Раздел 1. Тема №3

s  Зарождение биосферы началось с момента возникновения первого живого организма или первой группы живых организмов, когда в результате химических реакций между неорганическими веществами в необходимой для этого и при соответствующих условиях возникли организмы, которые были способны использовать в качестве энергии (пищи) другие органические вещества.

1. Стадии эволюции биосферы

s  Эволюция биосферы изучает раздел экологии, который называется эволюционная экология. За миллиарды лет

существования Земли можно разделить на 2 основных этапа:

s  - химическая стадия эволюции;

s  - биологическая стадия эволюции.

а) химическая стадия эволюции

s  Теория химической эволюции разработана в работах А.И. Опарина (1924г.) и А.Б. Холдейна (1928г.).

s  В начале земля была в распаленном состоянии и состояла из окислов солей и гидридов металлов (соединений металлов с водородом).

s  Схематично процесс образования биосферы можно представить следующим образом.

s  Газовая атмосфера образовалась от действия вулканов и изменялась

под влиянием окружающих условий. Сначала в состав атмосферы входили виде газов метан СН4, аммиак NH3 и вода Н2О. Средняя температура поверхности Земли была примерно 250С. Вода

конденсировалась в виде сильных ливней, образовывались водоемы, пруды, океаны. В это время вода была пресной и мутной от большого количества находящегося в ней вулканического пепла. В атмосфере не

было кислорода и озонового слоя. УФ – излучение достигло поверхности Земли, высвобождалось очень много энергии от гроз, метеоритных бомбардировок, радиоактивного распада элементов.

s  После образования органических молекул примерно 3 млрд. лет назад следующим этапом химической эволюции было развитие фазово – обособленных систем.

б) биологическая стадия эволюции

s  Биологическая стадия эволюции стала возможной только после появления озонового слоя Земли. На первом этапе появились фотосинтезирующие клетки, которые используя видимый свет Солнца, стали выделять в атмосферу кислород, служащий источником озона.

s  Это реакции фотосинтеза 6CO2 + 6H2O + ho è C6 H12O6 +O2 и образование озона Q2 + Q + ho 6 è Q3

s  До нас дошли фотосинтезирующие клетки – сине – зеленые водоросли. В этих клетках отсутствует ядро – носитель

генетической информации. На 2-ом этаже биологической стадии эволюции (2 млрд.лет) считается переход прокариотной (безъядерной) клетки в эукариотную (имеющую ядро).

s  Этот процесс произошел под действием накопленных мутаций и естественного отбора.

s  На данном этапе эволюции жизнь захватывает сушу, а озоновый слой надежно защищает живые организмы от воздействия УФ – излучения.

s  На 3 этапе биологической эволюции (1 млрд. лет назад) дальнейшее усложнение жизни связано с развитием многоклеточности. Если вначале клетки были одинаковы, то затем в них появились различия в химическом составе, появилась специализация, образовались органы дыхания,

выделения, размножения, подвижности и т.д.

s  4-ый этап эволюции связан с проникновением форм жизни в области Земли с различными природными условиями, что потребовало приспособления организмов к соответствующим условиям. Этот процесс сопровождался процессами отбора и гибели.

s  Теория биологической эволюции разработана в ХIХ веке Чарлзом Дарвином. По его учению эволюцию определяют 3 фактора: - изменчивость: - наследственность; - естественный отбор.

s  Дарвин обратил внимание на борьбу за существование и выделил 2 формы конкуренции: внутривидовую и межвидовую.

2. Этапы эволюции биосферы

s  Основные этапы эволюции биосферы; как глобальной среды жизни на Земле иногда целесообразно рассматривать с точки зрения закономерности и последовательности формирования основных сред жизни. С этой позиции четко выделяются пять исторических этапов эволюции биосферы.

s  I - Возникновение и развитие жизни в воде;

s  II - Появление у гидробионтов симбионтов (паразиты, муталисты и др.), т.е. формирование новой среды жизни – организмов – хозяев;

s  III - Заселение организмами суши со сформировавшимися новыми средствами жизни; наземно – воздушной и почвой;

s  IV - Появление человека и превращение его из обычного биологического вида в биосоциальное существо;

s  V - Период биосферы под влиянием разумной деятельности человека в новое качественное состояние – ноосферу.

3. Этапы эволюции экосферы

s  Эволюция экосферы состоит из добиотической фазы, в ходе которой химическая эволюция подготавливала возникновение жизни, и собственно биологической эволюции.

а) Добиотическая эволюция

1.Образование планеты и её атмосферы (около 4,5 млрд. лет назад).

2.Возникновение абиотического круговорота веществ в атмосфере за счет её постепенного остывания и энергии солнечного излучения. Появляется жидкая вода, формируется гидросфера, круговорот воды.

3.Образование органических соединений в процессах конденсации и полимеризации простых соединений С,Н,О,N за счет энергии ультрафиолетового излучения Солнца, радиоактивности, электрических разрядов и других энергетических импульсов.

4.Возникновение круговорота органических соединений углерода, включающего реакции аккумуляции солнечной энергии и окислительно – восстановительной реакции, зародыш биотического круговорота экосферы.

б) Биотическая эволюция

5.Возникновение жизни (около 3,5млрд. лет назад). Возникает биотический круговорот и формируются экосферные функции живого вещества.

6.Развитие фотосинтеза и обусловленное им изменение состава среды. Появление многоклеточных организмов, наземных растений и животных приводит к дальнейшему усложнению биотического круговорота.

7.Увеличение биологического многообразия и усложнения строения и функциональной организации живых существ и экосферы в целом.

8.Появление человека – лидера эволюции. Возникновение и развитие человеческого общества.

4. Биогеохимические принципы В.И. Вернадского

s  Первый. Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.

s  Второй. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни,

идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.

s  Согласно этому принципу преимущества в ходе эволюции получают те организмы, которые приобрели способность усваивать новые формы энергии или “научились” полнее

использовать химическую энергию, запасенную в других организмах.

s  Третий. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой его окружающей, и создается и

поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца.

s  Этот принцип очень важен для понимания тех процессов, которые обычно называют «самоорганизацией биологических

структур».

5. Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы

s  Эволюция органического мира на нашей планете прошла несколько этапов.

s  Первый характеризовался возникновением биологического круговорота веществ и биосферы.

s  Второй сопровождался формированием многоклеточных организмов и вследствие этого усложнением циклической структуры жизни. Эти два этапа часто называют биогенезом (от греч. bios – жизнь и genesis –

происхождение, возникновение).

s  Третий этап связан с появлением человеческого общества. В отличии от биогенеза, данный этап эволюции биосферы рассматривают в

качестве этапа разумного развития, т.е. Ноогенеза (от греч. noos – разум). Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу (от греч. noos – разум, sphaisa – шар). Понятие

“ноосфера” введено в прошлом веке французским ученым Ле Руа и развито далее Тейяр де Шарденом (1881 – 1955)

s  В 30 – 40г.г. В.И. Вернадский дальше развил и углубил учение о

ноосфере. Он считал, что ноосфера – это новое геологическое явление на Земле.