Вопрос 20

Эволюция биосферы

На протяжении большей части истории Земли эволюция биосферы осушестааялась под влиянием двух естественных процессов: а) геологиче­ских и климатических изменений на планете; б) изменений видового соста­ва и биомассы живых организмов в ходе развития органического мира. На современном этапе (в четвертичном периоде) появился третий фактор -развивающееся человеческое общество, т.е. в развитии биосферы наметил­ся переход от биогенеза к ноогенезу.

В эволюции биосферы выделяют добиотическую Фазу, в ходе, которой предпосылки возникновения жизни обеспечивались химической эво­люцией, и биотическую фазу, связанную с возникновением и совершенст­вованием органических форм жизни.

По В. Грант (1980), последовательность основных этапов можно представить следующим образом:

1. Образование планеты и её первичной атмосферы (4,5-4,8 млрд. лет назад) из газо-пылевого облака. Первичная атмосфера имела высокую температуру, содержала водород, азот, метан, аммиак, пары воды, инертные газы; возможно, кроме ТОГО, окись углерода, формальдегид, цианиды и другие простые неорганические соединения и элементы.

2. При постепенном остывании атмосферы за счёт энергии солнечно­го излучения мог возникнуть абиотический круговорот веществ. В этот пе­риод появилась жидкая вода, сформировались гидросфера и круговорот воды, водная миграция элементов. В водной среде постепенно появились многоступенчатые химические реакции. I

3. В дальнейшем за счёт энергии ультрафиолетового излучения Солнца, электрических разрядов в атмосфере, радиоактивности в реакциях конденсации и полимеризации из простых неорганических соединений возникли органические. Стала возможной аккумуляция солнечной энергии в органических веществах и образование макроэргических соединений.

4. В процессе усложнения органических веществ произошёл переход к высокомолекулярным соединениям и их комплексам, обладавшим спо- собностью к редупликации (удвоению), что стало предпосылкой возникно- вения систем самовоспроизведения в форме макромолекул. По современ- ным данным, первой такой молекулой стала РНК, а только потом появи- лись ДНК и белки. На этом этапе возник круговорот органических соеди- нений углерода - первый из биогеохимических циклов отдельных элемен- тов.

Началом биотической эволюции считается возникновение первичных клеток и вирусоподобных тел (около 3,5 млрд. лет назад), способных к де­лению.

Сначала появились хечогетерогрофные прокариотические организ­мы, затем фотоавтотрофные: в дальнейшем эволюция пошла по пути ус­ложнения структуры клеток - возникли эукариоты со сложным строением ядра. На этом этапе сформировались биотический круговорот веществ и энергии, основные биосферные функции живого вещества.

С возникновением фотосинтеза произошёл постепенный переход от восстановительной к окислительной атмосфере с более высоким содержа­нием кислорода. С появлением многоклеточных организмов, выходом рас­тений и животных на сушу биотический круговорот существенно усложня­ется, возникают экосистемы (морские, пресноводные и наземные), вклю­чающие организмы всех трофических уровней - продуцентов, консументов и редуцентов.

Усложнение строения и функциональной организации живых су­ществ и биосферы в целом связано с ростом биологического разнообразия. Организмами оказались заняты все экологические ниши. Полностью сфор­мировались средообразующая и средорегулирующая функции биосферы и биологический контроль её постоянства (гомеостаза).

Наконец, в биосфере появился человек - первое мыслящее существо. Развитие человеческой цивилизации привело к возникновению антропо­генных экологических кризисов, нарушениям круговорота веществ и энер­гии, снижению биоразнообразия.

В биосфере действуют бкогеохимические принципы В.И. Вернадского:

1. Биогенная миграция атомов химических элементов всегда стре­мится к своему максимальному проявлению. Это означает существование прямой связи способностей и возможностей живого вещества к повсемест­ному распространению, постоянному развитию и обновлению.

2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых органических форм, идёт в направлении, усиливаю­щем биогенную миграцию элементов. Это означает, что в ходе эволюции преимущество получают те организмы, которые приобрели способность к максимальному усвоению вещества и энергии - как запасённой внутри жи­вых организмов, так и потребляемую из неорганической природы. Про­грессивная эволюция в любой экосистеме состоит в повышении эффектив­ности использования суммарного потока вещества и энергии.