Эволюция развития биосферы

Время сгущения межзвездного вещества и образования планеты Земля	4,5…5 млрд. лет назад
Стадия безжизненного геологического развития	3…4,5 млрд. лет назад
Появление автотрофных бактерий, синезеленых водорослей в водах суши и океане; начало примитивного скального и подводного почвообразования	2,5…3 млрд. лет назад
Начало фотосинтеза, развитие водорослей, лиш Продолжение таблицы 5.1. айников, мхов, формирование первоначальной биосферы и усложнение примитивного почвообразования	1,0…1,5 млрд. лет назад
Развитие и господство лесной растительности на суше, формирование кислородной составляющей атмосферы, мощных аллитных кор выветривания, болотно-аккумулятивного и кислого почвенного покрова, развитая биосфера	0,3…0,5 млрд. лет назад
Остепнение суши, появление травянистой растительности, формирование современного лика материков, природных зон, биосферы, развитого почвообразования, постепенное похолодание, сухость	30…100 млн. лет назад
Ледниковые и межледниковые эпохи, появление человека	2…3 млн. лет назад
Постледниковая эпоха	10…20 тыс. лет назад
Агрокультура и техногенно-индустриальная эпоха	10 тыс. лет назад – наше время

Вещественный состав биосферы. По В.И. Вернадскому в биосфере различают 4 категории веществ:

1. Живое вещество – активная биомасса планеты, заряженная геохимической энергией, способная перерабатывать почти все другие вещества. Живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по сравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современным оценкам, общее количество массы живого вещества в наше время равно 2420 млрд. т. Если равномерно распределить живое вещество по Земле, то его слой составит 5 мм.

2. Биогенное вещество, возникло в результате концентрации отходов жизненных процессов (каменный уголь, нефть, графит, торф, известняк, металлические руды, свободная сера, фосфориты, метан, углекислота, азот, кислород и т.д.). Эти вещества могут содержать большие количества зарезервированной энергии.

3. Биокосное вещество, образовавшееся в результате сложных взаимодействий живого и косного веществ (почва, кора выветривания, природные воды, осадочные породы). Эти вещества соединяют в себе свойства живых и неживых веществ.

4. Косное вещество – это вещество еще не взаимодействовавшее с живым веществом (застывшая лава, вулканический пепел и выброшенные из вулканов ювенильные газы, метеориты, космическая пыль). Сюда также относятся элементы, проходящие через организмы, не взаимодействуя с ними (инертные газы и металлы). С течением времени косные вещества, за исключением недеятельных, обрабатываются живым веществом и переходят в категорию биокосных веществ.

Длительное время считалось, что живое отличается от неживого такими свойствами, как обмен веществ, подвижность, раздражаемость, рост, размножение, приспособляемость. Однако порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, а, следовательно, не могут рассматриваться как специфические свойства живого.

Решающее отличие живого вещества от косного заключается в следующем:

• изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического, а в косных телах – геологического времени. Для сравнения: секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического;

• в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие проявляется прежде всего в непрерывном биогенном потоке атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно;

• только в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы этих изменений впервые нашли объяснение в теории происхождения видов путем естественного отбора Ч.Дарвина (1859 г.);

• живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.

По своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и качественно резко отличается от других веществ. По мнению В.И. Вернадского, живое вещество - самая активная форма материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования. Все живое вещество нашей планеты составляет 1/11000000 часть массы всей земной коры. В качественном же отношении живое вещество представляет собой наиболее организованную часть материи Земли.

По химическому составу главными составными частями живого вещества являются элементы, широко распространенные в природе (атмосфере, гидросфере, литосфере): водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Эти элементы называются биофильными. Их атомы создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Эти молекулярные постройки представлены углеводами, липидами, белками и нуклеиновыми кислотами. Перечисленные части живого вещества находятся в организмах в тесном взаимодействии. Окружающий нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного положения. В связи с этим выделяют разные уровни существования живого вещества – от крупных молекул до растений и животных различных организаций.

1. Молекулярный (генетический) - самый низкий уровень, на котором биологическая система проявляется в виде функционирования биологически активных крупных молекул - белков, нуклеиновых кислот, углеводов. С этого уровня наблюдаются свойства, характерные исключительно для живой материи: обмен веществ, протекающий при превращении лучистой и химической энергии, передача наследственности с помощью ДНК и РНК. Этому уровню свойственна устойчивость структур в поколениях.

2. Клеточный - уровень, на котором биологически активные молекулы сочетаются в единую систему. В отношении клеточной организации все организмы подразделяются на одноклеточные и многоклеточные.

3. Тканевый - уровень, на котором сочетание однородных клеток образует ткань. Он охватывает совокупность клеток, объединенных общностью происхождения и функций.

4. Органный - уровень, на котором несколько типов тканей функционально взаимодействуют и образуют определенный орган.

5. Организменный - уровень, на котором взаимодействие ряда органов сводится в единую систему индивидуального организма. Представлен определенными видами организмов.

6. Популяционно-видовой, где существует совокупность определенных однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания. На этом уровне происходят элементарные эволюционные изменения в целом.

7. Биоценоз и биогеоценоз (экосистема) - более высокий уровень организации живой материи, объединяющий разные по видовому составу организмы. В биогеоценозе они взаимодействуют друг с другом на определенном участке земной поверхности с однородными абиотическими факторами.

8. Биосферный - уровень, на котором сформировалась природная система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни в пределах нашей планеты. На этом уровне происходят все круговороты веществ в глобальном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Живое вещество устойчиво только в живых организмах, оно стремится заполнить собой все возможное пространство. Данное явление В.И. Вернадский называл «давлением жизни».

Таким образом, современная биосфера является итогом длительного исторического развития всего органического мира в его взаимодействии с неживой природой. В процессе этого развития в биосфере возникла сложная сеть взаимосвязанных процессов и явлений; благодаря взаимодействию абиотичес­ких и биотических факторов биосфера находится в постоян­ном движении и развитии. Она прошла значительную эволю­цию со времени появления человека, т. е. на протяжении пос­ледних 2-3 млн. лет. Однако если первоначально по своему воз­действию на природу человек мог рассматриваться лишь как один из второстепенных факторов, то по мере развития циви­лизации и роста ее технической оснащенности его роль стала сравнимой с действием мощных геологических процессов. Это обстоятельство заставляет самым серьезным образом отно­ситься к возможным отдаленным последствиям как производ­ственной, так и природоохранной деятельности человека.

В результате техногенной деятельности человечества био­сфера Земли коренным образом преобразуется и становится, по определению Вернадского, ноосферой – «сферой разума». Но­осфера - новое геологическое явление на нашей планете, в ней человек впервые становится крупнейшей геологической силой. Ноосфера - мир разумных, научно обоснованных поступков в глобальном масштабе.