиво и правильно выполнить работу. Если работа будет прислана после указанного срока , оценка будет снижаться.

ГРУППА 401 БИОЛОГИЯ 39,40

ТЕМА: Развитие жизни в Криптозое. Развитие жизни в Палеозое. Развитие жизни в Мезозое.(СОСТАВИТЬ ПЛАН ОТВЕТА)

Эволюция жизни на Земле привязана к геологической периодизации. Здесь действительно есть взаимосвязь, но обычно получается так, что в популярном изложении история жизни даже не затушёвывает, а просто закрывает собой историю геологических процессов. Даже для биолога это не всегда оправдано.

 

КРИПТОЗОЙ

Первая геологическая эра – это гадес или катархей, эпоха, о которой не осталось никаких геологических свидетельств, так называемое догеологическое время. В это время в литосфере ещё не сформировались лёгкие континентальные плиты, которые, подобно пене над воронкой слива, не могут утонуть. Дифференциация вещества планеты по плотности только начиналась. В это время зародилась жизнь, но о её характере и свойствах достоверно ничего не известно.

Архейская эра, начавшаяся 3,5 млрд. лет тому назад, сопровождалась не-бывалой силы тектоническими процессами. Выплавлялись первые граниты и появились первые островки суши, впо-следствии давшие начало материкам. Выветривание их поверхности дало первые осадочные породы. Позднеархейские об-нажения есть на севере Хабаровского края. Около 3 млрд. лет назад сформировалось земное ядро и ход конвективных процессов в мантии обрёл современную форму. Океан был горячим – 40 - 50° С, атмосфера – бескислородной, восстановительной.

Подробнее о первичной атмосфере

Следующая эра – протерозойская – началась 1,8 млрд. лет назад. Легкая тонкая кора архейской эры в процессе переплавок породила стабильные материковые платформы - нечто тектонически неизменное. На краях платформ происходит коробление коры, прогибы, разломы, проявляется вулканизм - здесь наблюдается то, что издавна называется геосинклинальной зоной, но сами плиты практически неизменны. Завершение формирования платформ приблизительно соответствует границе архея и протерозоя. Для геолога протерозой – это ранняя эпоха формирования осадочных пород на обширных пространствах материков. Главным образом это были абиогенные карбонаты – доломиты и известняки.

Подробнее о геологии архея и протерозоя

Жизнь в это время была представлена сообществами, где ведущую роль в звене продуцентов играли цианобактерии (сине-зелёные водоросли), а их мёртвые клетки разлагали многочисленные и разнообразные бактерии «микрофлоры рассеивания». Эти сообщества оставили после себя ископаемые строматолиты. Значительная часть бактерий свиты рассеивания сама была способна к производству органики, получая энергию от химических соединений, порождённых активным вулканизмом. Они тоже оставили доказательства своего существования. Так, бактерии, окисляющие сероводород до серы, создали нынешние залежи самородной серы.

Два с лишним миллиарда лет, от раннего архея до позднего протерозоя жизнь темпы биологической эволюции были очень медленными. Ускорение биологической эволюции дали многоклеточные эукариоты, появившиеся, возможно, в позднем архее. Однако протерозойский спурт мог быть обеспечен только появлением достаточного количества кислорода в атмосфере. Теперь обладатели митохондрий, разлагая тот же субстрат, то и раньше, могли получать раз в пять больше энергии. В позднем протерозое была пройдена «точка Пастера» - такая концентрация кислорода в окружающей среде, выше которой кислородное дыхание становится энергетически выгодным. Появившиеся около миллиарда лет назад многоклеточные красные и зелёные водоросли способствовали переходу атмосферы из восстановительной в окислительную.

Бактерии по-прежнему являются ведущей силой в геологических процессах. Теперь железобактерии создают запасы железных руд. Если в прежние времена ржавое железо должно было бы на воздухе превращаться в зелёную закись, то теперь растворимые закисные формы железа энергетически выгоднее переводить в нерастворимый Fe₂O₃. Этот процесс может происходить как абиогенно, так и в результате деятельности железобактерий. Возможно, важнейшие запасы железных руд Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна и др. сделали те же микроорганизмы, которые и сейчас поселяются на внутренней поверхности железного бака с водой. Переводя железо в нерастворимую форму, железобактерии откладывают его в виде чехлика на наружной поверхности клеток. Потом они отмирают, а эти пустотелые колбаски из ржавчины будут миллиард лет ждать металлургов. В море накапливаются соли серной кислоты - сульфаты. Их окисленая сера - тоже продукт деятельности бактерий.

Возможно, однако, что здесь пропущен очень важный компонент первичной биосферы - метаногенные бактерии. Продукты их жизнедеятельности до нас дойти не смогли. Согласно довольно правдоподобной гипотезе, именно метаногены сформировали первую парниковую атмосферу. Парниковый эффект метана на порядок выше, чем углекислого газа. Поэтому, хотя молодое ленивое Солнце в это время светило на 80% от нынешней силы, планета была горячей, а океан нагрет приблизительно до 50° С. Позже, когда в атмосфере появился кислород, сначала он расходовался на окисление железа, потом - сероводорода, и, наконец, метана. В позднем протерозое планета пережила великие оледенения, что можно объяснить тем, что метанокисляющие бактерии съели всю метановую шубу в атмосфере. Ныне метаногенные бактерии - строгие анаэробы - в буквальном смысле загнаны в подполье, глубоко под землю и лишённые кислорода толщи морских вод.

В позднем протерозое (речь идёт о двух последних его периодах – рифее и венде) существовали красные и зелёные волдоросли современных отрядов и классов. Тогда же возникли многоклеточные животные практически всех известных нам типов.

Попроще о палеонтологии архея и протерозоя
Получше о палеонтологии архея и протерозоя

Как и от кого – пока неизвестно, точнее, неизвестна та группа простейших, которая могла породить многоклеточных животных. Ближайшими нашими родственниками являются истинные грибы – мухоморы, дрожжи, плесени. Губки (паразоа), которые в учебниках зоологии рассматриваются как первые многоклеточные организмы – это параллельная веточка многоклеточных животных, возникшая до разделения предков грибов и собственно многоклеточных животных – метазоа.

Вдруг ленивый шаг биологической эволюции сменяется на бешеный галоп. Это происходит в следующую геологическую эру - палеозойскую. Здесь наблюдается так называемый кембрийский взрыв .

570 млн. лет назад, сразу, с четверга на пятницу, со свистом и грохотом, животные начали строить панцири, раковины, зубы, хитиновый наружный скелет – всё то, что сохраняется, где углерод медленно заменяется кремнием, и создаёт окаменелости. Прежнюю убогую картину с маловыразительными сульфатами, строматолитами и самородной серой, ржавыми слепками бактериальной клетки сменяют отпечатки целых животных – членистоногих, моллюсков, губок, кораллов, иглокожих. Для палеонтолога это напоминает срыв холста при открытии памятника, снятие шапки-невидимки.

Кембрий – первый период палеозойской эры. Когда биолог говорит слово «докембрийский», он подразумевает при этом пустоту и неизвестность. Есть ещё два термина – криптозой - эра скрытой жизни, то же, что и докембрий, и фанерозой – эра явной жизни.

 

ФАНЕРОЗОЙ

Палеозойская эра

Кембрийский парадокс содержит две загадки. Первая – почему это произошло? И почему именно 570 млн. лет назад?

Вторая – где предковые формы? В кембрии присутствуют основные типы животных, но откуда они взялись? Биологи любят рисовать филогенетические деревья, отражающие историю животных. Если взять такое дерево, отрезать нижнюю половину, останется то, что содержит фанерозой. Вот вершки, но где корешки? Зоологи не сомневаются, что моллюски и кольчатые черви имеют общего предка. Но в кембрии явлены готовые моллюски и черви, а где предок? Где предки иглокожих и многих прочих?

Во второй половине ХХ века была открыта докембрийская фауна, которую называют эдиакарской или вендской. Но там нет нужных корешков! Она представлена желетелыми организмами, совершенно непохожими на всё то, что есть в кембрийских отложениях. Появляется третья загадка – наряду с вершками без корешков появились корешки без вершков, кембрийские вершки и вендские корешки несовместимы…

Чем питались животные кембрия? Большинство из них были фильтраторами, т. е. отцеживали микроскопический планктон. Это губки и археоциаты , некоторые кишечнополостные, внешне похожие на двустворчатых моллюсков брахиоподы (плеченогие) , многие кольчатые черви и раки, а также первые представители хордовых .

Нынешние коралловые полипы живут за счёт симбитических одноклеточных водорослей, обитающих в тканях полипов. Вероятно, так же было и в кембрии. Мелкие водоросли, постоянно поселяющиеся на твёрдом субстрате - например, образующие зеленоватый налёт на стенках аквариума - безусловно, существовали и в кембрии. Ими питаются соскребатели - улитки из класса брюхоногох, первые представители которых тоже известны из кембрия.

Имевшиеся тогда крупные многоклеточные водоросли - красные и зелёные - имеют сравнительно близких ныне живущих родственников, которых и сейчас мало кто способен съесть. Их мёртвые тела покрываются шубой бактерий и становятся достаточно привлекательной пищей для детритофагов (мертвоедов). Эти звенья пищевой цепи - самые многочисленные и разнообразные - занимали трилобиты . Представьте себе перевёрнутое корытце или селёдочницу с многочисленными ножками, которые непрерывно взмучивают грунт и отцеживают мелкие частички пищи - обломки мёртвых тел с пирующими на них бактериями. Также вели себя и некоторые кембрийские раки, однако по численности они значительно уступали трилобитам, на долю которых приходится до 80% от всех ископаемых остатков животных раннего палеозоя.

И, наконец, появляются хищники - крупные членистоногие, родственные им аналомокарисы  и головоногие моллюски.

Следующий период палеозоя – ордовикский – характерен увеличением разнообразия жизни. Количество ископаемых видов и родов увеличивается на порядок. Для геолога этот период важен отсутствием горообразовательных процессов. Безжизненные континенты с разрушенными, выветрелыми горами окружали мелководные тёплые моря. Появились бурые водоросли – те самые, которые создают подводные леса в прибрежной части современных морей, известные потребителю в виде морской капусты. От трилобитов отщепляется веточка, развившаяся в подтип хелицеровые (ныне полнее всего представленная паукообразными). Их наиболее древние представители - ордовикские ракоскорпионы - мало отличаются от современных скорпионов. Они первыми вышли на сушу.

Подробнее о раннем палеозое

В кембрийские и ордовикские времена жизнь существовала в основном в море, высшие формы жизни – исключительно в море. Следующий период – силурийский – характеризуется выходом на сушу многоклеточных растений и животных - прежде всего паукообразных и многоножек. Покинуть водную среду они смогли только после накопления в атмосфере достаточного количества кислорода, и, как следствие, появления озонового экрана, защитившего поверхность планеты от «кварцевания» жёстким ультрафиолетом солнечного излучения.

Есть в этом некая глобальная теоретическая недоработка. Растения связывают углерод и выделяют кислород. Животные потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Общий баланс кислорода и углекислоты – нулевой. Чтобы в атмосфере стало больше кислорода – О₂, растения должны отнять его от  СО₂ и оставить С - необходимо, чтобы параллельно накоплению кислорода шло накопление неразложившейся органической массы – углей, нефти, газа, горючих сланцев. А восстановленного углерода в кембрийских и ордовикских отложениях маловато… Считается, что палеозойская жизнь развивалась на мелководьях шельфов – подводной части материков, в местах, далёких от зон погружения коры. Утащить избыточный углерод в мантию процессы субдукции вроде не могли.

Сколько-нибудь знакомых нам сосудистых растений нет. В прибрежной зоне, в местах с высокой влажностью селятся псилофиты (правильнее - риниофиты) - сосудистые растения без листьев и корней, ползучий стебель, от которого вверх на несколько десятков сантиметров поднимаются редко ветвящиеся зелёные палочки. Их отдалённые потомки дожили до наших дней (3 вида). Собственно рыб нет («панцирные рыбы» силура – не рыбы, а нечто чуть повыше ланцетника) животных ещё нет, континенты заселены паукообразными, насекомыми, многоножками.

В следующем, девонском периоде в океане появляются рыбы – хрящевые и костные, а в самом конце девона примитивные костные выходят на сушу и превращаются в земноводных.

Природа изобретает листья - источник питания для новых животных. Листья легче всего разрушаются с образованием гумуса (перегноя). Так растения превращают грунт в почву и в этом им помогают беспозвоночные. Под слоем листового опада благоденствуют новые формы членистоногих. Помимо почвенных клещей - представителей класса паукообразные - возникают неведомо от кого произошедшие трахейнодышащие: несколько классов многоножек и первый класс насекомых - скрыточелюстные. Все они - почвенные животные, питающиеся мёртвой растительностью, детритофаги или хищники, пожирающие детритофагов. Привычных нам консументов пастбищной цепи питания практически нет.

На суше появляются леса. Листья дают тень. Чтобы избежать затенения, нужно подняться выше конкурентов. Четыре новых отдела (= типа) истинных сосудистых растений появились в девоне - плауны, хвощи, папоротники и голосеменные - и каждая новая ветвь дала древовидные формы.

Для геологов это время интенсивного горообразования, вздымания и опускания суши. Территория современного Урала находится под водой, мощные вулканические процессы приводят к образованию здесь медных руд и малахита.

Каменноугольный период (карбон) – время, которое школьники излагают так: на берегах обширных болот росли папоротниковые леса . Разумеется, леса были не только папаротниковыми, но также хвощевыми и плауновыми, а кроме того, семенные папортники в карбоне дали начало другим классам голосеменных - дожившим до нас хвойным, гинкговым  и саговниковым  (цикадопситам). Старые стволы падали в болото и там превращались в уголь.

Итак, в каменноугольный период было тепло и влажно, и углекислоты было больше чем сейчас, и кислорода. Растения, господствующие на суше – мхи, плауны, хвощи и папоротники развиваются следующим образом: из споры возникает гаплоидный гаметофит - организм, производящий половые клетки – яйцеклетки и спермии со жгутиками. У привычных нам папоротников он называется заросток – зелёная пластинка без стеблей и листьев около миллиметра в длину. Спермий в капельно-жидкой воде подплывает к яйцеклетке и оплодотворяет её. Из зиготы вырастает диплоидный спорофит - собственно то, что мы называем папоротником .

Появляются первые крылатые насекомые. В течение каменноугольного периода возникают, вероятно, все основные отряды насекомых. В конце карбона их так много, что его иногда называют "веком тараканов". Древнекрылые насекомые - подёнки и стрекозы - первую, личиночную часть жизни проводят в воде.

Земноводные – позвоночные, личинки которых тоже развиваются в воде. У них наружное оплодотворение – самки выметывают яйцеклетки в воду («лягушачья икра»), в воду извергают сперму самцы.

 

Подробнее о позднем палеозое

И вдруг вода в этом мире исчезает. Заканчивается тектонический период с одной конвективной ячейкой. Материки сползаются  в один суперконтинент – Пангею, на котором воцаряется суперконтинентальный климат. В результате их столкновений образуются новые горные цепи, в том числе - Урал. Начало этого процесса положено в следующий и последний период палеозоя – пермский. Море отступает, на суше накапливаются отложения солей, в том числе крупнейшее в мире Соликамское (Пермская область). Будущие хозяева суши – пресмыкающиеся и голосеменные - быстро развиваются. Самые  примитивные представители рептилий появляются в позднем карбоне, в перми пресмыкающиеся достигают значительного разнообразия. Появляется новый класс голосеменных - беннетитовые, от которых произошли современные хвойниковые (гентовые).

 

Мезозойская эра

Окончательно Пангея оформляется к рубежу новой геологической эры – мезозойской, начавшейся около 235 млн. лет назад. Та делится на три периода – триасовый, юрский и меловой. В мезозое происходит распад Пангеи на два суперматерика – северную Лавризию и южную Гондвану. В  ходе дальнейших тектонических процессов Гондвана раскалывается на Южную Америку, Африку, Антарктиду и Австралию, а также более мелкие обломки, например, Индостан. Лавразия распадётся на два материка – Евразию и Северную Америку. К концу мезозоя основные современные материковые плиты были полностью разделены.

Подробнее о геологии мезозоя

В ходе этих процессов, сопровождающихся мощным вулканизмом и на поверхность изливаются огромные количества лавы (в некоторых местах – слоем до 8 км толщиной) и газов.  Температура поверхности Земли резко возрастает и так же резко падает. В среднем мезозое почти на всей суше господствует теплый влажный климат. Это обеспечивает богатство и разнообразие биоты.

В массовом сознании это «эра динозавров». Отчасти так оно и есть. Следует помнить, однако, что в экономике природы беспозвоночные животные играют гораздо большую роль, чем позвоночные, не говоря уже о растениях. Важнейшие отряды насекомых - бабочки, двукрылые (мухи и комары), перепончатокрылые (муравьи, пчёлы, осы) – тоже уроженцы мезозоя (точнее, первые достоверные находки их останков датируются мезозоем). Значительные перестройки происходят также в морских сообществах. Появляются новые классы и типы водорослей, которые в настоящее время являются основными продуцентами Мирового океана – как у берегов (бурые водорсли), так и в толще воды. Одноклеточные диатомовые водоросли заключены в двустворчатый кремнезёмный панцирь точь-в-точь как  кусок мыла в мыльнице . Другие одноклеточные водоросли – кокколитофориды, достигшие в позднем мезозое величайшего расцвета, имеют панцирь, состоящий из известковых чешуек . С того времени и по сей час на дне океана формируются толщи кремнезёмных осадков (в тропической и умеренной зонах) – кладбища диатомей и толщи карбонатных осадков (в субтропической зоне) – кладбища кокколитофорид и глобигерин. Если в богатые атмосферной углекислотой, протерозойские времена, донные карбонаты формировались абиогенно в виде доломитов CaMg(CO₃)₂, то теперь соли угольной кислоты отлагаются на дно только под влиянием живых организмов, главным образом, невидимых человеческим глазом. Из них и строят белокаменные дворцы. Диатомовые и карбонатные илы занимают в океане площадь в несколько раз большую, чем территория России.

Итак, в общественном сознании мезозой – время гигантских ящеров. Другие группы живых существ, прежде всего новые классы растений, сыграли неизмеримо большую роль в эволюции биосферы, но это практически никому не известно. Причина – они не страшные. Однако есть в этом своя биологическая загадка: почему именно тогда естественный отбор работал на создание гигантов? Перход к следующей эре - это решительная ставка на мелкие сухопутные формы.

 

Первый период  мезозоя – триасовый. Грандиозная засуха пермотриаса – 20 млн. лет засухи – приводит к грандиозному вымиранию пышной фауны и флоры позднего палеозоя. Раннемезозойские пейзажи обычно изображаются бурой каменистой пустыней .

Масштабы вымирания не повторились никогда. Но вот что удивительно - исчезли не только влаголюбивые амфибии , но и огромное количество морских таксонов. Поэтому только засухой исчерпывающе объяснить пермотриасовую катастрофу не получится. Конечно, наготове палочка-выручалочка - падение крупного метеорита, но это для массовой культуры. Для самих себя биологи обычно не могут найти объяснения массовым вымираниям на границах крупных геологических эпох. В позднем палеозое, вероятно, под влиянием развития подвижных хищников - рыб и головоногих моллюсков - начинается растянутое во времени вымирание слабозащищённых малоподвижных беспозвоночных - трилобитов, граптолитов, ракоскорпионов, панцирных рыб и некоторых других, безраздельно господствовавших в ордовикских и силурийских морях. К триасу они сходят на нет.

Опустевшую сушу постепенно колонизируют существа сухого мира - голосеменные растения (в том числе и хвойные, достигшие в эту эпоху значительного  разнообразия),  пресмыкающиеся и первые млекопитающие.

Для оплодотворения голосеменных не нужна влажная внешняя среда. У них аналог заростка папоротникообразных (спорофит) развивается внутри специальных органов на самом материнском растении. Некоторые части этих органов образуют наружные покровы семени. Безусловно, семя более жизнеспособно в условиях засухи, чем спора.

Прогресс пресмыкающихся связан с решением двух физиологических задач – становлением настоящего лёгочного дыхания и возникновением амниоти-ческого яйца.

Исходно рыбы, находящиеся в условиях дефицита кислорода в воде, приспосабливаются к заглатыванию атмосферного воздуха. Наши лёгкие – это специализированный вырост пищеварительного тракта. Школьный представитель земноводных – лягушка – не имеет грудной клетки из рёбер, она тоже заглатывает кислород посредством движения кожной складки под нижней челюстью. Такой тип дыхания несовершенен, поэтому половина кислорода поступает в кровеносное русло через кожу. Кожное дыхание возможно только через влажные слизистые покровы. Если кожа высохнет, она станет непроницаемой для газов воздуха.

Чтобы грудная клетка совершала дыхательные движения, необходимы, во- первых, подвижные рёбра, посредством суставов прикрепляющиеся к позвонкам; во-вторых – специализированные мышцы, поднимающие и опускающие рёбра и в-третьих – нервный центр в продолговатом мозгу, который регулирует частоту дыхательных движений. Весь этот комплекс появляется только у пресмыкающихся, что позволяет им иметь сухие, не теряющие влагу покровы.

Амниотическое яйцо – это яйцо, в котором развиваются внезародышевые оболочки – амнион. Представьте себе головастика, заключённого в пузырёк с жидкостью. Стенки пузырька и есть амнион, выделяющий амниотическую жидкость. Когда «головастик» разовьётся и покинет яйцо, внезародышевые оболочки отмирают. Потомки рептилий - млекопитающие и птицы - сохранили амниотическое яйцо.

Млекопитающие старше птиц на 70 млн. лет. Они очень рано отделились от рептилий – ещё в триасе, поэтому несут на себе следы недоделок. В частности, у них сохранились кожные железы – сальные, потовые, млечные.

 

Динозавры появляются в следующем, юрском периоде.

Подробнее о геологических процессах мезозоя

Именно в юре происходят самые крупные тектонические процессы мезозоя – наиболее интенсивный раскол континентальных плит, формирование водоёмов, превратившихся позже в Индийский и Атлантический океаны. Формировались новые горные цепи (каледонская складчатость) и лавовые плато. Окружающая Комсомольск-на-Амуре горная страна - Сихотэ-Алинь, Баджал и соседние хребты имеют мезозойское происхождение. На суше господствуют голосеменные, образующие беннетитово-цикадофитовые леса в тропиках, гинкговые и кордаитово-хвойные - в умеренной зоне. В это время на суше возникают самые гигантские формы животных, и это исключительно рептилии. Млекопитающие мезозоя – мелкие и редкие крысовидные существа, темпы эволюции которых совершенно несравнимы с эволюцией пресмыкающихся.

Меловой период, как упоминалось выше – это время растительной революции, полной смены ведущих групп продуцентов как на море, так и на суше и перевода в подводные известняки огромного количества атмосферной углекислоты. Завершается раскол Гондваны и Лавразии, формирования Атлантического и Индийского океанов, закрывается океан Тетис.

Меловые утёсы в юго-восточной Англии

Меловой период для геолога – это действительно время отложения мощных меловых толщ, до сотни и более метров. Вам знакомы выраженеия «меловые скалы Дувра», «Альбион»... Альбум по латыни – «белый».

Мел состоит из останков одноклеточных водорослей кокколитофорид, точнее – их панцирей, состоящих из известковых чешуек - кокколитов. Эта группа простейших существует и сейчас; иногда они так обильны, что окрашивают морскую воду в молочно-белый цвет. Кокколитофориды, расцвет которых пришёлся на поздний мезозой, связали и отложили на морском дне огромное количество углекислоты, изъятой в конечном счёте из атмосферы. Это привело к некоторому понижению средней температуры земной атмосферы, и, безусловно, снизило продуктивность сухопутных растений (меньше углекислого газа – пропорционально меньше скорость фотосинтеза). 

Ещё одна особенность мелового периода – становление покрытосеменных (цветковых) растений. Появились они в раннем мелу, вероятно на территории нынешней Юго-Восточной Азии. Это были невысокие деревья или кустарники . Как ни странно, древнейшая ныне живущая ветвь покрытосеменных растений - это порядок нимфейные (с близкими к нему лотосовыми и раффлезиевыми), пресноводные растения с плавающими листьями, "водяные лилии". Они относятся к подклассу магнолиевых. Собственно магнолии в российской части Дальнего Востока встречаются на Южных Курилах; в южной части Хабаровского края произрастают другие представители подкласса -  лимонник китайский и местные нимфейные, лотосовые, раффлезиевые - кувшинковые, роголистник, лотос Комарова, бразения Норденшельда.

Подробнее о мезозое

В среднем мелу, вероятнее всего, после разрушения некоего изолирующего барьера, в течение нескольких миллионов лет они распространились практически всесветно и дали мощную вспышку формообразования, а в позднем мелу стали господствующей группой наземных растений, сформировав целостные сообщества, состоящие из многих ярусов. В это время растительность приобрела вид, близкий к современному -  существовали платаны, дубы, лавры, появляются первые травянистые растения – лютиковые, однодольные.

ГРУППА 403 ХИМИЯ 73,74

ТЕМА: Реакции отщепления (дегидрирования, дегидрогалогенирования, дегидратации. Реакции замещения. Реакции изомеризации.

ТЕМА:          РЕАКЦИИ ОТЩЕПЛЕНИЯ (ДЕГИДРИРОВАНИЯ, ДЕГИДРОГАЛОГЕНИРОВАНИЯ, ДЕГИДРАТАЦИИ.РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ. РЕАКЦИИ  ИЗОМЕРИЗАЦИИ.

Реакция элиминирования (отщепления)

В результате реакций отщепления органические молекулы теряют атомы или группы атомов, и образуется новое вещество, содержащее одну или несколько кратных связей. К реакциям элиминирования относятся реакции дегидрирования, дегидратации, дегидрогалогенирования и т.п.:

1. Дегидрирование – отщепления молекулы водорода: 

1. Дегидратация – отщепление молекулы воды: 

1. Дегидрогалогенирования – отщепления молекулы галогеноводородов: 

                     
                    

 РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ

В ходе реакций замещения один атом или группа атомов в начальной молекуле замещается на иные атомы или группы атомов, образуя новую молекулу. Как правило, такие реакции характерны для насыщенных и ароматических углеводородов, например:

Реакции изомеризации и перегруппировка  

В ходе таких реакций происходит внутримолекулярная перестройка, т.е. переход атомов или групп атомов с одного участка молекулы в другое без изменения молекулярной формулы вещества, участвующего в реакции, например:

ГРУППА 305 ХИМИЯ 26,27

 

ТЕМА: Натуральный и синтетические каучуки. Резина. Натуральный и синтетические каучуки. Резина. Особенностью реакций присоединения к алкадиенам с сопряженными двойными связями является способность присоединять молекулы как по месту разрыва двойной связи (1,2-присоединение), так и к крайним углеродным атомам (1,4-присоединение) . 1,2 присоединение: СН2= СН– СН =СН2 + Сl2 СН2Cl– СНCl– СН =СН2 1,4 присоединение: СН2= СН– СН =СН2 + Сl2 СН2Cl– СН= СН – СН2Cl Оба вида присоединения протекают параллельно. Выход того или иного продукта определяется условиями протекания реакции и характером реагента. Так атомарный водород присоединяется в положение 1,4, а молекулярный водород над катализатором – в 1,2 положение, либо происходит полное гидрирование . 1,2 присоединение: СН2= СН– СН =СН2  Н2СН3–СН2 – СН =СН2  Н2СН3–СН2 – СН2 – СН3 бутан 1,4 присоединение: СН2= СН– СН =СН2 2Н СН3– СН =СН – СН3 бутен-2  Запишите реакцию присоединения бромоводорода, учитывая правило Марковникова. Проверим себя. СН2= СН– СН =СН2 + HBr  СН3 – СНBr– СН =СН2 3-бромбутен-1 (1,2 присоединение) СН2= СН– СН =СН2 + HBr  СН2 Br–СН= СН– СН3 1-бромбутен-2 (1,4 присоединение)  Реакции полимеризации идут преимущественно по 1,4 положениям, при этом получаются высокомолекулярные синтетические каучуки : nСН2= СН–СН =СН2  (–СН2– СН =СН – СН2 –)n бутадиен-1,3 бутадиеновый каучук nСН2= С–СН =СН2  (–СН2 – С = СН –СН2 –) n   СН3 СН3 изопрен изопреновый каучук Запишите уравнение реакции получения хлоропренового каучука, если мономером для его получения является хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3). Проверим себя . nСН2= С–СН =СН2  (–СН2 – С = СН –СН2 –) n   Сl Сl хлоропрен хлоропреновый каучук  Каучуки бывают природные (натуральные) и синтетические. Учитель демонстрирует коллекции каучука, учащиеся отмечают в тетрадь свойства. Природный каучук является липким, эластичным, резиноподобным материалом. Синтетические каучуки обладают такими свойствами как: высокая износостойкость, устойчивость к многократным деформациям, высокая устойчивость к органическим растворителям (слайд 13). Заслушаем сообщение о «Знакомстве европейцев с каучуком» (приложение 1) (слайд 14) Каучуки – исходное сырье для получения резины. Процесс получения резины из каучука называют вулканизацией. Получающаяся резина содержит около 5% S, и по своим свойствам значительно превосходит исходный продукт. «Историю изобретения резины» мы узнаем из сообщения (приложение 2)  Способы получения  Бутадиен-1,3, изопрен и другие алкадиены имеют огромное промышленное значение, они служат сырьем для получения синтетических полимеров, производство которых составляет миллионы тонн в год. Рассмотрим промышленные способы получения алкадиенов (слайд 17-18): Дегидрирование: С4Н10 600˚С, Al2O3, Cr2O3СН2= СН–СН =СН2 + 2H2 бутадиен-1,3 СН3 – СH – СН2 – СН3 t, Al2O3, Cr2O3 СН2= С–СН =СН2 + 2H2   СН3 СН3 изопрен (2-метилбутадиен-1,3) Дегидратация и дегидрирование спиртов (метод Лебедева): С2Н5ОН 400-500 °С, Al2O3, ZnOСН2= СН–СН =СН2 + 2H2O + H2 Дегидрогалогенирование: Cl– СН2 – СH – СН2 – СН2 –Cl + 2KOH 600˚С,ZnO, MgO  СН2= СН–СН =СН2 + 2KCl + 2 H2O 6. Направления применения  Алкадиены применяются для производства каучука и резины, о них мы уже говорили. Для закрепления этого вопроса выполним упражнение 4 стр. 34 в рабочей тетради (Габриелян, О.С. Химия 10 класс: рабочая тетрадь к учебнику «Химия 10 класс. Базовый уровень») (слайд 19). При работе с интерактивной доской ученик может воспользоваться стрелками для соединения блоков схемы. « Знакомство европейцев с каучуком» Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева» («кау» – дерево, «учу» – плакать, течь). Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет. Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло почти пять веков назад. Собственно, история каучука началась, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки. В 1493 году корабль Христофора Колумба во время второго путешествия в Америку пристал к острову, названному именем Эспаньола (Гаити). Высадившись на берег, испанцы были удивлены весёлой игрой индейцев, похожей на наш баскетбол. Они в такт песне подбрасывали чёрные шары, которые, упав на землю, делали, словно живые, высокие и забавные прыжки. Взяв эти шары в руки, испанцы нашли, что они довольно тяжелы, липки и пахнут дымом. Индейцы скатывали их из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре дерева гевеи. Колумб привёз несколько кусков этого удивительного вещества на родину, но в те времена он никого не заинтересовал. Индейцы делали из него непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а, растянувшись, больше уже не сжимались. Много лет испанцы пытались повторить водонепроницаемые вещи (обувь, одежду, головные уборы) индейцев, но все попытки были неудачными. Первые попытки сделать каучуковую обувь вызывали только смех. Галоши или сапоги хорошо служили в дождь, но стоило выглянуть и припечь солнцу, как они растягивались, начинали прилипать. В мороз же такая обувь становилась хрупкой, как стекло. Следующие два века каучук для Европы был просто любопытной заморской диковинкой. В 1731 году правительство Франции отправило математика и географа Шарля Кондамина в географическую экспедицию по Южной Америке. В 1736 он отправил обратно во Францию несколько образцов каучука вместе с описанием продукции, производимой из него людьми, населяющими Амазонскую низменность. После этого резко возрос научный интерес к изучению этого вещества и его свойств. В 1770 году британский химик Джозеф Пристли впервые нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиластиком («смолой эластичной»). В 1791 году английский фабрикант Самуэль Пил запатентовал способ сделать одежду водонепроницаемой с помощью обработки её раствором каучука в скипидаре. Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью. В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош пропитал каучуком плотную материю, и она стала непромокаемой. Так появились первые плащи-макинтоши, а потом и первые галоши, и сумки для перевозки почты. Правда, потом стал очевиден большой недостаток всей этой продукции, делавший ее совершенно непригодной: в сильную жару материал становился слишком мягким, а в холодную погоду затвердевал, как камень. В США вещи из каучука стали популярными в 1830-х годах, резиновые бутылки и обувь, сделанные южноамериканскими индейцами, импортировались в больших количествах. Другие резиновые изделия завозились из Англии, а в 1832 году в городе Роксбери штата Массачусетс Джон Хаскинс и Эдвард Шафе организовали первую «каучуковую» фабрику в США. Открытие в 1839 году резины, полученной от нагревания каучука и серы, привело к широкому её применению. Внимание капиталистов всех стран обратилось на добычу каучука. Бразилия оказалась владетельницей громадных богатств. Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи. Но было поздно. По совету ботаника Дж. Гукера, англичанин Викгем поехал в 1876 году на берега Амазонки, где собрал 70000 семян Гевеи и тайком доставил их в ботанический сад в Кью. Семена были высеяны, но взошло только 4%. Однако через несколько дней сеянцы достигли полуметровой высоты. Затем они были отправлены на остров Цейлон, а оттуда разосланы на Яву, в Бирму, Австралию и др. В нашей стране не было известно природных источников для получения натурального каучука, а из других стран каучук к нам не завозился. Впервые в промышленных масштабах синтетический каучук был получен выдающимся русским ученым С.В Лебедевым.  ТЕМА:   Алкины. Ацетилен. Химические свойства ацетилена: горение, обесцвечивание бромной воды, присоединение хлороводорода и гидратация. ТЕМА:Алкины. Ацетилен. Химические свойства ацетилена: горение, обесцвечивание бромной воды, присоединение хлороводорода и гидратация. Применение ацетилена на основе свойств. . АЛКИНЫ. АЦЕТИЛЕН. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНА: ГОРЕНИЕ, ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ БРОМНОЙ ВОДЫ, ПРИСОЕДИНЕНИЕ ХЛОРОВОДОРОДА И ГИДРАТАЦИЯ. ПРИМЕНЕНИЕ АЦЕТИЛЕНА НА ОСНОВЕ СВОЙСТВ. На этом уроке вы сможете самостоятельно изучить тему «Алкины. Строение, номенклатура, изомерия, физические свойства, получение». В ходе урока вы узнаете о том, что представляют собой алкины – ациклические углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь. Познакомитесь с физическими свойствами алкинов, особенностями их строения. НОМЕНКЛАТУРА АЛКИНОВ Алкины (ацетиленовые углеводороды) – углеводороды, молекулы которых содержат тройную связь углерод-углерод. Общая формула алкинов – CnH2n-2. Номенклатура алкинов Тройную связь обозначают суффиксом -ин. ацетилен (этин) бутин-1 Главная цепь должна включать в себя тройные связи, а нумерация проводится так, чтобы они получили наименьшие номера. 3,6-диметилгептадиин-1,4 Рис. 1. Шаростержневая модель ацетилена СТРОЕНИЕ АЛКИНОВ Атомы углерода тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации. Сигма-связи, образуемые sp-гибридными атомами углерода, расположены под углом 180о друг к другу. Тройная связь короче и прочнее двойной связи. Она образована тремя парами электронов и включает одну σ- и две π-связи. Две π-связи лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях. Рис. 2. Рис. 2. Образование тройной связи в молекуле ацетилена 3. ИЗОМЕРИЯ АЛКИНОВ 1. Изомерия скелета 2. Изомерия положения тройной связи бутин-1 бутин-2   3. Межклассовая изомерия. Алкинам изомерны, например, алкадиены и циклоалкены. бутин-1 бутадиен-1,3 циклобутен Алкины не обладают геометрической изомерией. 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ Ацетилен, пропин и бутин-1 при комнатной температуре – бесцветные газы, остальные алкины – жидкости или твердые вещества. Ацетилен немного растворим в воде, хорошо растворяется в ацетоне. Это используют для его хранения и транспортировки. Ацетилен нельзя хранить в баллонах в сжатом состоянии, т.к. под давлением он разлагается со взрывом. В баллон помещают пористый материал, пропитанный ацетоном, а в нем растворяют ацетилен. Получение алкинов 1. В промышленности ацетилен получают термическим разложением (пиролизом) метана: 2СН4 С2Н2 + 3Н2. 2. Для получения ацетилена в лаборатории и в технических целях используют взаимодействие карбида кальция с водой: СаC2 + Н2О ¾¾¾→ Сa(OH)2 + C2H2­. 3. Другие алкины в лаборатории получают взаимодействием дигалогеналканов, содержащих атомы галогенов у одного или у соседних атомов углерода, со спиртовым раствором щелочи при  нагревании: 1. Реакции гидрирования и галогенирования Гидрирование алкинов протекает в тех же условиях, что гидрирование алкенов. В зависимости от количества водорода может образоваться алкен или алкан. Электрофильное присоединение Алкины менее активны в электрофильном присоединении, чем алкены. Почему? Потому что тройная связь короче и прочнее, чем двойная. Поэтому в некоторых случаях для осуществления реакции необходимы специальные условия (например, присутствие солей ртути в качестве катализатора). Реакции присоединения к алкинам могут проходить в два этапа: на первом образуется вещество с двойной связью. 2. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА АЛКИНЫ 1. Галогенирование. Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на алкины, так же как на алкены. 2. Гидрогалогенирование. Присоединение хлороводорода к ацетилену приводит к образованию винилхлорида (хлорэтена) – мономера для синтеза распространенного материала поливинилхлорида (ПВХ): 3. РЕАКЦИЯ КУЧЕРОВА 3. Гидратация (реакция Кучерова) Реакция проходит в кислой среде в присутствии солей ртути. Образующийся на первой стадии фенол перегруппировывается в карбонильное соединение. 4. ПОЛУЧЕНИЕ АЦЕТИЛЕНА В ЛАБОРАТОРИИ Кислотные свойства алкинов Алкины, у которых при тройной связи есть атом водорода, проявляют свойства очень слабых кислот. Они реагируют, например, с водно-аммиачными растворами солей Cu(I) и Ag(I). Атом водорода замещается на атом металла, выпадает осадок соли, которая называется ацетиленидом. Ацетиленид меди – темно-красный, а ацетиленид серебра – желтый или белый. Это можно использовать при определении алкинов с концевой тройной связью. Окисление алкинов 1. Обесцвечивание подкисленного раствора перманганата калия – качественная реакция на соединения с кратной связью. Рис. 1. 5HCºCR + 8KMnO4 + 24HCl ®5CO2 + 5RCOOH + 8MnCl2 + 8KCl + 12H2O. 2. На воздухе алкины горят коптящим пламенем: 2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О. Рис. 1. Обесцвечивание КМnO4 Применение алкинов Благодаря яркому пламени в XIX веке широко распространились ацетиленовые фонари. При горении смеси ацетилена с кислородом  температура пламени достигает 2800–3000оС – можно плавить многие металлы. На этом свойстве основана ацетиленовая сварка. Рис. 2, 3. Рис. 2. Ацетиленовая горелка Рис. 3. Сварка и резка металлов Кроме того, ацетилен используют в промышленном органическом синтезе для получения винилхлорида, акрилонитрила, винилацетилена – исходных веществ при производстве распространенных полимеров. Подведение итога урока На этом уроке вы изучили тему «Алкины. Химические свойства и применение». Вы смогли узнать, что представляют собой алкины и какими химическими свойствами характеризуется этот класс соединений. Вы узнали о том, как свойства алкинов влияют на их практическое применение.