Evolução da Vida: Da Origem da Terra à Existência Humana, Museu Nacional da Natureza e Ciência do Japão

Desde o início, há cerca de quatro bilhões de anos, as formas de vida tornaram-se cada vez mais diversas devido ao processo contínuo de adaptação ambiental. A evolução envolve um ciclo interminável de emergência e extinção de diferentes espécies. Os seres humanos, parte do grupo de mamíferos que floresceram após o desaparecimento dos dinossauros, adquiriram capacidades adaptativas altamente desenvolvidas, graças à destreza e poder de raciocínio superiores. Essa capacidade adaptativa permitiu que os humanos estendessem seu alcance a todos os cantos da Terra. Nesta exposição, você pode traçar o caminho evolutivo e aprender como as plantas e os animais se adaptaram às mudanças no ambiente.

Rochas e minerais
A Terra consiste em partículas sólidas à deriva no espaço. Como podemos saber a idade da terra? As partículas sólidas originais, isto é, os minerais, foram alteradas pela atividade incessante da terra. No entanto, meteoritos sem esse efeito são considerados os melhores espécimes para estimar a idade da Terra. A partir do isótopo radioativo que data dos meteoritos, a formação da Terra é estimada em cerca de 4,6 bilhões de anos atrás.

Fósseis
Camas estratificadas estão sendo formadas em todos os ambientes da Terra a qualquer momento. Os fósseis nos leitos são a evidência da história dos ambientes da Terra e da evolução da vida. Com base nas mudanças de espécies fósseis através dos leitos estratificados, a história evolutiva da vida, como origem, diversidade e extinção, pode ser inferida. O calendário geológico mundial foi elaborado com base na transição dos registros fósseis.

Registros de mudanças ambientais globais
Mudanças rítmicas nos ambientes da Terra são freqüentemente registradas nas lâminas alternadas encontradas nas rochas clásticas, bem como nas faixas anuais de crescimento que ocorrem nas conchas ou esqueletos de alguns organismos. Por exemplo, mudanças na composição de espécies de diatomáceas que ocorrem em sedimentos finamente alternados do lago permitem inferir mudanças anuais no ambiente do lago, enquanto variações nas rações estáveis ​​de isótopos de oxigênio das conchas de carbonato e esqueletos de moluscos e corais permitem estimativas. das mudanças anuais e diurnas dos ambientes marinhos. Esses registros constituem chaves para entender a interação dos ambientes da Terra com os organismos que eles vivem.

Extinções em massa
Nos últimos 600 milhões de anos, o número de espécies bióticas foi drasticamente reduzido em pelo menos cinco ocasiões. As extinções ocorreram no final do período cretáceo, 65 milhões de anos atrás; eles provavelmente foram causados ​​por uma colisão entre a Terra e um corpo do tamanho de um asteróide, acompanhado por um subsequente resfriamento global. As extinções ocorridas no final do Período Permiano, 250 milhões de anos atrás, constituíram a maior crise de vida de todos os tempos. É provável que as extinções finais do Permiano tenham resultado de maciças erupções vulcânicas que acompanharam a fragmentação do supercontinente Pangea e de uma oxidação subsequente dos oceanos.

Interações geosfera-biosfera
As mudanças ambientais globais anteriores desempenharam um papel importante na determinação da evolução, extinção e radiação dos organismos. Colisões entre a Terra e corpos do tamanho de asteróides afetaram seriamente os ecossistemas por períodos que se estendem por vários milhões de anos. A redistribuição tectônica dos oceanos e dos continentes alterou os sistemas de circulação na hidrosfera e na atmosfera. A redução eustática repetida do nível do mar durante as idades glaciais influenciou os ecossistemas marinhos rasos e permitiu migrações transisthmianas de organismos terrestres.

Microfósseis
Rochas sedimentares formadas no fundo de oceanos e lagos geralmente contêm fósseis minúsculos. Esses microfósseis consistem em restos de pequenos organismos planctônicos e bênticos, nos dentes e nas escamas dos peixes, além de pólenes e esporos. Esses microfósseis são comuns nas rochas e são usados ​​para atribuir idades às rochas sedimentares e para reconstruir os ambientes passados ​​da Terra.

Microrganismos pré-cambrianos
No período pré-cambriano, há cerca de 3 bilhões de anos, a biosfera era dominada principalmente por bactérias e outros microrganismos. Como resultado da atividade fotossintética desses microrganismos, os estromatólitos se desenvolveram, com a liberação de oxigênio no oceano. O oxigênio liberado no oceano combinou-se com ferro para formar formações de ferro com faixas. A maioria dos fundos macios pré-cambrianos foi selada por tapetes microbianos e hoje os traços de suas atividades são reconhecíveis nas superfícies das rochas.

Vendian life
Os organismos macroscópicos apareceram pela primeira vez na era dos Vendianos (650 a 540 milhões de anos atrás) da última época pré-cambriana. Esses organismos fósseis são conhecidos mundialmente em áreas como Ediacara da Austrália e têm uma aparência estranha. Alguns paleontologistas apontaram que muitos dos organismos vendianos possuem estruturas corporais únicas e pertencem a um grupo independente de organismos (chamado Vendobionta) não relacionado a nenhum organismo conhecido atualmente.

Animais estranhos nas faunas de Burgess Shale e Chengjian
Biotas fósseis notáveis ​​da idade cambriana (cerca de 520 milhões de anos atrás) foram recuperadas do xisto de Burgess da Colúmbia Britânica, Canadá, estratos da área de Chengjian, província de Yunnan na China, entre outros. Muitos desses fósseis, como Anomalocaris, exibem estruturas corporais bastante diferentes das dos animais modernos. Esses animais fósseis nos contam um evento de evolução de uma forma de “tentativa e erro” no mar do período cambriano.

Invertebrados palezóicos
No início do período cambriano paleozóico, cerca de 540 milhões de anos atrás, os animais passaram por uma “evolução explosiva”, e a maioria dos principais grupos de vida que são conhecidos desde os dias atuais apareceu. Eles evoluíram de várias maneiras durante o Plaeozoico, e muitas criaturas de formas estranhas, como o “monstro Tully”, habitavam o mar. No entanto, quase todos os animais foram extintos no final do Paleozóico.

Trilobitas no mar paleozóico
O trilobita, um dos grupos de artrópodes, havia se diversificado bastante no início do mar paleozóico. Os caracteres morfológicos do trilobita são bastante diversos e alguns deles são tão peculiares, por exemplo, que possuem projeções de cabeça em forma de garfo. Devido à extensa diversificação em relação aos outros invertebrados e aos diversos caracteres morfológicos, pode-se chamá-los como o rei do mar Paleozóico. No entanto, estamos longe de entender claramente como esses personagens estavam relacionados a hábitos de vida específicos. Eles não são mais sobrevividos após o término da era paleozóica, que ocorre cerca de 250 milhões de anos atrás.

Evolução e sucesso dos peixes
Segundo registros fósseis, os peixes mais primitivos que adquiriram vértebras apareceram no período cambriano precoce (cerca de 530 milhões de anos atrás). No começo, os peixes não tinham mandíbulas, mas quando adquiriram mandíbulas, os peixes se diversificaram rapidamente. No período devoniano, não apenas todos os principais ramos taxonômicos dos peixes, mas também os anfíbios apareceram. No processo da evolução, os peixes desenvolveram mandíbulas, esqueletos de membros, pulmões que possibilitaram aos descendentes viver uma vida terrestre.

Origem dos mamíferos
Sinapsídeos e répteis evoluíram de um grupo avançado de anfíbios como ancestral comum durante o Carbonífero tardio (cerca de 320 milhões de anos atrás). Pelycosaurs, os primeiros membros dos sinapsídeos, são considerados os ancestrais dos mamíferos., Porque os pelicossauros têm uma abertura atrás da cavidade ocular no crânio, e a mesma característica pode ser vista no crânio dos mamíferos. Os sinapsídeos continuaram a evoluir, e os verdadeiros mamíferos apareceram no Triássico Final (cerca de 230 milhões de anos atrás).

Mamíferos mesozóicos
A maioria dos mamíferos mesozóicos tinha o tamanho de camundongos ou ratos, era noturna e comia vermes e insetos. As plantas com flores apareceram no início do Cretáceo (cerca de 130 milhões de anos atrás), os insetos que preferem flores diversificadas e os marsupiais e placentários primitivos que desenvolveram os dentes mais adequados para comer insetos. No final do Cretáceo (65 milhões de anos atrás), ungulados e primatas primitivos que governariam a Era Cenozóica apareceram.

Os primeiros mammaks viviam nas florestas
No início da Era Cenozóica, as florestas tropicais e subtropicais se expandiram em todo o mundo. Os nichos nas florestas que ficaram vazias após a extinção dos dinossauros foram ocupados pelos mamíferos sobreviventes que se tornaram maiores e diversificaram rapidamente. Os ungulados primitivos que comiam folhas e raízes das árvores se desenvolveram no solo, enquanto primatas e roedores primitivos se diversificaram nas árvores. A Terra ficou mais fria em estágios posteriores, novos tipos de habitantes da floresta apareceram.

Os primeiros mammaks viviam em prados e terras áridas
A temperatura da Terra esfriou repentinamente e gradualmente desde o início do Oligoceno (cerca de 34 milhões de anos atrás) e, aproximadamente, ao mesmo tempo, a área continental de latitude média começou a se tornar pastagem com clima mais seco. O desenvolvimento de tais pastagens levou alguns perissodátilos, artiodácteis e roedores a desenvolver grupos que adaptaram as pastagens. Em uma área mais seca, apareceram mamíferos como camelos que podem sobreviver em ambientes muito mais secos e mamíferos que fazem ninhos embaixo da terra.

Mamíferos dos continentes insulares
Na América do Sul que havia sido isolada de outros continentes por um longo período de tempo, mamíferos únicos evoluíram. Marsupiais e placentários primitivos que já existiam na América do Sul até o final do Cretáceo (65 milhões de anos atrás) e roedores e primatas que invadiram no final do Eoceno (cerca de 34 milhões de anos atrás) evoluíram exclusivamente na América do Sul. Mas a maioria desses mamíferos se extinguiu sob a influência de mamíferos que invadiram a América do Norte que estava conectada à América do Sul há cerca de 3 milhões de anos.

Mamíferos graviportais
Entre os mamíferos herbívoros, foram desenvolvidas várias maneiras de se proteger dos carnívoros, como correr rápido, andar no subsolo, subir em árvores e cobrir o corpo com armaduras. Ter corpos enormes é um deles. A característica mais característica da evolução dos elefantes é o aumento do corpo e o aumento do peso, e características únicas apareceram no esqueleto e nos dentes para apoiar esse corpo pesado. Durante o passado geológico, elefantes fósseis diversificados distribuíram todos os continentes, exceto a Austrália e a Antártica.

Mamíferos carnívoros
Como os mamíferos herbívoros se diversificaram rapidamente após o final do Cretáceo, os mamíferos carnívoros também evoluíram rapidamente. Os carnívoros típicos são a ordem existente Carnívoros, mas os creodontes extintos foram bastante predominantes durante o Cenozóico inicial. Os mesoniquídeos que são de alguma forma próximos dos ancestrais das baleias também eram carnívoros. Na América do Sul, alguns marsupiais tornaram-se carnívoros e apresentaram evolução convergente com os verdadeiros carnívoros.

Adaptação secundária de tetrápodes à vida na água
Sauropsida e Synapsida evoluindo de anfíbios na última Era Paleozóica logo ampliaram suas áreas de vida em terra, embora alguns voltassem à vida aquática. Os répteis aquáticos da Era Mesozóica e os mamíferos aquáticos da Era Cenozóica evoluíram por diferentes caminhos para ter aparências externas semelhantes. Durante um período de duzentos milhões de anos em ambientes subaquáticos, a evolução convergente ocorreu em grande escala.

Os precursores dos mamíferos aquáticos
O início da Era Cenozóica viu o surgimento de mamíferos que moravam à beira de corpos d’água e retornavam ao oceano. Essa transição foi desencadeada pela abundância de alimentos ao redor do mar raso de Tétis, criado pelo processo de deriva continental e pela disponibilidade de nichos vagos após a extinção em massa de répteis aquáticos de grande porte no final do período cretáceo.

Convergência para a vida na água
Enquanto a evolução de répteis e mamíferos em terra via diversificação da descendência de antepassados ​​com formas semelhantes, a evolução convergente estava ocorrendo em corpos d’água, nos quais descendentes de formas semelhantes surgiam de ancestrais de formas diferentes. Esse processo ocorreu através da adaptação em resposta à dieta e meios de mobilidade. A comparação dos répteis aquáticos da Era Mesozóica e dos mamíferos aquáticos da Era Cenozóica mostra uma surpreendente semelhança na forma do corpo.

Um gigantesco réptil marinho
Olhe para trás na galeria, no chão imediatamente à sua frente está o crânio parcial do ictiossauro gigante. Em 1997, paleontologistas do Museu Nacional de Ciências juntaram-se a uma equipe internacional na descoberta do crânio. Foram necessários quatro verões de trabalho de campo para escavar todos os fósseis. Este grande ictiossauro, com um comprimento total de 21 metros, viveu no mar cerca de 220 milhões de anos atrás. Não é apenas o maior ictiossauro, mas também o maior réptil marinho já conhecido pela ciência. A ciência está examinando os fatores ecológicos e ambientais que permitiram aos ictiossauros atingir um tamanho tão grande.

Aves de mergulho
Os pássaros evoluíram de dinossauros durante o período jurássico tardio. Durante o período cretáceo, alguns pássaros deixaram de voar por completo para viver no mar. Esses pássaros tinham um corpo em forma de torpedo com membros anteriores reduzidos. Eles usaram os pés para nadar. Este grupo foi extinto no final do período cretáceo, mas muitas outras aves marinhas evoluíram de diferentes linhagens no período cenozóico. Embora as aves marinhas tenham começado de origens diferentes, elas se tornaram notavelmente semelhantes ao longo do tempo. Veja os pinguins para ver um exemplo vivo desse processo evolutivo.

Tetrápodes voadores
Pelo menos três grupos de tetrápodes conseguiram voar em diferentes momentos durante diferentes períodos pré-históricos. Estes estão em ordem de aparência: pterossauros; pássaros; & morcegos. Cada grupo desenvolveu uma asa grande com uma estrutura diferente. Por exemplo, os pterossauros sustentavam uma asa grande, principalmente com um único dígito formado a partir de um quarto dedo extremamente alongado. Os pássaros, no entanto, sustentam suas asas com um único dígito, desenvolvido a partir da fusão dos ossos de três dedos. As asas dos morcegos são formadas com quatro ou cinco dígitos alongados.

Evolução humana

Ecolução de primatas
Após a extinção dos dinossauros, cerca de 65 milhões de anos atrás, houve uma grande proliferação de mamíferos. Um grupo de mamíferos, os primatas, desenvolveu um estilo de vida arbóreo, vivendo em árvores. Nós, humanos, também somos primatas e muitas de nossas características, como visão estereoscópica (capaz de ver em três dimensões), mãos pré-elásticas (capazes de entender) e um cérebro expandido e complexo, todos mostram que nossos ancestrais foram adaptados a uma árvore arbórea. meio Ambiente.

A evolução dos Australopitecíneos e das espécies contemporâneas
Na África, cerca de 6 milhões de anos atrás, os humanos se separaram de um ancestral comum compartilhado com os chimpanzés. Os primeiros humanos, os australopithecinos ou espécies contemporâneas, ficaram de pé sobre as duas pernas e desceram das árvores, expandindo seu habitat para ambientes terrestres competitivos. Nesse estágio, porém, as pernas eram curtas e o cérebro ainda pequeno. Pelos próximos 4 milhões de anos, os humanos continuaram sua evolução na África.

A evolução dos primeiros Homo

Reconstruindo humanos antigos
Como podemos reconstruir os corpos e rostos dos humanos antigos que nenhum de nós realmente conheceu? Fósseis e ferramentas de pedra obtidos ao longo de muitos anos de escavações são comparados com base no conhecimento anatômico e arqueológico e são feitas estimativas de características físicas e habilidades culturais. Com mais uso de nossa imaginação, podemos chegar a reconstruções viáveis.

A evolução e expansão mundial dos humanos modernos
As espécies às quais todos pertencemos, Homo sapience, evoluíram do arcaico Homo na África depois de 200.000 anos atrás. Invenções tecnológicas repetidas derivam das complexas habilidades cognitivas de H. sapiens e possibilitaram a conquista de ambientes frios, secos e outros ambientes adversos, levando a uma rápida expansão em todo o mundo. Nesta seção, você pode experimentar por si mesmo a história do H. sapiens antes da ascensão da civilização urbana.

A expansão dos humanos modernos: fora da África novamente
Com suas grandes habilidades inventivas, o Homo sapiens desenvolveu rapidamente um ambiente de vida avançado, baseado na transmissão de descobertas e invenções para a geração seguinte. Quando e como essas habilidades, compartilhadas entre os humanos modernos, apareceram no processo evolutivo humano? Os resultados das investigações até o momento sugerem que eles se desenvolveram na África entre 200.000 e 50.000 anos atrás.

A expansão dos humanos modernos: na Eurásia
Os seres humanos se mudaram da África para a Eurásia cerca de 1,8 milhão de anos atrás, mas por muito tempo sua distribuição foi limitada a latitudes baixas e médias. Por outro lado, as dispersões do Homo sapiens que começaram há 500.000 anos atrás eram muito diferentes em escala e velocidade. Como nossos ancestrais se adaptaram aos diferentes ambientes que encontraram ao redor do mundo?

A expansão dos humanos modernos: na Oceania
Grandes extensões de oceano se estendem entre as áreas terrestres da Eurásia e Oceania. Cerca de 500.000 anos atrás, o Homo sapiens começou a atravessar este oceano, provavelmente em barcos de jangada. A tecnologia marítima tornou-se mais avançada ao longo do tempo e a tecnologia de viagens oceânicas distantes foi desenvolvida, permitindo que os humanos expandissem 13.000 km em todo o Pacífico Sul.

A expansão dos humanos modernos: no norte da Eurásia
Cerca de 40.000 anos atrás, quando houve um alívio temporário no clima glacial, a área de assentamento do Homo sapiens começou a se expandir para regiões do norte que antes não eram habitadas por seres humanos. Apesar das deteriorações posteriores do clima, os seres humanos alcançaram as profundezas da Sibéria e, vários milênios antes de 10.000 anos atrás, alguns atravessaram o Alasca para a América.

A expansão dos humanos modernos: nas Américas
O continente americano se estende de norte a sul por 14.000 km através de uma ampla gama de ambientes naturais, dos pólos às planícies, dos desertos às altas montanhas e das florestas tropicais boreais e temperadas às tropicais. Esses diversos ambientes parecem ter apresentado poucos problemas, no entanto, para os primeiros humanos que entraram na América do Norte antes de 10.000 anos atrás e que rapidamente se expandiram para o fundo da América do Sul.

Museu Nacional de Natureza e Ciência, Japão
Fundado em 1877, o Museu Nacional da Natureza e Ciência possui uma das histórias mais ricas de qualquer museu do Japão. É o único museu de ciências abrangente administrado nacionalmente no Japão e é um instituto central de pesquisa em história natural e história da ciência e tecnologia.

Cada andar do Museu Nacional de Natureza e Ciência é organizado em torno de um tema unificador, informado pela coleção rica e de alta qualidade de espécimes originais do Museu. As exposições de cada andar trabalham juntas para transmitir uma mensagem, por sua vez relacionada à mensagem abrangente das exposições permanentes, “Seres humanos em convivência com a natureza”. Ao apresentar esses temas de maneira clara e sistemática, o Museu incentiva os visitantes a pensar sobre o que podemos fazer para proteger o ambiente em que existem todos os seres vivos e construir um futuro de convivência harmoniosa entre as pessoas e o mundo natural.

Organizada em torno do tema “O ambiente do arquipélago japonês”, a Galeria do Japão oferece exposições sobre a natureza e a história do arquipélago japonês, o processo pelo qual a população moderna do Japão foi formada e a história da relação entre os japoneses pessoas e natureza.

O tema da Galeria Global é “A História da Vida na Terra”, que explora as profundas inter-relações entre os diversos seres vivos da Terra, a evolução da vida como mudança ambiental impulsiona um ciclo de especiação e extinção e a história da engenhosidade humana.