4. Осн. этапы эволюции Земли. Периодизация истории географ. оболочки. Основ. палеогеограф. закономерности и их геоэкологическое значение.

Основные этапы эволюции Земли

История Земли по современным представлениям насчитывает примерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы. Вся история существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также этапы эволюции живой природы.

Возраст горных пород определяется по анализу изотопического состава и, в частности, по радиоуглеродному анализу. Суть его заключается в том, что в тканях живых организмов содержится небольшое и постоянное количество углерода С14, который распадается с периодом полураспада 5760 лет. В результате такого распада отношение масс С14 к С12 в остатках живых организмов уменьшается со временем, прошедшем после смерти организма. Определяя это отношение в породах, содержащих остатки живых организмов можно рассчитать возраст этих пород.

Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют на эры, периоды и т.д. Первый, самый ранний временной отрезок, называемый "катархей"("лунный период"), соответствует формированию Земли, ее атмосферы, водной среды. Жизни на протяжении первых 1 - 1,5 млрд. лет не существовало ни в какой форме, поскольку еще не возникли соответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходили интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением по глубине Земли химических элементов и соединений. Ядерные реакции распада, происходившие в центре и глубинных слоях планеты (они имеют место и сейчас) способствовали разогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота, содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелые элементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие - к поверхности. Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовали формированию водной среды - в ней и начали образовываться первые органические молекулы.

Архей и протерозой - две наиболее крупные эры, в течение которых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эры объединяют в "надэру" - криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом конце протерозоя около 600 млн. лет назад.

Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило "время явной жизни" - фанерозой, Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3 эры - палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра с точки зрения гео- и биологии продолжается до сих пор. Следует отметить, что появление и развитие жизни на земле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты.

Различия в составе горных пород от одной эпохи (периода) к другой в свою очередь обусловлены резкими изменениями природно-климатических и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократно менялся; потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия и опускания суши. Случались и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуострове Юкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст - 65 млн. лет, практически совпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.

Изменения климата и температуры во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходят раз в 210 - 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи - появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тыс. лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30 - 40 градусов. Сейчас мы живем в "межледниковый" период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи - зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).

Некоторые общие палеогеограф. закономерности.

В истории развития географ. оболочки прослеживается эволюционная направленность этого процесса. При этом на ран. этапе (протогее) геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера) выделились из первичного в-ва З. и постепенно приобрели состав, по условиям существования жизни и миграции хим. эл-в отн. сходный с соврем. На более позд. этапе (в неогее) происходило их взаимодействие и взаимосвязанное, циклическое развитие геосфер, имевшее следствием усложнение их внутренней структуры. В роли ведущих факторов эволюции всех геосфер выступали внутренние (тектонические) процессы, происходившие в недрах З., а также внешние по отношению к З. (космические) воздействия.

Космич. факторы играли наиболее существенную роль на ран. этапах ее развития, когда происходило формир. планеты из исходной космич. материи. После того как их воздействие стало существенно ослабляться атмосферой, космич. факторы, оставаясь достаточно значимыми, усложняли картину, прежде всего, биологической эволюции. Практически доказано, что падение крупного метеорита на рубеже мезозойской и кайнозойской эры привело к масс. вымиранию ряда системат. групп, что существенно изменило общий ход эволюции орг. мира. Предполагается, что и другие масс. вымирания могли происходить при подобных событиях.

Изменения расположения океанов и материков, их геолог. строения, рельефа и ландшафтов, состава атмосферы, растит. и жив. мира были тесно связаны м/ду собой. В истории З. чередовались эпохи теплого влаж. климата с нечетко выраженной широтной зональностью, и более прохладные с зональностью в той или иной степени близкой к соврем.; эпохи раскрытия и закрытия океанов; эпохи расцвета и упадка органической жизни. Циклы развития геосфер не сводились к повторению событий. После каждого следующего цикла в той или иной степени сохранялись следы более ранних циклов, выраженные в геолог. строении и рельефе, составе и строении атмосферы и гидросферы, в орг. мире. Цикличность ведущего фактора эволюции планеты – тект. процессов - сказывалась на рельефе, на интенсивности дегазации недр и составе атмосферы, и через это – на условиях жизни.

В периоды раскрытия океанических впадин их объемы уменьшались вследствие разрастания СОХ(срединно-океан.хребты), что приводило к обмелению океанов, воды к/х как бы «выплескивались» на континенты. Это влекло за собой глоб. трансгрессии и абсолютное преобладание площади моря над площадью суши. Активность восходящих мантийных потоков способствовала дегазации недр, поступлению в атмосферу больших кол-в СО и усилению парн. эффекта. Этому же способствовало увел. содержания в атмосфере водяного пара в эпохи. В результате при глоб. трансгрессиях происходило повсеместное потепление, смягчение и увлажнение климата. Господство теплого влаж. климата содействовало быстрому выравниванию рельефа с образованием обширных равнин. Все это создавало предпосылки для расцвета разнообразных форм жизни, повышения биопродуктивности и биоразнообразия.

По мере разрастания океанов истощались источники энергии тект. процессов, ослабевали восходящие потоки мантийного в-ва, замедлялись темпы дегазации недр и поступления в атмосферу СО. СОХ сокращались в размерах, склоны их становились круче, что влекло за собой увеличение объемов океанических впадин, глоб. регрессии и отн. увеличение площади суши. На завершающих стадиях геотектонических циклов столкновения материков приводили к закрытию океанов и образованию горно-складчатых поясов, соединяющих отдельные материковые плиты в единые континенты и суперконтиненты.

Следствием всего этого являлись ослабление парн. эффекта, общее похолодание и увел. степени континентальности климата и ухудшение условий жизни. Когда обширные материки оказывались в низких широтах, происходила их аридизация; если же они попадали в полярные районы, то развивались покровные оледенения.

ИЛИ можно расписать каждый этап: Осн. этапы эволюции Земли.

История З. вкл. две крупные единицы - эона: криптозой (катархей, архей, протерозой, рифей и венд) изучен плохо и фанерозой (палеозой, мезозой, кайнозой).

Катархей (4,5-3,5 млрд.лн) - под метеоритной бомбардировкой появлялись кратеры, радиоактивный распад привёл к разогреву и расплавлению в-ва, привело к гравитационным изменениям недр. Тяжёлые эл-ты концентрировались в ядре, легкие двигались к поверхности – формир. корка тв. в-ва – первич. литосфера (тонкая, без структур, непрочная, прорывалась). Происходили площадные излияния лав, активизировалась дегазация недр – формир. первич. атмосфера (метан, аммиак, водород, пары воды, диоксид и оксид углерода). Конденсация паров д.б. привести к образованию первич. гидросферы.

Внутр. ядро З. стало большим, чтобы продуцировать конвекционные потоки в мантии, происходило образование вулканно-плутонических структур (ядра консолидации). Под действием магмат. процессов происходила их метаморфизация, увел. размеров – образовались первые протоконтиненты. Таким образом, произошло изменение первич. в-ва, образовавшего планету, с выделением из него атмосферы, литосферы и гидросферы.

Жизнь на З. – капли и скопления «живого бульона», постепенно превращались в сист., способные к росту и увел. своей массы за счёт взаимодействия с внеш. ср. (протобионты). Доклеточные формы жизни сменили клеточные (прокариоты).

Архей (3,5-2,5 млрд.лн) – спок. период, З. кора однообразна. В морях отлагались илы. Жизнь – прокариоты, сосредоточена в море. Суша – 10-12 протоконтинентами, в приэкватор. зоне, представлена равнинами. При столкновении обломков протоматериков – происходило складкообразование, сжатие и переплавление, что увел. мощность коры. Атмосфера восстановительная, плотная, tº +70 - +120. Вода в парообразном состоянии.

Протерозой (2,5-1,7 млрд.лн). Начало фотосинтеза и формир. О2 атмосферы (не задерживался), начало тектогенеза плит и СОХ. Сине-зеленые водоросли поглощали СО2, снижение парн. эффекта (возникло первое оледенение), падение глоб. tº (+4 - +10). Вода – переход в жидкую фазу, уменьш. плотности атмосферы. Протоконтиненты стали устойчивы к влиянию мантийных потоков, раскалывались смещались в стороны. ≈2,2 млрд. лет назад О2 атмосферы стал накапливаться, геохим. обстановка окислительная, изменились условия жизни организмов – произошла масс. гибель прокариот.

Рифей (1,7-0,7 млрд.лн) – образование Мегагеи, суперконтинент большой, чтоб устоять под мантийными потоками, произошел раскол. Образовались линейные впадины, заполнялись осадками. Около 1 млрд. лет назад материки сосредоточились в полярной обл. и испытали оледенение, переместились в низкие широты – установился по зонам тёпл. влаж. климат. Платформы располагались отн. высоко над уровнем моря. Жизнь в море - одноклеточные. Содержание О2 увел.Озон. экран отсутствовал, суша безжизненна. Материки подвергались денудациям.

Венд (0,7-0,5 млрд.лн) общие тектон. и климат. усл. без изменений. Прогибание окраин платформ, шельфовые моря выходили за пределы. Выравнивание рельефа материков Жизнь: переход от одноклеточных до многоклеточных (мягкотелые, без скелетов)- медузы, черви.

Палеозойская эра (570-235 млн.л): два тектон. и геохимич. цикла: каледон. (кембрий, ордовик, силур) и герцинский (девон, карбон, пермь). Начинались расколами материков и раскрытием океанов, столкновения литоплит, складкообразованием, объединением материков (С.полушарие). Юж. полушарие материки объединены в суперматерик Гондвану. Атмосфера – преобладание азота, О2 мало (20-30% от современ.), СО больше соврем., но сокращалось к девону. Происходило накопление карбонатов, угля. Процесс фотосинтеза, происходило обогащение атмосферы О2 и формир. озон. экрана. Жизнь вышла на сушу из-под «бромного тормоза», появились разнообразные формы. Макс. О2 было в позд. Ордовике и ран. Карбоне.

Кембрий (570-490 млн.л). Климат теплее (+20 - +28). Появились группы скелетных орг., первые позвоночные. Начался выход на сушу.

Ордовик (490-435 млн.л). Постепенное сближение север. и смещением юж. материков в направлении полюса. Ср. глоб. tº понизилась немного, позднее произошло похолодание, привело к оледенению. Др. платформы подверглись трансгрессиям. В шельфовых морях сформир. мощные толщи известняков и доломитов. Орг. мир – разнообразие, численность, размеры. Сущ. класс морск. беспозвоночных жив., коралловые рифы. В конце ордовика – масс. вымирание, исчез ряд групп трилобитов, кораллов. Морск. фауна сократилась ≈10-15%, совпало с похолоданием и оледенением.

Силур (435-400 млн.л) постепенно повышается tº режима (+18 - +22) с понижением содерж. О2 в атмосфере. Сближались материки С. полушария, активизация тектон. движений, процесс дегазации недр. Орг. мир после вымирания восстановил, превысил уровень биоразнообразия. Широкое распространение раковинные и коралловые формы. Рифообразование, первые рыбы. Конец силура – появление первых сухопутных растений – псилофитов, сосудистых-травянистых растений, но жизнь ещё сосредоточена в море и на побережье. Части платформ заняты шельфовыми морями, в них карбонатонакопление.

Девон (400-345 млн.лет). Тект. событие – завершение каледонской складчатости, образование един. материка Еврамерики. При столкновении - образовались разломы, привело к активизации вулканизма, усилилась дегазация недр, рост СО и парн. эффекта, и повышение глоб. tº (+28 – +30). В океане сущ. развитая жизнь, произошёл резкий рост О2, сформировался озон. экран, снизив УФ. облучение. Связывание СО повлекло снижение глоб. tº. Биота стала развиваться с большими темпами – это был «век рыб». Появились формы панцирных, хрящевых, костных, кистепёрых рыб, кораллы. На суше сформир. флора, в конце века лес. Столь быстрое развитие орг. мира привело к распространению HS заражению моркс. глубин привело к масс. вымиранию морск. фауны. В ср. и позд. девоне Гондвана вновь сместилась к югу.

Карбон (345 – 280 млн.л). Начался как спок. тёплое (+24 - +26) время, с развитием трансгрессий на платформах. Высокая конц. О2 и СО. Развивались леса, орг. мир суши: земноводные, насекомые (гигант. формы). В сер. карбона появились пресмыкающиеся. В ср. и позд. карбоне ослабевал парн. эффект, сред. tº +16 - +18. Сокращались размеры шельф. морей. Следствием этого было оледенение (Австралия, Антарктида, Индостан, Юж. Америка, Африка, Аравия). Но большая часть материков была в приэкваторн. поясе имела влаж. троп. климат. Усилились tº-е контрасты, проявилась циклоническая деятельность. В позд. произошло объединение Лавразии и Гондваны = Пангея. В зоне столкновения – герцинские горно-складчатые сооружения Запад. Европы.

Пермь (280 – 235 млн.л). Продолжалось оледенение в близи юж. полюса и горообразование в Уральском и Аппалачинском поясах. На платформах – регрессии. Денудация горн. сооружений. При огромном размере материка Пангеи, наличии высокогорных склад. поясов - мешало проникновению влаж. воздуш. масс во внутрь континента. Привело к развитию обширных пустынь, исчезли влаголюбивые (хвощеобразные и т.д.) формы жизни. В системат. группа произошло масс. вымирание, остались менее круп. виды, занимающие более скромные места в экосист. Освободившиеся эколог. ниши заняли более высокоорганизованные группы: голосемянные и пресмыкающиеся.

Господство пустын. пространств и лагунных бассейнов, где происходило осаждение солей, не способствовало актив. протеканию фотосинтеза. В перм. периоде резко сократилось кол-во О2 - до 30% от соврем. уровня. Сокращение биопродуктивности и, интенсивности связывания СО, привело к росту его содержания в атмосфере и усилению парн. эффекта. За перм. период глоб. t° повысилась с +16 до +20. В конце Перми - наибольшее масс. вымирание (96% видов морск. живот). Вымирание охватило ряд групп кишечно-полостных и др. морск. беспозвоночных, исчезли трилобиты. Сухопутная флора и фауна пострадали меньше.

Причины (возможные): падение глоб. t° на неск-ко градусов, уменьшение прозрачности атмосферы при падении астероида или катастроф. проявлении, вулканизма. Или общее ухудшение условий жизни (снижение содерж.О2, похолодание, аридизация). Но вымирание коснулось в осн. морск. фауну.

Мезозой. и кайнозой. эры выделены по биостратегическому критерию: их разделяет климат. катастрофа и масс. вымирание. В геотектон. отношении мезозой и кайнозой образуют Альпийский цикл (существование и распад Пангеи; раскрытие соврем. Атлант. и Инд. океанов с новым столкновением обломков Пангеи, привело к формир. Альпийско-Гималайского горн. пояса и соврем. материков.

Триасовый (235-185 млн.л) на всех материках Пангеи были возвышенные пустынные равнины, содействовала высокая глоб. t° (+20-+22) и низкое содержание О2 (20-30% соврем. кол-ва). Слабое развитие растит. покрова и отн. тект. стабилизация способствовали быстрому разрушению герцинских горн. сооружений и выравниванию рельефа – рез-т формир. мезозой. глоб. пенеплена. С сер. триаса ситуация стала меняться. Мантийные потоки, поднявшие равнины Пангеи и приведшие к глоб. регрессии, взломали Пангею. В начале триаса произошел раскол, приведший к отделению Лавразии от Гондваны и раскрытию широтно-ориентированного океана Тетис. Раскол и рифтогенез сопровождался обширными лавовыми излияниями на Сибир. платформе и Индостане, м/ду ними прошел раскол. В триасе распад Пангеи способствовал увлаж. климата внутриматериковых р-ов, в позд. триасе влаж. троп. ландшафты стали вытеснять пустынные. В раст-и суши преобладали саговники и гингковые. Живот. мир - группы пресмыкающихся. Сер. триаса - появление первых динозавров - группы, достигшей в мезозое расцвета и господства как, на суше, так и в море. В конце триаса появились первые млекопитающие. Морск. фауна отличалась от пермской меньшим разнообразием. Значительное распространение костистых рыб. В конце триаса вновь масс. вымирание.

Юрский (185-132 млн.л). Продолжался раскол Пангеи, расширение Северо-Атлант. океана и Тетиса; началось отделение Юж.Америки от Африки. В позд. юре раскололся и послед. остаток Гондваны: произошло отделение от Африки Индостана, Австралии, Антарктиды и раскрытие Инд. океана. Континентальные литосферные плиты отн. легко подминали под себя океан-е, и расколы протекали сравнительно спок-о.

Уменьш. размеров материков резко изменило климат – влаж., но высокий t°-й фон сохранился. В ран. юре было недолгое (с понижением глоб. t° до + 16°) похолодание. В дальнейшем на большей части материков установился теплый влаж. климат (ср. t° +24- +27). Лишь вблизи С. полюса климат был умерен. со сред, t° +10 - +16.

В юре произошел резкий скачок вид.разнообразия и биопродуктивности; господствующим типом ландшафта стали троп. и субтроп. леса и саванны. На значительных терр. - угленакопление и формир. каолинитовых кор выветривания. Актив. связывание СО и обогащение атмосферы О2. На протяжении юры содерж. О2 увел. с 30% до 130% от соврем. кол-ва.

Теплый влаж. климат, создал благопр. условия для развития сухопутной флоры и фауны. Наземная раст-ть - разнообразные голосемянные, папоротники и более др. виды. На суше появились гигант. живот. - растительноядные динозавры (бронтозавры и др.) и хищные динозавры (цератозавры, аллозавры), летающие позвоночные птерозавры и произошедшие от мелких. динозавров птицы. В море получили распространение круп. рептилии, такие как ихтиозавры и плезиозавры, головоногие моллюски.

Меловой (132-66 млн.л) разрастание океан. впадин Атлант. и Инд. океанов и сокращение площадей Тихого океана и Тетис. Столкновение Сибир. платформы, входившей в состав Евразии, с сист. микроконтинентов привело к образованию складчато-глыбовых сооружений Верхояноколымкойй области и Чукотско-Катазиатского вулканического пояса. В конце мел. периода в север. части Тихого океана произошло столкновение Евразии и Северо-Американской плиты; началось формир. Северо-Американских Кордильер. В Юж. полушарии продолжалось расхождение обломков Гондваны. Интенсивно сокращался Тетис. На протяжении мел. периода сохранялось высокое содерж. О2 (в ран. мелу - в 1,5 раза больше соврем., в позд. мелу произошло сокращение до 90% соврем. уровня) и СО (больше соврем.). Климат. условия существенно не изменились; глоб. ср. t° близка к +20. На платформах продолжались обширные трансгрессии.

В тепл. влаж. климате, при высоком содер. О2 и СО, высокими темпами шла эволюция орг. мира. На суше распространение покрытосемянных растений, в т.ч. магнолий, лавров, дубов, вытеснявшие папоротники и примит. голосемянные. Продолжался расцвет рептилий, в т.ч. гиганских растителъноядных и хищных динозавров. Появились крупные летающие ящеры. Увеличивалось вид.разнообразие млекопитающих и птиц. Эколог. ниши, были заняты пресмыкающимися.

Конец мелa – крупнейшая космич. катастрофа – масс. вымирание морск. и сухопутных видов. Это создало предпосылки для изменения состава флоры и фауны. Катастрофа была вызвана падением крупных космич. тел - астероидов или комет. Произошел выброс аэрозоля что привело к уменьшению освещенности поверхности З. Наступает темнота, понижение t° 6-9, привело к масс. гибели живот. и растений. Термический кoнтpacт м/ду остывшими материками и менее остывшими океанами вызывал ураганы огромной силы. Динозавры не могли пережить такую катастрофу. Прекратили существование все виды круп. наземных пресмыкающихся. Катастрофа была мгновенной в геолог. масштабе времени. После нее, в палеогене, не было существенных изменений ни тект.режим, ни газовый состав атмосферы, ни климат.

Глоб. распространенный тепл.влаж. климат начала палеогена способствовал быстрому восстановлению биопродуктивности за счет новых, более высокоорганизованных гpyпп - покрытосемянных и млекопитающих.

Общие особен. кайнозойской эры - в поздн. мелу происходило дальнейшее раздвижение континентов, смещение было направлено от низких широт к высоким. Предпосылки для похолодания, с замедлением темпов дегазации нeдp. Несмотря на значительные масштабы горообразования и вулканизма в ходе столкновения юж. и север. материков при завершении Альпийского геотект. цикла, содер. СО в атмосфере на протяжении кайнозоя снижалось.

Вследствие глоб. похолодания климата происходило снижение общей биопродуктивности. биосферы за счет сокращения площади наиболее сложных и богатых формами жизни влаж. экватор. и троп. ландшафтов. Из-за похолодания климата уменьшалось испарение с морских поверхностей и выпадение атмосф. осадков на континентах. Горн. хребты создавали препятствия для проникновения влаж. воздуш. масс во внутриконинентальные р-ны. Наличие высокоорганизованых жизн. форм и суровые условия их сущ-я усилили отбор и ускорили эволюцию. Вследствие раскола Пангеи орг. мир материков в кайнозое развивался в значительной мере обособленно. При этом масштабы изменений как климат. условий, так и орг. мира увеличивались от тропиков к полюсам. Кол-во О2 в раннем и ср. палеогене сократилось ≈ до 80% соврем. В позд. палеогене кол-во О2 увел. до соврем. уровня.

Палеогеиовый (66-25 млн.л) отн. спок. период. На большей части З. доминировал тёпл. влаж. климат. Имели развитие морские трансгрессии. На матер. платформах сохранялся выровненный рельеф глоб. мезоз. пенеплена. В начале ран. палеогена Гренландия отделилась от С.Америки. Увеличилась ширина Атлант. океана и сократилась ширина Тихого океана. Продолжалось горообразование на Тихоокеанском побережье С. и Ю.Америки. Индостан, Аравия и Африка сблизились с Евразией, и в позд. палеогене начался процесс столкновения Индостанской и Евроазиатской литосферных плит, с закрытием океана Тетис. Антарктида сместилась к югу и попала в Юж. полярную область, а Австралия сместилась к северу и приблизилась к Евроазиатской плите.

Понижение t° в палеогене происходило неравнoмepнo. Она довольно резко понижалась до +14 - +16 и вновь повышалась до +20 - +21. Это была наиболее теплая эпоха в кайнозое, не было чёткой климат. зональности, а троп. виды проникли даже в высокие широты. Появился пролив м/ду Австралией и Антарктидой, в рез-те чего создалось круговое течение в Юж. полушарии. Это обособило Антарктиду в климат. отношении и содействовало ее охлаждению.

Расположение материков к концу палеогена уже в общих чертах соответствовало соврем., но еще не было Альпийско-Гималайского горн.пояса и сохранились фрагменты океана Тетис. Давление юж. платформ на Евроазиатскую плиту способствовало ее поднятию, на ней установился континентальный режим.

Развитие орг. мира в быстрое заселение млекопитающими и птицами экол. ниш, освободившихся после катастроф. вымирания в конце мезозоя. Из примит. млекопитающих мезозоя сформир. все сущ-ие в настоящее время отряды этого класса. Обособленно развивалась фауна Австралии, где сумчатые млекопитающие заселили все подходящие для данного класса экол. ниши. В несколько меньшей степени изоляция сказалась на фауне Ю.Америки где в палеогене распространялись примит. млекопит-е.

Неогеновый (25-1,8 млн.л) был временем актив. поднятия горн.сооружений Альпийско-Гималайского пояса. Давление со стороны юж.платформ сказалось на состояние Евроазиатской плиты, где оживились движения по древним разломам. Произошло возрождение горн.сооружений Vрала, Алтая, Саян, Казах. мелкосопочника, поднятие Сибир. платформы. Под давлением Африканской и Аравийской плит испытали поднятие низкогорья и среднегорья герцинской Европы; на Русской платформе образовался ряд валообразных возвышенностей: Приднепровская, Среднерусская, Приволжская. На Кавказе, в Карпатах, Альпах проявлялся вулканизм. Поднятие горн.сооружений Кавказа, Иранского нагорья. Появились Средиземное, Черное и Каспийское моря. В ран. неогене Тетис разделялся на Юж бассейн - Средиземное море и Север. бассейн представлявший собой озеро-море от Среднедунайской низменности до Аральской котловины. В конце миоцена осушилась большая часть Ceвер. бассейна, а в Юж. бассейне происходило перекрытие Гибралтара, падение уровня на неск-ко сотен метров и накопление на дне толщи солей. В дальнейшем Средиземное, Черное и Каспийское моря многократно соединялись с МО и вновь отделялись от него. Глоб. t° повышалась до +18, но потом похолодание возобновилось. Продолжалось понижение глоб. t° и увел. t°-х контрастов. Началось оледенение Антарктиды. В позд. неогене появились горн. ледники и плавучие льды в С.Ледовитом океане.

В неогене произошло значит. изменение состава жив. мира. В Евразии появились и получили значит. распространение представители таких групп, как антилопы, олени, быки, кабаны, барсуки, медведи, гиены, человекообразные обезьяны. В умеренных и высоких широтах происходило дальнейшее похолодание. В самом конце неогена имела место глоб. регрессия и поднятие материковых платформ.

Четвертичный (1,8 млн. лн - ныне) оказал наибольшее влияние на соврем. сост. географ. оболочки.

Становление осн. черт соврем. природы происходило на протяжении многих миллионов лет, т. е. началась задолго до четвертичного периода. Пр. процесс в четвертич. периоде включал (по К.К. Маркову) две осн. тенденции: похолодание и ритмические изменения пр.ср.. Четвер.период был искточителъно богат резкими и быстро происходившими изменениями состояния пр ср. Важнейшие события бьли связаны с чередованием ледниковых и межледниковых эпох, что вызывало обширные трансгрессии и регрессии МО, чередование влаж. и сухих эпох в аридных регионах. В рез-те в четвер. время произошло значительное усложнение географ. оболочки: образовались новые пр. зоны, более резко выраженный характер приобрели зональность и провинциальные различия. Суровые и изменчивые пр. условия четверт. времени способствовали дальнейшему - ускорению темпов биолог. эволюции и антропогенеза.

Четверт. период отличается от предшествующих значительно меньшей продолжительностью. Выделяются три раздела: эоплейстоцен (доледниковье), плейстоцен (чередование ледниковых и межледниковых эпох), голоцен (послеледниковье).

Некоторые общие палеогеографические закономерности

В истории развития географ. оболочки прослеживается эволюционная направленность этого процесса. При этом на ран. этапе (протогее) геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера) выделились из первичного в-ва З. и постепенно приобрели состав, по условиям существования жизни и миграции хим. эл-в отн. сходный с соврем. На более позд. этапе (в неогее) происходило их взаимодействие и взаимосвязанное, циклическое развитие геосфер, имевшее следствием усложнение их внутренней структуры. В роли ведущих факторов эволюции всех геосфер выступали внутренние (тектонические) процессы, происходившие в недрах З., а также внешние по отношению к З. (космические) воздействия.

Космич. факторы играли наиболее существенную роль на ран. этапах ее развития, когда происходило формир. планеты из исходной космич. материи. После того как их воздействие стало существенно ослабляться атмосферой, космич. факторы, оставаясь достаточно значимыми, усложняли картину, прежде всего, биологической эволюции. Практически доказано, что падение крупного метеорита на рубеже мезозойской и кайнозойской эры привело к масс. вымиранию ряда системат. групп, что существенно изменило общий ход эволюции орг. мира. Предполагается, что и другие масс. вымирания могли происходить при подобных событиях.

Изменения расположения океанов и материков, их геолог. строения, рельефа и ландшафтов, состава атмосферы, растит. и жив. мира были тесно связаны м/ду собой. В истории З. чередовались эпохи теплого влаж. климата с нечетко выраженной широтной зональностью, и более прохладные с зональностью в той или иной степени близкой к соврем.; эпохи раскрытия и закрытия океанов; эпохи расцвета и упадка органической жизни. Циклы развития геосфер не сводились к повторению событий. После каждого следующего цикла в той или иной степени сохранялись следы более ранних циклов, выраженные в геолог. строении и рельефе, составе и строении атмосферы и гидросферы, в орг. мире. Цикличность ведущего фактора эволюции планеты – тект. процессов - сказывалась на рельефе, на интенсивности дегазации недр и составе атмосферы, и через это – на условиях жизни.

В периоды раскрытия океанических впадин их объемы уменьшались вследствие разрастания СОХ, что приводило к обмелению океанов, воды к/х как бы «выплескивались» на континенты. Это влекло за собой глоб. трансгрессии и абсолютное преобладание площади моря над площадью суши. Активность восходящих мантийных потоков способствовала дегазации недр, поступлению в атмосферу больших кол-в СО и усилению парн. эффекта. Этому же способствовало увел. содержания в атмосфере водяного пара в эпохи. В результате при глоб. трансгрессиях происходило повсеместное потепление, смягчение и увлажнение климата. Господство теплого влаж. климата содействовало быстрому выравниванию рельефа с образованием обширных равнин. Все это создавало предпосылки для расцвета разнообразных форм жизни, повышения биопродуктивности и биоразнообразия.

По мере разрастания океанов истощались источники энергии тект. процессов, ослабевали восходящие потоки мантийного в-ва, замедлялись темпы дегазации недр и поступления в атмосферу СО. СОХ сокращались в размерах, склоны их становились круче, что влекло за собой увеличение объемов океанических впадин, глоб. регрессии и отн. увеличение площади суши. На завершающих стадиях геотектонических циклов столкновения материков приводили к закрытию океанов и образованию горно-складчатых поясов, соединяющих отдельные материковые плиты в единые континенты и суперконтиненты.

Следствием всего этого являлись ослабление парн. эффекта, общее похолодание и увел. степени континентальности климата и ухудшение условий жизни. Когда обширные материки оказывались в низких широтах, происходила их аридизация; если же они попадали в полярные районы, то развивались покровные оледенения.

7. Учение о популяции и биоценозе.Количественные характеристики и динамика популяций. Динамика популяций и ее типы. Типы отношений в биоценозах (хищник-жертва и др.) и их учет в практике. Экол.ниши и з-н конкурентного исключения Г.Ф.Гаузе.Виды и факторы сукцессий.

Популяция - это совокупность особей одного биолог. вида, населяющее пространство с относительно однородными экол. условиями, имеющих общий генофонд и возможность свободно скрещиваться. По сравнению со временем жизни отдельного организма, популяция может существовать очень долго. Объединение организмов одного вида в популяцию, выявляет их качественно новые св-ва. Популяция явл-ся структурной единицей вида. Биолог. вид – это совокупность особей, обладающих наследственным сходством, способных скрещиваться с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область-ареал. Пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности называется ареалом.

Биоценоз – это живое сообщество совместно обитающих разновидовых популяций, объединенных участием в круговороте вещ-ва, потоках энергии и информации. Пространство, занимаемое биоценозом, называется биотопом – это опред-ная тер-рия со свойственными ей абиатическими факторами среды обитания. Ведущим компонентом в биоценозе явл-ся фитоценоз. Он опред-ет каким будет зооценоз и микробоценоз. Различают видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза. Видовая структура опред-ся видовым разнообразием – это число видов в данном сообществе. Встречаются бедные и богатые видами биоценозы. Это зависит от возраста сообщества (молодые, беднее, чем зрелые), от благоприятных эколог. факторов - t, влажности, пищевых ресурсов (биоценозы высоких широт, пустынь, высокогорий бедны видами). Высоким видовым разнообразием отличаются экотоны – переходные зоны между сообществами, а увеличение здесь видового разнообразия называется пограничным (опушечным, краевым) эффектом. Экотон богат видами прежде всего потому, что они попадают сюда из всех пограничных сообществ; кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в таких сообществах (лесная опушка). Виды, преобладающие по числ-ти называются доминантными или доминантами данного сообщества. Пространственная структура – распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали). Пространственная структура образуется, прежде всего, растительной частью биоценоза. Различают ярусность и мозаичность. Прежде всего, четко видно вертикальное ярусное строение в лесах умеренных и тропических поясов. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток – в верхних ярусах светолюбивые, в нижних - теневыносливые, в самом низу- тенелюбивые растения. В вертикальном направлении так же изменяется и микросреда, т.к. меняется температурный режим, газовый состав, выделение сернистых газов хемосинтезирующими бактериями. Это способствует образованию ярусности фауны - от насекомых, птиц и до млекопитающих. Экологическая структура биоценоза — это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции.

Осн. колич. харак-ки популяции – численность, плотность, биомасса, продукция и продуктивность. Абсолютная числ-ть- общее количество особей в популяции. Относительная числ-ть - позволяет следить за динамикой численности, выражается в условных единицах. Плотность - кол-во особей приходящихся на единицу площади или объема. Прирост биомассы популяции за единицу времени называют продукцией. Урожай или продуктивность выражается в биомассе, произведенной популяцией за ед. времени на ед. площади. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток времени - это рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

Рождаемость - число новых особей, появившихся за ед. времени в рез-те размножения. Максимальная рожд-ть - максимальное рождение при отсутствии лимитирующих факторов среды. Фактическая рожд-ть - реальная реализация рождения. Абсолютная рожд-ть – скорость рождаемости. Удельная рожд-ть - отношение скорости рождаемости к исходной числ-ти. Смертность - число особей, погибших за ед. времени, это величина обратная рождаемости. Минимальна смертность - минимально возможная величина смертности. Фактическая смертность - реальная величина смертности. Т.ж. абсолютная и удельная. Скорость роста популяций – изменение числ-ти за ед. времени. М.б. положительной, нулевой и отрицательной. Зависит от рождаемости, смертности и миграции. Большое значение имеют абиотические и биотические факторы, антропогенные. Биотический потенциал - это максимум количества потомков, которое может произойти от одной пары за один год или жизненный цикл. В природе популяция не может расти с предельной скоростью долго.

Динамика популяции — поддержание определенной численности (плотности). Изменение численности зависит от целого ряда факторов среды - абиотических, биотических и антропогенных. Однако всегда можно выделить ключевой фактор, наиболее сильно влияющий на рождаемость, смертность, миграцию особей и т.д. Типы:

1.экспоненциальный – числен-ть быстро увел. в благопри. усл.ОС;

2.мальтузианский – спад числен. из-за голода, эпидемий и тд;

3.тип с постепенной стабилизацией – лонгистическим ростом, б. м/ду 1) и 2). Называется поддерживающей ёмкостью среды.

4.циклические колебания – подъёмы и спады численности чередуются с определённой периодичностью.

Воздействие одного вида на другой м.б. “+”, “-“, нейтральным. На пищевой основе функционируют несколько типов биоценотических отношений.

При комменсолизме – один из видов (комменсал) получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично (рыбы-прилипалы используют акулу; растения – эпифиты поселяются на деревьях; укрытие в бобровой норе находят мелкие млекопитающие, жабы, жуки).

Мутуализм (облигатный симбиоз) - взаимовыгодное сожительство, когда-либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя. Примером явл-ся симбиоз водоросли и гриба – лишайник. Чел-к и кишеч. палочка; травоядные копытные и целлюлозоразрушающая бактерия. Нейтрализм- сожительство 2-х видов на одной тер-рии, не имеющих для них ни “+”, ни “-“ последствий (белки, лоси).

Аменсализм – вз/отношения, при которых один организм воздействуя на другой подавляет его жизнедеят-ть, а сам при этом не испытывает ни какого отрицательного влияния со стороны подавляемого (ель и растения ниж. яруса).

Протокоопереция – вз/выгодное, но не обязательное сосуществование организмов пользу из которого извлекают все участники.

Хищничество – вз/отношения при которых один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи (заяц-волк). Встречаются хищные растения (росянка, мухоловка) и почвен. грибы, питающиеся почвенными нематодами. Сверххищник способен съесть более слабого хищника.

Паразитизм – вз/отношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи (вирусы, патоген.бактерии, грибы, простейшие, паразитические черви). Эктопаразиты (клещи, блохи, вши, кровососущие двукрылые); эндопаразиты (гельминты, бактерии). Сверхпаразиты (наездники- паразиты клещей). Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные – вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы); факультативные - вне организма могут жить нормально во внешней среде (патогенные грибы и бактерии).

Конкуренция – вз/отношения, при которых организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних (полового партнера, убежище, свет). Это виды со схожими экологическими требованиями, чем ближе сходство, тем напряженнее конкуренция. Различают прямую, косвенную, межвидовую и внутривидовую конкуренцию. Явление экологического разобщения близкородственных видов получило название принципа конкурентного исключения Гаузе. Ученый экспериментально исследовал конкуренцию 2-х видов инфузорий. Культивирование проходило раздельно и вместе. При раздельном - их числ-ть росла обычно, а при совместном - шла конкурентная борьба, побеждал тот вид, который оказывался в лучших условиях. Т.о. 2 хищника в замкнутом пространстве долго существовать не могутТакие виды должны быть разобщены в пространстве и времени.

Рез-том межвидовой конкуренции м.б. либо взаимное приспособление двух видов, либо популяция одного вида замещается популяцией другого вида, а первый должен пересилиться на другое место или перейти на другую пищу. Экол. ниша – многомерное экологическое пространство, совокупность условий в которой популяция или вид могут существовать. (Элтон). Любая популяция занимает определенное местообитание – это тер-рия или акватория, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экол. ниша – совокупность всех факторов среды в пределах, которой возможно существование вида. Для ее харак-ки используют два показателя: ширина ниши и степень перекрывания ее с соседними. Разделение экол. ниш между видами происходит за счет приурочивания разных видов к разным местам обитания, разной пищи и разному времени использования данного местообитания (принцип Гаузе). Знание экол. ниши позволяет ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей он явл-ся, каким образом и где он отдыхает и размножается. Пустующая экол. ниша (на островах, где мало видов). Реализованная ниша – это та часть фундаментальной ниши, которую данный вид в состоянии отстоять в данной борьбе (конкуренция).

Сукцессии – последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Последовательный ряд сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией (опустынивание степей, образование болот, зарастание озер). Делят на природные, антропогенные, аутогенные и аллогенные. Природные сукцессии происходят под действием естественных причин, антропогенные - обусловлены деят-тью чел-ка. Аутогенные сукцессии(самопорождающиеся) возникают вследствие внутренних причин (изменение среды под действием сообщества). Аллогенные (порожденные извне) вызваны внешними причинами (напр.:изменение климата). Различают первичные и вторичные сукцесии. Первичные – развиваются на субстрате не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, в новых водоемах). Вторичные - на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана). Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окр. средой, называется климаксным.

8.Биоразнообразие и его факторы.Учет и охрана биоразнообразия

Биоразнообразие - разнообразие видов, свойственных какой-либо части биосферы. Зависит от географ. положения биоценозов.(Биоценоз – это живое сообщество совместно обитающих разновидовых популяций, объединенных участием в круговороте вещ-ва, потоках энергии и информации.) Обычно различают локальное, регион. и глоб. биоразнообразие, хотя можно говорить о биоразнообразии любого подразделения биосферы: океана, моря, приливно-отливной зоны, континента, его определенной зоны, биома, ландшафта, биоценоза любого ранга и т.д. . Кол-во солнеч. энергии - неравномерное поступление, широтное различие в суммарной биомассе и биоразнообразии. Любой фактор, препятствующий поступлению энергии, приводит к его снижению. Фактор эволюционного времени - с увеличением возраста богаче разнообразие.

Пространственная гетерогенность (92% растений, 93% видов животных на суше; в океане – 7% и 8%).

Фактор конкуренции: чем напряженней внутривидовая и межвидовая конкуренция, тем насыщенней биогеоценоз.

Значение биоразнообразия: чем больше биоразнообразия, тем устойчивее экосистемы; эволюция возможна только за счет естественного отбора, который возможен за счет высокого биораз.; это основа благополучия человека (пища, сырье).

При оценке биоразнообразия в экосистемах и сообществах принято учитывать видовое богатство и относительную численность видов. В более широком смысле в понятие биоразнообразия должно включаться также наличие организмов с разными типами питания (хемотрофы, фототрофы и другие); количество и разветвленность трофических цепей и сетей; количество трофических уровней и экол. ниш; разнообразие биоценотических связей и их количество, приходящееся на отдельные популяции или на отдельную особь; множество конкурентов и разнообразные видовые особенности, позволяющие им выживать, несмотря на конкуренцию. В богатых биоценозах насчитывают тысячи и десятки тысяч видов. Это троп. леса, коралловые рифы троп. морей, мангровые леса, саванны, оазисы в субтроп. пустынях.

Сохранение биоразнообразия является одной из глобальных экологических проблем и с каждым годом все больше обостряется по мере исчезновения новых видов. Катастрофическое уменьшение биоразнообразия связано, главным образом, с разрушением среды обитания в результате антропогенной деятельности, с природоемким развитием сельского и лесного хозяйства, загрязнением окружающей среды. Среди основных субъектов воздействия на живую природу можно выделить следующие сектора, отрасли и виды деятельности:

· в аграрном секторе развитие земледелия и животноводства приводит к вовлечению в интенсивный оборот новых земель, исчезновению болот, изменению режима водных и земельных объектов из-за мелиорации угодий, замене естественных экосистем на пастбища для домашнего скота, использованию пестицидов, распространению монокультурных систем земледелия;

· интенсивное рыболовство сопровождается уменьшением рыбных запасов, перевыловом и потерей промышленного значения отдельных пород рыб, деградацией мест размножения рыб;

· развитие лесного хозяйства ведет к вырубке леса и потере биоразнообразия на больших площадях, строительству дорог для вывоза древесины и лесоперерабатывающих предприятий;

· рост инфраструктуры и транспортного сектора предполагает расширение и новое строительство скоростных магистралей, разл. дорог, портов, каналов, что является предпосылкой для увеличения антропогенной нагрузки, исчезновения видов и усиления нагрузки на экосистемы;

·в энергетическом секторе ГЭС трансформируют места естественного обитания животных и экосистемы, плотины и дамбы меняют местности и течение рек; тепловые станции при сжигании ископаемого топлива воздействуют и разрушают окружающую среду; добыча нефти и газа предусматривает отчуждение земли, строительство трубопроводов, компрессорных и распределительных станций;

·горнодобывающая промышленность, шахты приводят к широкомасштабным потерям мест обитания;

· урбанизация и туризм приводят к резкому росту нагрузки на живую природу на ограниченных территориях.

На Конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992) представителями государств была принята Конвенция по биоразнообразию. В Конвенции в качестве важнейших были поставлены следующие задачи:сохранение биоразнообразия; устойчивое использование его компонентов; справедливое и равноправное получение выгод, возникающих в результате использования генетических ресурсов.

Сохранение и устойчивое использование биоразнообразия важно для обеспечения потребностей людей в сельскохозяйственных продуктах, медицинских препаратах, эстетических услугах и т.д. Например, в США ежегодно производится около 4,5% валового национального продукта за счет диких видов. Стоимость лекарств, производимых в мире из дикорастущих растений и естественных продуктов, составляет примерно 40 млрд. долл. в год. И сейчас даже сложно предположить, каким эколого-экономическим ущербом может обернуться потеря даже одного вида в будущем.

Для сохранения биоразнообразия наиболее распространенными являются две группы мер:

— прямое регулирование, когда государство создает соответствующую правовую и нормативную среду, а также организации, ответственные за сохранение биоразнообразия;

— экономическое стимулирование сохранения биоразнообразия и его устойчивого использования.

К группе мероприятий, связанных с экономическими стимулами, относятся выделение специальных субсидий, грантов местными и федеральными властями, а также международными организациями; дотации на интенсивное ведение сельского хозяйства, препятствующие расширению аграрных площадей; компенсации за ущерб от диких животных и другие. Особое значение имеет стимулирование местного населения, так как браконьерство, охота, уничтожение и контрабандная продажа редких видов являются одной из главных причин уменьшения биоразнообразия, что во многом объясняется мизерностью локальных выгод от сохранения биологических ресурсов. Для роста локальных выгод большое значение может иметь развитие экотуризма, специальных видов рекреации и т.д., что создает дополнительные стимулы, рабочие места, доходы у местного населения.

К группе экономических мероприятий относятся и различного рода экономические санкции (штрафы, налоги и пр.), которые содержатся в правовых документах.