Ekolyacha

6. Биосфера и этапы ее эволюции.

Живые организмы благодаря необычной активности создали на земле качественно новые условия, они образовали несуществующую раньше оболочку нашей планеты. Эту оболочку Зюс назвал в 1875 биосферой. Воздушная среда, Водный бассейн, почва и живые организмы взаимно связаны сложными биохимическими циклами миграции вещества и энергии.

Жизнь в биосфере протекает в области нашей планеты, ограниченная сверху озоновым слоем( выше озонового слоя коротковолновое излучение солнца ионизирует молекулы убивая все живое. Нижняя граница биосфера обусловлена другим параметром.

Схема строения биосферы.

Парабиосфера – обл случайного пребывания организмов.

Наиболее серьезный вклад в толкование процессов эволюции биосферы внес великий русский ученый В. И. Вернатский(18631945)

В пределах биосферы Вернатский выделил область концентрации жизни, в которой существуют растенияосновные накопители энергии на нашей планете. Область концентрации жизни охватывает нижний слой тропосферы до 30м под растительным покровом. Верхний слой вод, в котором существуют растения, почву с корнями растений, микроорганизмы и почвенные животными.

Около 99% всего вещества верхних слоев литосферы трансформировано жив организмами. Суммарная масса живых организмов или биомасса оценивается примерно в 2,4*1012 тонн. В основном это масса растений. Соотношение между массой растений и животных отличается на суше и в океане.

Суша: растения(99,2%), животные и микроорганизмы(0,8%)

Океан: растения (6,3%), животные и микроорганизмы(93,7%)

Наша планета Земля возникла из газово-пылевого облака примерно 4млрд 700млн лет назад. Жизнь на Земле возникла примерно 3,5млрд лет назад.

За миллиард лет биосфера прошла сложный путь эволюции.

Первый этап эволюции биосферы – это возникновение самой жизни из неживой природы. Простые организмы состояли из газов первичной атмосферы Земли:метан, аммиак. Водород, пары воды. В условиях высоких

температур, повышенным ультрафиолетовым излучением солнца, повышенной вулканической деятельности, из простых газов синтезировались молекулы сахаров, аминокислот, азотных соединений,т.е. такие молекулы из которых состоят белки и нуклеиновые кислоты.

Атмосферные газы – СН4,NH3, CO, H2,H2O.

Органические молекулы возникли в атмосфере, стали учавствовать в процессах синтеза и распада. Продукты распадаслужат для построения новых молекул. Возник первичный круговорот первичного вещества. Органические молекулы из газовой атмосферы, растворились в водах мирового океана, на мелководье возникли достаточно насыщенные растворы, молекулы имели различные размеры, различные состав и строение. Из за разных сил взаимодействия друг с другом сильные молекулы объединились в водном растворе, возникали сгущения молекул или КОАЦЕРВАТНЫЕ КАПЛИ( от лат. Собранный)

Молекулы коацервата также продолжали учавствовать в процессах синтеза и распада, если при синтезе возникали сильные молекулы они оставались, если слабые то отторгались создавая внешнюю среду.

Устройство коацерватных капель зависела от размера. Придостижении определенного размера коацерватные капли распадались из за механического воздействия среды. Коацерватные капли распадались на дочерние капли, проходило деление.

В конце концов произошел конечный скачок из бесконечного разнообразия первичных коацерватных капель сохранялись лишь те, которые при делении не теряли своих свойств,т.е. дочерние капли сохраняли исходный химический состав и структуру материнской капли. Начинало формироваться видовое разнообразие будущих организмов.

Коацерватные капли обладали способностью поглащать вещества из окр среды. Они отделяли ненужные им соединения, возникли: обмен веществ, перенос энергии, обмен информацией, возростало различие между коацерватными каплями и окр средой. Коацерватные капли превратились в первые живые организмы. Первые следы жизни коацерватных капель проходили в слоях литосферы примерно 3 млрд лет назад. Дальнейшее развитие жизни связано с многоклеточными. из всех вариантов образования многоклеточных организмов считают что колонии клеток возникли в результате незавершенного размножения. Клетки разделились но не разошлись. Первоначально дочерние клетки были одинаковы но из за

различия состава возникла ф-ция специализация. Одни клетки такой колонии отвечали за подвижность. Другие отвечали за ассимиляцию… многклеточные организмы появились примерно 1,5 млрд лет назад. Постепенно организм совершенствовался приобретая отличия. Круговорот органического вещества сменился биологическим круговоротом. Возникли рождение и смерть. Каждое поколение передавало следующему все самое лучшее для выживания. Смерть – плата за совершенство.

Первоначально жизнь на планете возникла в океане, там появились первые растения, первые животные. Считается что жизнь перешла на сушу когда в воде появились хищники и их жертвы. Избегая смерти, жертвы выходили на берег океана, первые обитатели суши появились в Силурийском периоде 300350 млн лет назад. При участии первых растений на суше возникли грандиозные отложения полезных ископаемых. Последнее развитие биосферы связано с уменьшением состава атмосферы. Биосфера сделала возможным появление человеческого общества.

История земли охватывает 6 эр и 17 периодов.

Примерно 70 млн лет назад начался последний период кайнозойской эры. Первые человекообразные обезьяны появились около 1,5 млн лет назад.

Первые человеческие сообщества возникли около 40000 лет назад.

7. Возникновение жизни. Колониальная гипотеза

Наша планета Земля возникла из газопылевого облака примерно 4,7 млрд. лет назад. Жизнь на Земле появилась 3,5 млрд. лет назад. За млрд. лет биосфера прошла сложный путь эволюций. 1ый этап эволюции биосферы – это возникновение самой жизни из неживой природы. Простые органические соединения образовались из газов первичной атмосферы Земли: 1) Метан; 2) Аммиак; 3) Водород; 4) Пары воды. Условия высокой температуры, повышенного УФ излучения солнца, повышенная вулканическая деятельность из простых газов синтезировались молекулы и нуклеиновые кислоты. Органические молекулы, возникшие в атмосфере в процессе синтеза и распада, продукты распады служили материей для новых молекул. Возник первичный кругооборот органического вещества. Органические молекулы из газовой атмосферы растворялись в водах мирового океана. На мелководье возникали достаточно насыщенные растворы. Из-за разных сил взаимодействия сильные молекулы объединялись в водном растворе. Возникли сгущения молекул, или коацерватные капли. Молекулы коацерватов также продолжали участвовать в процессе синтеза и распада. При синтезе сильной молекулы она оставалась в коацерватном стекле, слабая отторгалась, создавая внешнюю среду. Устойчивость коацерватных капель зависела от размера, при достижении определенного размера капли распадались из-за колебаний внутри других капель и из-за механической воздушной среды. Коац. капли распадались на дочерние капли, проходило деление. В конце концов, произошёл качественный скачок. Из бесконечного разнообразия первичных коац. капель сохранялись лишь те, которые при делении не теряли свойств, т.е. дочерние капли сохраняли исходный хим. состав и структуру материнской капли, начинало формироваться видовое разнообразие будущих организмов. Возрастало различие. Коацерватные капли превращались в 1ые живые организмы. 1ые следы жизни, остатки коац. капель, находились в слоях литосферы (образованные 3 млрд. лет назад). Дальнейшее усложнение связано с многоклеточностью.

Из всех вариантов образования многоклеточных организмов считается колониальная гипотеза. Считается, что колонии клеток возникли в результате незавершенного размножения. Клетки разделились, но не разошлись. Первоначально дочерние клетки были одинаковы, но из-за различия состава возникла функция специализация. Одни клетки такой колонии отвечали за подвижность, другие отвечали за питание, третьи за воспроизводство, и т.д. Многоклеточные организмы появились примерно 1,5 млрд. лет назад. Постепенно организм совершенствовался, приобретая

отличия. Круговорот органического вещества сменился биологическим круговоротом. Возникли рождение и смерть. Каждое поколение передавало следующему все самое лучшее для выживания. Смерть – плата за совершенство.

Первоначально жизнь на планете возникла в океане, там появились первые растения, первые животные. Считается, что жизнь перешла на сушу когда в воде появились хищники и их жертвы. Избегая смерти, жертвы выходили на берег океана, первые обитатели суши появились в Силурийском периоде 300350 млн лет назад. При участии первых растений на суше возникли грандиозные отложения полезных ископаемых. Последнее развитие биосферы связано с уменьшением состава атмосферы. Биосфера сделала возможным появление человеческого общества. История земли охватывает 6 эр и 17 периодов. Примерно 70 млн. лет назад начался последний период кайнозойской эры. Первые человекообразные обезьяны появились около 1,5 млн. лет назад. Первые человеческие сообщества возникли около 40000 лет назад.

8. Учение Вернадского о биосфере. Биохимические принципы Вернадского.

Творчество В.И. Вернадского было обращено к будущему человечества, к развитию научной мысли развития людей. Вернадский заложил основы новой естественнонаучной картины мира. Центральная идея Вернадского –

жизнь, как высшая форма развития вещества, определяет и подчиняет себе все другие планетарные процессы. Вернадский отмечал, что биосфера включает в себя сумму населяющего Землю в каждый данный момент живых организмов и область былых сфер, отчеркнутую распределением на Земле биогенных осадочных пород.

Рождаясь, живя и разрушаясь, живой организм отдаёт костные материи своими атомами и непрерывно берёт их из костной материи снова. Охваченное жизнью живое в-во имеет своё начало в живом же в-ве. Живое в- во – это функция биосферы. Биосфера – это результат развития живого в-ва как планетарного явления. Живое в-во – это геологическая сила, связанная с костным в-вом биосферы биогенной миграцией атомов. Вернадский впервые рассмотрел процессы рассеяния и скопления многих э-тов в составе атмосферы, гидро- и литосфер. Он впервые распространил костное в-во и живое на атомарный уровень. В этом биогенном токе атомов и связанной с ним энергией проявляется планетарное космическое значение живого в-ва. Вернадский рассмотрел живое в-во не изнутри, а обозрел эту деятельность как бы из космического пространства вселенной. Вернадский обозрел жизнедеятельность как единый закономерный процесс их космических просторов вселенной. Такой подход снимает односторонний антропогенный взгляд на живую природу, включая и самого человека. Живое в-во пронизывается космическими лучами, многие из которых ещё не ведомы для научных знаний. Взаимодействие не ограничено потоками тока солнечного и известного космического излучения. По-видимому, присутствие живого в-ва на планете фиксирует и размножает информацию об этом. Форма, структура, в которой существует и развивается живое в-во, – это биосфера. Это единый целостный планетарный организм. Отдельные части этого организма связаны круговыми циклами земного углерода, азота, фосфора. Анатомия, физиология, механизмы регулирования этого организма обусловлены функционированием земного живого вещества. В биогенном токе атомов Вернадский выделял несколько основополагающих свойств, среди них 2 биохимических принципа: 1) геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению; 2) при эволюции видов выживают лишь те организмы, которые своей жизнью в наибольшей степени

увеличивают биогенную геохимическую энергию. Первый шаг в изменение современной картины вселенной, сделанный Вернадским, - введение в наше представление понятий живого вещества. Второй шаг – определение живого вещества, как явления планетарно-космического.

9. Переход биосферы в ноосферу. Биогенез и ноогенез.

Антропогенный период эволюции биосферы характеризуется высокими темпами развития человека. Человеческое общество – это один из последовательных этапов развития жизни на Земле, т.е. биогенеза. В то же время человечество превратилось в мощную природную силу, которая необратимо меняет все окружающую среду. Совершенствование орудий труда приводит к резкому росту получаемой природной энергии. При этом освобождается активное время людей, которое дает возможность совершенствовать средства труда. Вернадский отмечает, что взаимоотношения человека и природы должны быть взаимовыгодными, общества не должны приводить к деградации биосферы. С точки зрения экологии надо говорить о сбалансировании процессов положительной и обратной связи с окружающей средой. В отличие от биогенеза, этот этап рассматривается как этап развития разума, т.е. Ноогенеза (разум – развитие). Соответственно происходит постепенно превращение биосферы в ноосферу. Ноосфера – этап разумного регулирование взаимоотношения природы и человека. Вернадский писал, что в настоящее время рамки отдельные науки не определяются областью научной мысли, исследование, идёт специализация не по науке, а по проблемам. Всё больше выявляется тенденция взаимопроникновения естественных и гуманитарных наук, таковы проблемы экологии человека, генной инженерии, космической антропологии. Текущая жизнь ставит перед наукой глобальные проблемы: загрязнение окружающей среды, исчерпаемость природных ресурсов, проблема пресной воды, сохранение мира на Земле. Эти и другие проблемы нельзя разрешить без совершенствования научной картины мира, в этом Вернадский увидел источник новых научных знаний. В научной картине мира должны найти взаимосвязь все явления Земли, её оболочек космического пространства. Набросок такой новой научной картины мира сделал Вернадский: костное, живое в-во, их взаимодействие, пространственно-временная организация мира, мысль как планетарное явление, переход биосферы в ноосферу. Вернадский считал, что научные дисциплины о строении орудия научного познания могут считаться серьезным геологическим фактором – это науки о мозге, о духовном творчестве личности, проблема психологии. В наше время биосфера постепенно переходит в новое состояние, в ноосферу. Это приводит к изменения планетарного процессу изменения биосоциальной природы самого человека.

Основная космическая функция биосферы – превращение солнечной энергии в синтетич ткани живого вещества.

Необходимо направить потоки энергии на синтез органич веществ нужных человеку. Последствия такого синтеза – эволюция всей планеты.