15.3. Эволюция биосферы

По данным современной науки возраст Земли оценивается в 4,6 млрд лет, а первые признаки жизни на ней появились, по данным палеонтологии, около 3,5-3,8 млрд лет назад. Первые живые организмы были гетеротрофами, которые использовали для жизнедеятельности абиогенные органические молекулы. Однако с течением времени происходило уменьшение концентрации свободного органического вещества в окружающей среде, и преимущество получали организмы, которые обретали способность синтезировать органические соединения из неорганических. Таким путём 2-3 млрд лет тому назад возникли первые фотосинтезирующие клетки типа цианобактерий, способные использовать световую энергию для синтеза органических соединений из CO₂ и H₂O. Выделяя при этом О₂, автотрофы изменяли состав атмосферы, после чего она стала приобретать окислительный характер. Таким образом жизнь, возникшая на Земле, изменила те условия, которые сделали возможным её появление, в частности, атмосферу восстановительного типа, содержавшую метан, аммиак, сероводород и др. вещества.

С увеличением содержания кислорода в атмосфере сформировалась достаточно мощная озоновая оболочка (слой), которая защитила поверхность Земли от проникновения жёсткого космического, в том числе ультрафиолетового излучения. Это создало возможность для распространения жизни в толще океана к его поверхности и последующего выхода живых организмов на сушу. В течение палеозойской эры (начало - 570 ± 20 млн лет, конец - 340 ± 10 млн лет назад) жизнь, заполнив все моря, вышла на сушу. Происходила интенсивная эволюция высших растений, представленных в палеозое почти всеми группами споровых и голосеменных. В палеозое сформировались основные типы и классы беспозвоночных, а также позвоночных, исключая птиц и млекопитающих. Если для первой половины палеозоя характерно господство водных, преимущественно морских беспозвоночных, появление рыбообразных и рыб, преобладание различных водорослей, то для второй половины - освоение суши растениями и животными (беспозвоночными, земноводными и пресмыкающимися).

Эволюция биосферы осуществлялась на протяжении её большей части истории под влиянием двух главных факторов: 1) естественных геологических и климатических изменений на планете; 2) изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции. В третичном периоде кайнозойской эры добавился третий (современный) фактор - человеческое общество. Соответственно, этап биогенеза в эволюции биосферы сменился этапом ноогенеза.

В эволюции биосферы можно выделить следующие основные тен­денции:

1. постепенное увеличение общей её массы и продуктивности;

2. прогрессивное накопление аккумулированной солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли;

3. увеличение информационной ёмкости биосферы, проявляющейся в нарастающей диверсификации (росте разнообразия) органических форм, увеличении числа геохимических барьеров и возрастании дифференцированности физико-географической структуры биосферы;

4. усиление некоторых биогеохимических функций живого вещества и появление новых функций;

5. усиление преобразующего воздействия жизни на атмосферу, гидросферу и литосферу, увеличение роли живого вещества и продуктов его жизнедеятельности в геологических, геохимических и физико-географических процессах;

6. расширение сферы действия биотического круговорота и усложнение его структуры;

7. всё возрастающее трансформирующее воздействие человеческой деятельности. Если в эволюции живого вещества имеется непрерывный поток генетической информации и в геноме человека есть гены от всего ряда его предков, то в составе биосферы имеются виды различного геологического возраста - «экогеноэлементы», или «биоэлементы» экосистем. Происходит эволюционная замена этих биоэлементов, в региональных рамках иногда полная замена, включающая исчезновение предшественников.

Массовое истребление видов человеком не могло не изменить естественных процессов. Например, плиоценовое исчезновение крупных животных, видимо, происходило не только в результате прямого преследования, но и из-за нарушения цепей питания, что вело к преобразованию экосистем в целом. Современное уничтожение видов, идущее намного быстрее, чем во времена плиоценового перепромысла, ведет к процессам, в результате которых снижается биомасса, продуктивность и информационность биосферы, меняется характер аккумуляции солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли и т.д.