Структура и функции биосферы. Эволюция биосферы. Понятие о ноосфере.

Длительный период добиологического развития нашей планеты, определяющийся действием физико-химических факторов неживой природы, закончился качественным скачком – возникновением органической жизни. С момента своего появления организмы существуют и развиваются в тесном взаимодействии с неживой природой, причем процессы в живой природе на поверхности нашей планеты стали преобладающими. Под действием солнечной энергии развивается принципиально новая (планетарных масштабов) система – биосфера. В составе биосферы различают:

♦ живое вещество, образованное совокупностью организмов;

♦ биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др.);

♦ косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);

♦ биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Границы жизни определяются факторами земной среды, которые препятствуют существованию живых организмов. Верхняя граница биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и отграничена озоновым слоем, который задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительную для жизни. В гидросфере земной коры живые организмы населяют все воды Мирового океана – до 10–11 км в глубину. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5–7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера . Газовая оболочка Земли состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для процессов жизнедеятельности особенно важны: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества; диоксид углерода, используемый зелеными растениями в фотосинтезе; озон, создающий экран, защищающий земную поверхность от ультрафиолетового излучения. Атмосфера образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности, кислород появился значительно позднее как продукт фотосинтеза.

Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и необходимое условие существования живых организмов. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием геологических процессов в литосфере, при которых выделялось большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса организмов литосферы находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ – продуктов жизнедеятельности организмов.

Эволюция биосферы

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам и под действием внешних сил, в том числе космических (солнечного излучения, гравитационных сил, магнитных полей Солнца, Луны и др. небесных тел)

По современным представлениям, развитие безжизненной геосферы, т.е. оболочки, образованной.веществом Земли, происходило на ранних стадиях существования нашей планеты, миллиарды лет назад. Изменения облика Земли были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинных слоях планеты и находили проявление в извержениях вулканов, землетрясениях, подвижках земной коры, горообразовании. Такие процессы происходят и сейчас на безжизненных планетах солнечной системы и их спутниках - Марсе, Венере, Луне.

С возникновением жизни (саморазвивающихся устойчивых форм) сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли.

Деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к возникновению нового образования - биосферы - тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Размеры преобразований, осуществляемых живой материей, достигли планетарных масштабов, существенно видоизменив облик и эволюцию Земли.

Так, например, в результате процесса фотосинтеза - деятельности зеленых растений, образовался современный газовый состав атмосферы, в ней появился кислород. В свою очередь на активность фотосинтеза существенно влияет концентрация углекислого газа в атмосфере, наличие влаги и тепла. Ноосфера (от греч. noos - разум) - сфера разума, буквально «мыслящая оболочка». Термин введен в науку в конце 20-х годов нашего века. Однако до сих пор представления о ноосфере остаются крайне противоречивыми. Ноосферное учение признается, с одной стороны, как величайшее научное достижение, более того, как основной закон социальной экологии, с другой - как светлая, но зыбкая мечта об управляемой человеческим разумом окружающей среде или даже утопия. Велики различия и в понимании ноосферного времени. Одни полагают, что ноосфера - наша реальность, по мнению других, это лишь вероятное будущее.

Понятие ноосферы

В современной науке понятие ноосферы имеет довольно широкий спектр толкований, однако, на наш взгляд, следует согласиться с положением Г.А. Бачинского о том, что ноосфера представляет собой глобальную оптимизированную социально-экологическую систему. Понятие социально-экологической системы получило достаточно широкое, хотя и неоднозначное применение в работах Г.А. Бачинского, А.Н. Гончаренко, Э.В. Гирусова, Н.Н. Моисеева, И.Ф. Реймерса и др. Ее можно рассматривать как экологическую систему, включенную в сферу общественных отношений, т. е. как саморегулирующуюся природную систему, динамическое равновесие которой обеспечивается обществом.

Ноосферу как глобальную оптимизированную социально-экологическую систему можно представить как комплекс четырех взаимосвязанных подсистем:

Природной (вода, воздух, рельеф, климат, флора, фауна и т. д.);

Экономической (население, промышленность, сельское хозяйство, транспорт и т. д.);

Социокультурной (наука, искусство, здравоохранение, образование, религия и т. д.);

Этносоциальной (быт, традиции, обычаи, язык и т. д.).

Ноосфера - непрерывно расширяющаяся в пространстве и во времени сфера разума и духа, сфера основанной на них жизнедеятельности Земной цивилизации, ядром которой служит историческая биосфера Земли. Неограниченная во времени жизнедеятельность Земной цивилизации достигается гармоничным взаимодействием человечества и биосферы, регламентированным индексом устойчивости развития (меньше единицы), и гармонией внутри самого общества (определяемой индексом социально-экономической дисгармонии меньше 10-15).

Под словами «непрерывно расширяющаяся в пространстве» понимается экспансия человечества в космическое пространство.

Введение в концепцию ноосферы количественных критериев рассеивает туман вседозволенных толкований, делает концепцию научно-конструктивной, ясной и удобной для дальнейшего развития учения о ноосфере.

Что касается проблемы «устойчивое развитие – ноосфера», то очень важно понять, что термин «устойчивое развитие» означает лишь тип развития человеческого общества, предшествующий становлению ноосферы. Этот термин не может охватить необычайно широкий спектр содержания и функционирования самого общества, возможного взаимодействия нашей цивилизации с другими космическими цивилизациями. Он ограничен по содержанию.

Проблема преобразования биосферы в ноосферу, сформулированная В.И. Вернадским, поднимается в XXI веке до проблемы конструирования и становления Земной ноосферной цивилизации.

Эволюция биосферы

История Земли насчитывает около 4,6 млрд лет. Жизнь возникла 3,46 млрд лет назад, в палеоархей, самая ранняя форма жизни найдена в эту эру (хорошо сохранившиеся остатки бактерий, Западная Австралия ). За это время на ней возникали и вымирали многие миллионы видов растений и животных; вырастали и обращались в прах высочайшие горные хребты; громадные материки то раскалывались на части и разбегались в разные стороны, то сталкивались друг с другом, образуя новые гигантские массивы суши. Откуда же мы все это знаем? Дело в том, что, несмотря на все катастрофы и катаклизмы, которыми столь богата история нашей планеты, на удивление многое из ее бурного прошлого запечатлевается в горных породах, существующих и поныне, в окаменелостях, которые в них находят, а также в организмах живых существ, обитающих на Земле в наши дни. Разумеется, эта летопись неполная. Нам попадаются лишь ее фрагменты, между ними зияют пустоты, из повествования выпадают целые главы, крайне важные для понимания того, что происходило на самом деле. И все-таки даже в столь урезанном виде история нашей Земли не уступит в увлекательности любому детективному роману.

До двух миллиардов лет назад палеонтологическая летопись является репрезентативной. И на этом уровне практически все основные рода и виды цианобактерий уже существовали. По-видимому, океаны оставались бескислородными до двух миллиардов лет назад, пока не произошла дифференциация Земли на ядро и мантию, и железо перестало поступать в океаны. В атмосфере, по-видимому, кислород стал накапливаться раньше, поскольку полученные геохимические данные говорят о том, что кислород появляется в атмосфере 2,7-2,8 миллиарда лет назад. В принципе можно говорить о появлении цианобактерий три миллиарда лет назад, может быть 3,5, но здесь уже вопрос не совсем однозначный.

Два миллиарда лет назад Земля была совершенно непохожей на то, что мы видим сегодня. По плоским континентам текли безжизненные реки, темно-бурые океаны были заселены огромным количеством циантобактерий, которые строили строматолиты на мелководье, выделяли кислород и насыщали им атмосферу. И были первые одноклеточные животные организмы, которые копошились в этой синезеленой слизи, где было повышенное содержание кислорода.

Земля была однообразная и, скорее всего, серая. До двух миллиардов лет назад и небо было другое – темно-коричневое. А два миллиарда лет назад небо стало голубеть, океаны очистились от железа, и тоже стали напоминать современные.

Земное ядро стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие ее горные породы расплавились. Более легкие вещества, богатые кремнием - похожим на стекло минералом, - отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород. Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. Обычно это происходило при извержении вулканов. Легкие газы, такие, как водород или гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство. Однако сила притяжения Земли была достаточно велика, чтобы удерживать у ее поверхности более тяжелые газы. Они-то и составили основу земной атмосферы. Часть водяных паров из атмосферы сконденсировалась, и на Земле возникли океаны. Теперь наша планета была полностью готова к тому, чтобы стать колыбелью жизни.

Живое вещество всегда, в течение всего геологического времени, было и остается составной частью биосферы, источником энергии, ею захватываемой из солнечных излучений,- веществом, находящимся в активном состоянии, имеющим основное влияние на ход и направление геохимических процессов химических элементов во всей земной коре.

В. И. Вернадский

Развитие органических соединений, как и живого вещества, теснейшим образом связано с водой.

По мнению целого ряда исследователей, на ранних этапах своего развития жизнь не была связана с отдельными живыми организмами, а выражалась в едином живом веществе. Согласно В. И. Вернадскому, происхождение жизни сводится к происхождению биосферы, которая с самого начала была сложной саморегулирующейся системой. Большое разнообразие геохимических функций живого вещества вытекало хотя бы из того, что любая, самая примитивная клетка, находясь в водной, морской среде, имела теснейший контакт со всеми химическими элементами таблицы Менделеева. Эти примитивные организмы, естественно, выбирали в процессе жизнедеятельности не все элементы, а в первую очередь те, которые благоприятствовали их росту и совершенствованию целого ряда физиологических процессов.

В этом отношении В. И. Вернадский отмечал: ""Вывод о необходимости одновременной чрезвычайно разнообразной геохимической функции в биосфере представителей жизни является основным условием ее появления. Каково бы это появление ни было, оно должно быть представлено не совокупностью неделимых одного вида, а совокупностью многих видов, морфологически принадлежащих к разным резко разделенным классам организмов, или же гипотетически особой, отличной от видов, неизвестной нам формой живого вещества. Возможность полного осуществления всех геохимических функций организмов в биосфере одноклеточными организмами делает вероятным, что таково было первое появление жизни...

Таким образом, первое появление жизни при создании биосферы должно было произойти не в виде появления какого-нибудь вида организма, а в виде совокупности, отвечающей геохимическим функциям жизни. Должны были сразу появиться биоценозы"" (с. 87).

Можно предположить, что химическая эволюция в космической туманности с возрастанием роли каталитических реакций могла привести к образованию молекул ДНК. Однако реализация ее функций оказалась возможной лишь в пределах Земли, где на основании развития живого вещества сформировалась ранняя биосфера как сочетание благоприятных условий для жизни со стороны биокосных систем и самого живого вещества. В остальных телах Солнечной системы химическая эволюция оказалась замороженной.

В настоящее время принято четкое подразделение организмов на автотрофшле и гетеротрофные по способу питания. Однако в ранней биосфере Земли соотношение гетеротрофных и автотрофньгх организмов было иным. Какое точно, мы еще не знаем. Единственное, что можно допустить, это то, что фотосинтезирующая автотрофная биосфера, отмеченная данными изотопной геохимии 4 млрд лет назад, была образованием вторичным и возникла на основе биосферы иного биогеохимического типа.

Действительно, детальное изучение фотосинтеза показало, что он имеет сложный характер. Этот процесс не мог быть первым в истории живого вещества. Поэтому все гипотезы о первичности автотрофных организмов оказались несостоятельными. В свете современных данных складывается представление о первичности гетеротрофной формы обмена веществ в первичных организмах. В качестве обоснования первичности гетеротрофного питания можно привести следующую аргументацию.

1. Все современные организмы обладают системами, приспособленными к использованию готовых органических веществ как исходного строительного материала для процессов биосинтеза.

2. Преобладающее большинство видов организмов в современной биосфере Земли может существовать только при постоянном снабжении готовыми органическими веществами.

3. У гетеротрофных организмов не встречается никаких признаков или рудиментарных остатков тех специфических ферментных комплексов и биохимических реакций, которые необходимы для автотрофного способа питания. Последний довод наиболее существен. Таким образом, приведенная выше аргументация свидетельствует о вторичности автотрофной фотосинтетической жизни в биосфере на нашей планете.

Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что первичная биосфера нашей планеты, во-первых, ограничивалась водной средой, во-вторых, была насыщена гетеротрофными организмами, которые питались растворенными в воде органическими веществами, ранее возникшими преимущественно в космохимических условиях. Длительность существования подобной биосферы, скорее всего, занимала небольшой отрезок геологического времени.

Первичные гетеротрофные организмы, обладая свойствами живого вещества, быстро размножались и, естественно, быстро исчерпали свою питательную базу. Поэтому, достигнув максимальной биомассы, они должны были вымирать или перейти к автотрофному фотосинтетическому способу питания. Этот новый способ питания способствовал быстрому расселению организмов у поверхности первичных водоемов. Однако первичная поверхность новорожденной Земли, лишенная свободного кислорода, облучалась ультрафиолетовой радиацией Солнца. Поэтому Г. Гаффрон допустил, что первичные фотохимические механизмы, принимавшие участие в последовательном синтезе органических веществ, а позже и живых организмов, первоначально использовали радиацию в ультрафиолетовой области спектра. Только после возникновения озонового экрана в связи с появлением свободного кислорода как побочного продукта того же фотосинтеза автотрофный фотосинтетический процесс начал использовать излучение в видимой части солнечного спектра. По мнению видного советского биолога М. М. Кам-шилова, жизнь, по всей вероятности, развивалась как круговорот веществ при тесном взаимодействии гетеротрофных и автотрофных организмов. Солнечное излучение было главным энергетическим фактором жизни, и ее возникновение заключалось в установлении круговых обменных процессов с использованием фотонов света.

Первичные гетеротрофные микроорганизмы обитали в древних водоемах лишь некоторое время. Затем их оттеснили фотоавтотрофные организмы, создавшие свободный кислород, который стал настоящим разрушителем для гетеротрофов. Можно полагать, что в раннем океане происходила борьба между первичными и вторичными организмами. В воде, обогащенной сероводородом, было мало свободного кислорода. Он уходил на хемосинтез некоторых организмов и поглощался минеральными недоокис-яенными веществами океана и первичной литосферы. Борьба за существование шла между фотосинтезирую-щими организмами планктона в освещенной части моря и организмами, поглощающими кислород при хемосинтезе и разложении органических остатков. Это стало одной из главных причин, определивших количество свободного кислорода в биосфере. Эта борьба завершилась победои фотосинтезирующих автотрофных организмов, которые, по существу, оттеснили анаэробную микрофлору в зону формирования глубоководных илов. В общем эволюция окислительных функций проходила при возрастании окислительно-восстановительного потенциала.

В настоящее время, исходя из некоторых геохимических данных, мы можем качественно реставрировать состав первичной атмосферы и гидросферы как среды для зарождения и развития ранней жизни. Вода и первичные газы атмосферы относятся к летучим веществам нашей планеты, и естественно, что их история связана с единым процессом дегазации первичной мантии. Ряд компонентов, слагающих в настоящее время осадочные горные породы, гидросферу и атмосферу, .представляют собой действительно летучие вещества. Если сравнить их количество в составе всего комплекса осадочных пород, гидросферы и атмосферы с тем количеством, которое могло освободиться при выветривании п переработке кристаллических изверженных пород земной коры, то обнаружится большая разница, которую В. Руби предложил именовать избытком летучих.

Избыток летучих - довольно внушительная величина и по отдельным компонентам превышает в десятки и даже сотни раз летучий материал от выветривания коренных изверженных пород литосферы. В избытке летучих паров Н2О в 128 раз, СО2 в 83, a Cl в 60 раз больше, чем это могла бы продуцировать первичная земная кора при ее полном интенсивном разрушении. Состав избытка летучих чрезвычайно близок к составу вулканических газов.

Если даже СО2 в действующих вулканах возник за счет термического разложения карбонатов, то и в этом случае он был заимствован из более ранней атмосферы в процессе образования самых древних карбонатных осадочных пород.

В порядке распространения вулканические газы сложены из Н2О, СО2, N2. При таком составе атмосферы наличие органических соединений и тем более их возникновение термодинамически невыгодно: любые органические соединения, состоящие из H, C, N, О, менее устойчивы, чем перечисленные выше основные компоненты первичной атмосферы.

При формировании первичных атмосферы и океана находящиеся в ранней мантии довольно сложные органические вещества были в тесном контакте с твердыми частицами силикатов, которые в дальнейшем могли играть роль сильных катализаторов в процессе образования все более сложных соединений.

Данные по вулканическим газам указывают вполне определенно, что в ходе извержения выделялся молекулярный азот (N2), но не аммиак; следовательно, аммиак никогда не был главной составной частью земной атмосферы.

Уже отмечалось, что период существования гетеротрофной биосферы был исключительно коротким, поэтому запасы органических веществ в первичных водоемах не могли возобновляться так же, как запасы автотрофных организмов. Правда, можно допустить, что трупы гетеротрофных организмов все же непрерывно пополняли запас питательных органических веществ. Таким образом, существовал баланс между живыми гетеротрофными и их разложившимися остатками.

Из сказанного можно предположить, что источник живого вещества и воды был единым, точнее, единым был источник летучих на Земле и органического вещества. Это были верхние горизонты мантии, возникшей главным образом за счет аккреции первичного вещества типа уг-листых хондритов. При этом нельзя просто отождествлять материал первичной верхней мантии Земли с материалом углистых хондритов. Речь может идти лишь о близких аналогах, поскольку состав отдельных зон первичной солнечной туманности зависел от гелиоцентрического расстояния.

Первичную атмосферу Земли, с которой так или иначе была связана ранняя жизнь, можно восстановить, сравнив ее с таковой других планет земной группы, таких, как Венера или Марс. С появлением фотосинтеза и свободного кислорода первоначальная атмосфера Земли коренным образом изменилась.

Современный уровень наших знаний позволяет принять в качестве гипотезы положение о том, что химическая эволюция в протопланетной туманности с возрастанием роли каталитических и радиохимических реакции на заключительных стадиях охлаждения могла привести не только к образованию сложных органических соединений, что является реально установленным фактом, но и к возникновению молекул ДНК.

Следует подчеркнуть одно важное обстоятельство: биологическая эволюция возникшей биосферы проходила необратимым путем, от простого к сложному. На это обстоятельство обратил внимание в 1893 г. видный бельгийский палеонтолог Л. Долло (1857-1931), сформулировавший закон необратимости эволюции. Согласно этому закону, организм не может вернуться, хотя бы частично, к тому состоянию, которое было свойственно его предкам. Далее, ссылаясь на Ч. Дарвина, он отмечал, что эволюционное превращение организмов происходит вследствие закрепления под влиянием естественного отбора, вызванного борьбой за существование полезных индивидуальных вариации. Все виды растений и животных со времени своего появления на Земле обязаны происхождением этому основному закону.

Необратимость биологической эволюции, естественно, предполагает, что сам процесс возникновения живого вещества и биосферы протекал в необратимых условиях. Наиболее типичным необратимым процессом можно признать радиоактивность. Ее возможная роль в синтезе органических веществ уже ранее была отмечена. Радиоактивность есть общее и наиболее глубокое свойство вещества, отражение процессов построения нуклидов в канун образования Солнечной системы. Радиоактивность создавала тот естественный радиационный фон, в котором протекала химическая эволюция как в космосе, так и не ранней Земле. Еще в 1926 г. было установлено, что при облучении метана происходит полимеризация углеводородов с образованием все более сложных многоатомных молекул.

Роль радиоактивности в развитии жизни на Земле представляет собой проблему, к решению которой мы только недавно стали приближаться. Воздействие радиоактивности на живые организмы уменьшалось в ходе геологического времени. При этом мы должны исходить из того факта, что просто организованные водоросли и бактерии переносят значительно более высокие дозы радиации, чем высокоорганизованные формы животных и растений. Отсюда можно высказать предположение, что меньшая чувствительность к радиоактивности простых форм жизни связана с возникновением их в ранние эпохи развития биосферы, когда радиоактивность окружающей среды была выше современной.

Основным событием при зарождении первых организмов было образование спиральных молекул ДНК, что в УСЛОВИЯХ обилия органических веществ могло быть относительно быстрым процессом. Однако, по-видимому, возник не один организм, а живое вещество. И лишь значительно позже оно разделилось на индивидуальные сферические формы, ставшие родоначальниками организмов.

В дальнейшем в живом веществе происходили процессы усложнения. Произошло качественное изменение в эволюции живой материи, связанное с точностью воспроизведения нуклеиновых кислот как кодирующего процесса синтеза белков, которые значительно превосходили остальные органические соединения по своим биокатали-тяческим свойствам.

В процессе размножения новые организмы занимали все пространство, пригодное для жизни, что явилось важным условием завершения формирования биосферы в целом. В. И. Вернадский выдвинул принцип постоянства биомассы живого вещества, распространив его на всю историю планеты. Этот принцип был и остается глубоким научным обобщением. Однако следует подчеркнуть, что он имеет относительное значение. Величайшая напряженность жизни, выражающаяся в высоких темпах размножения мельчайших организмов, приводит к планетарному равновесию между естественной продукцией живого вещества и его разложением. Поэтому сейчас правильнее говорить о вековой тенденции к установлению постоянства биомассы для определенных, может быть даже значительных, интервалов геологического времени.

По данным молекулярной биологии, древнеишие микробы были представлены гетеротрофными организмами, которые размножались в среде с обильными органическими и минеральными питательными веществами. Эти питательные вещества включали по крайней мере рибозу, дезоксирибозу, фосфат, пурины и их предшественников, пиримидины, разнообразные ""белковые"" и ""небелковые"" аминокислоты. На ранних стадиях развития Земли фосфаты Na, К, Са имелись, вероятно, в достаточном количестве, как продукты выветривания первых горных пород. Кроме того, в качестве пищи могли быть использованы многие неизвестные или неидентифицированные соединения, в том числе некоторые смолообразные длинные полимеры.

Для первых организмов характерным был процесс ферментативного превращения органических веществ - брожение, где акцепторами электронов были другие органические вещества. Осуществление таких превращений в промежуточном обмене едва ли не во всех организмах служит аргументом в пользу древности этих процессов.

В ранней гетеротрофной биосфере Земли вскоре зародились организмы, способные поглощать углекислый газ, используя энергию солнечных лучей. По Л. Маргелис, биосинтетическая фиксация углекислого газа, столь обильного в первичной атмосфере Земли, происходила тремя способами.

Первая, наиболее примитивная фиксация была свойственна большой группе микроорганизмов, не чувствительных к видимому свету. Вторая возникла при участии фосфоснолпируват - карбоксилазы, которая наблюдается у анаэробных фотосинтезирующих бактерий. Третья фиксация СО2 совершалась при участии рибилозобиофосфат - карбоксилазы. Она присуща многим аэробным организмам и типична для большинства фотосинтетиков и хемоавтотрофов. Почти одновременно выработалась фиксация атмосферного азота. Это идущий с затратой энергии анаэробный процесс, обнаруженный только у прокариот.

Фотосинтетические пигментные системы образовались у прокариот еще до того, как последние в результате симбиоза стали пластидами эукариот. Можно полагать, что фотосинтез с выделением свободного кислорода возник первоначально вовсе не у зеленых растений, а у выделяющих его фотосинтезирующих бактерий и синезеленых водорослей.

Развитие биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех этапов. Первый этап - восстановительный - начался еще в космических условиях и завершился на Земле появлением гетеротрофной биосферы. Для первого этапа характерно появление малых сферических анаэробов. Присутствуют только следы свободного кислорода. Ранний способ фотосинтеза был, по существу, анаэробным. Развилась фиксация азота, поскольку часть ультрафиолетовой радиации проникала через атмосферу и быстро разлагала присутствующий аммиак.

Второй этап - слабоокислительный - отмечен появлением фотосинтеза. Он продолжался до завершения осад-конакопления полосчатых железистых формаций докем-брия. Аэробный фотосинтез начался предками цианобак-терий. Кислород производился организмами, строящими строматолиты . Но кислород мало накапливался в атмосфере, так как реагировал с железом, растворенным в воде. При этом окислы железа осаждались, образуя полосчатые железистые формации докембрия. Только когда океан освободился от железа и других поливалентных металлов, концентрация кислорода начала возрастать по направлению к современному уровню.

Третий этап характеризуется развитием окислительной фотоавтотрофной биосферы. Он начался с завершения отложений полосчатых железистых кварцитов около 1800 млн лет назад, в эпоху Карельско-Свекофенского орогенеза. Для этого этапа развития биосферы характерно наличие такого количества свободного кислорода, которого достаточно для появления и развития животных, потребляющих его при дыхании.

Последние два этапа в развитии биосферы фиксированы в каменной летописи геологической истории. Первый этап - наиболее далекий и загадочный, и расшифровка его истории связана с решением основных проблем органической космохимии.

Некоторые организмы раннего докембрия, относящиеся к синезеленым водорослям и пианобактериям, мало изменились в ходе геологической истории. Можно полагать, что простейшие организмы обладали наиболее устойчивой персистентностью (от латинского persiste - упорствую). По существу, в течение всей истории Земли не было причин для того, чтобы некоторые морские микроорганизмы, в частности синезеленые водоросли и бактерии, сильно изменились.

Лекция 5

Вопрос 1. Зарождение биосферы

Биосфера зарождалась как непосредственное развитие большого абиотического круговорота и на его основе. В недрах абиотического круговорота стали формироваться циклы органического вещества в виде синтеза и распада химических соединений углерода (рис. 1). Если верна точка зрения Дж. Бернала, что жизнь начала развиваться как единство процессов синтеза и деструкции органического вещества, то жизнь как явление должна была возникнуть раньше живых организмов.

Впоследствии общий круговорот органического вещества индивидуализировался и оказался связанным с определенными типами коацерватов. Согласно В.И. Вернадскому, "среди миллионов видов нет ни одного, который мог бы исполнять один все геохимические функции жизни, существующие в биосфере изначала. Следовательно, изначала морфологический состав живой природы в биосфере должен быть сложным". Поэтому "первые появление жизни при создании биосферы должно было произойти не в виде появления одного какого-то организма, а в виде их совокупности, отвечающей геохимическим функциям жизни ".

Имеются ли какие-либо факты подтверждающие такую точку зрения? По-видимому, да. Во всяком случае, симбиотическая теория происхождения эукариотической клетки предполагает наличие большого количества предковых прокариотических организмов, различающихся по своим геохимическим функциям. Единство же их физиологической организации является следствием того факта, что все эти не схожие между собой организмы являются продуктами единого абиотического круговорота веществ.

Возникнув как совокупность организмов жизнь сразу же проявила свои основные свойства. Уже с момента возникновения живое вещество не только взаимодействовало как целое со своими прародителями и абиотическим миром, но и отдельные организмы взаимодействовали друг с другом. По-видимому, изначально возникали консортивные связи, которые на ранних этапах эволюции еще слабо дифференцированных организмов приводили к появлению симбиотических ассоциаций, давших начало эукариотическим организмам. Первичные биогеоценозы строились на базе видов r-стратегов, до сих пор морские водные экосистемы сохранили основные черты присущие таким сообществам - например, высокая продукция половых продуктов.

Дальнейшее развитие биосферы шло по пути усложнения и расширения биотического круговорота, что сопровождалось дифференциацией живого вещества, специализацией составляющих его видов и захватом все новых пространств. Характерной чертой этого процесса оказалось то, что жизнь, извлекая из окружающей среды необходимые вещества и обогащая ее продуктами жизнедеятельности и свободной энергией, неизбежно изменяла условия своего существования. Поэтому она должна была постоянно приспосабливаться к меняющимся условиям своего существования, которые сама же и изменяла с все увеличивающейся скоростью. Развитие биосферы было связано на этом этапе с усложнением биотического круговорота. Новые органические формы нередко могли существовать лишь на базе предшествующих. Эволюция биотического круговорота предстает прежде всего как прогрессирующая дифференциация форм жизни. При этом постоянно ускоряется темп эволюции в силу усложнения биотических взаимодействий, выступающих в роли факторов адаптивных преобразований.

Вопрос 2. Основные этапы эволюции биосферы

В связи с тем, что не все органическое вещество первичного бульона вошло в состав коацерватов традиционно предполагается, что протобионты были гетеротрофами. Однако принимая во внимание полифилетичность жизни и основную особенность биосферы как процесса синтеза и деструкции кажется более логичным предположить и наличие синтезирующих организмов.

В своем примитивном варианте фотосинтез не мог быть источником кислорода. В безкислородной среде современные цианобактерии используют сероводород при фиксации CO 2 (так же как и пурпурные бактерии). Можно предполагать, что это первичное свойство примитивных фототрофов. От сероводорода электрон отнять легче, чем от вода, однако регенерация сероводорода из сульфатов (SO 4 2-) требует наличия органических веществ. Следовательно, объем сульфат-зависимого фотосинтеза лимитировался массой накопленной в биосфере органики. Поэтому можно предполагать, что на этапе предшествовавшем возникновению воднозависимого фотосинтеза биосфера не смотря на наличие фотосинтетиков была анаэробной и биогеоценозы состояли из миксотрофных фотосинтезирующих продуцентов и сапрофагов, замыкавших цепь питания по сере и азоту (но не по углероду). Присутствие настоящих хищников в таких сообществах маловероятно, так как

1) в анаэробных условиях хищничество энергетически невыгодно,

2) особенно на фоне и так присутствующего в окружающей среде довольно большого количества органического вещества,

3) хищничество предполагает сложное строение, отсутствующее у прокариот (например, нет фагоцитоза).

Следующим этапом в развитии биосферы было возникновение организмов способных к фотолизу воды. Использование в фотосинтезе всегда недефицитной воды дало таким организмам и биосфере в целом больше выгод. Прокариотические биоценоза этого времени несомненно были водными и традиционно рассматривались как морские. Однако это, по всей видимости, не совсем так. Такое представление основано на предположении, что строение земной поверхности было принципиально тем же, что и сейчас. Однако более правдоподобна картина резко контрастного ландшафта, который состоял из почти вертикальных скал (которые слабо разрушались в частности по причине отсутствия наземной биоты) и почти горизонтальных равнин, простиравшихся на огромном протяжении и находящихся вблизи уровня моря. Приливные и штормовые волны могли проходить по этим равнинам на большие расстояния и береговая черта практически отсутствовала. Водорослево-бактериальные маты (строматолиты) могли занимать всю эту равнину, при этом они существовали и не в море и не на суше в их современном понимании, а в неких особых условиях, аналогов которым нет на современной Земле.

Водоросли активно фотосинтезируя создавали окислительные условия в ближайшем окружении. Из-за нерегулярной эрозии количество уходящего в осадки органического вещества должно было быть весьма велико, но многократная переработка осадков должна была приводить к их значительному окислению. При этом накопление кислорода в атмосфере шло весьма медленно.

Отсутствие рек, преобладание плащевого стока приводило к тому, что вода стекающая с материков была мутной. Мутность воды в прибрежной зоне затрудняла утилизацию минеральных веществ океаническим фитопланктоном из-за узости фотической зоны (рис. 2). В таких условиях весьма проблематичной выглядит возможность развития донной фауны. Питание организмов на этом этапе оставалось осмотическим. Казалось бы, что наиболее прогрессивным шагом при таком типе питания является дальнейшая миниатюризация жизни, однако мелкие организмы, лишенные способности активно передвигаться в окружающей среде быстро истощают биогены вокруг себя и оказываются в условиях пищевого дефицита. Для преодоления этого противоречия возможны два пути. Один реализовали строматолиты, зафиксировав себя в пространстве и представив среде двигаться относительно их. Второй путь - увеличение размеров тела. Первоначально его попытались реализовать прокариоты - объединившись в агрегаты, но наибольшего развития он достиг у эукариотических организмов.

Способность увеличивать размеры была реализована эукариотами в Вендском периоде, когда организмы отличались необыкновенно крупными размерами. Но они были низко разнообразны, по-видимому, низко специализированными по типу использования ресурсов и однотипны по всей Земле. Образование этих сообществ, состоявших из видов-генералистов, несомненно, явилось одним из важнейших биотических событий. Однако такое "лобовое" использование эукариотами своих преимуществ вскоре сменилось более совершенным формированием высокоразнообразных сообществ специалистов на каждый отдельный случай жизни. Процесс роста разнообразия значительно, а, возможно, и принципиально ускоряется в Кембрии. Это изменение совпадает с еще двумя биотическими событиями:

Распространением организмов с минеральным скелетом,

Появлением членистоногих, а среди них весьма совершенных фильтраторов, образующих фекальные пеллеты. Последствия появления совершенных фильтраторов вполне очевидны. Роль пеллетов известна гораздо хуже, хотя и не менее значима. В современных морях попадающий в них тонкий пеллитовый материал очень быстро отфильтровывается, упаковывается в фекальные пеллиты и отправляется на дно. Без пеллитового механизма мутность воды была бы несравненно большей. Органическое вещество довольно быстро оседает на дно, что способствует обогащению воды не израсходованным на его окисление кислородом, а донных осадков органическим детритом, последнее создает условия для развития илоедов. И действительно, в Кембрии наблюдается расцвет таких групп как трилобиты. Запасание органического вещества в осадке позволило сделать его переработку гораздо более равномерной и улучшить снабжение толщи воды кислородом.

Просветление и насыщение воды кислородом привело в Ордовике к освоению толщи морей жизнью.

В Мезозое формируется современный облик морских сообществ. Население этих биоценозов характеризуется увеличением роли нектона и илоедов, при сокращении роли потребителей придонной взвеси.

История развития жизни на суше, по-видимому, начинается с образования под водорослево-бактериальными матами примитивных почв, известных уже в докембрии. В верхнем Ордовике удалось найти почвы с ходами каких-то червеобразных животных. Однако трудно однозначно назвать такие сообщества собственно наземными. Невозможно отнести их и к континентальным водоемам, существование которых кажется весьма проблематичным до Девона, когда растения несколько снизили эрозию и стабилизировали береговую линию.

Возникновение наземных растений с жесткими вертикальными осями, появление камбиальной ткани и вторичной древесины, без которых рост таких растений не мог происходить, несомненно, оказались величайшими новообразованиями. Они изменили ситуацию сразу в нескольких направлениях.

(1) Появилась возможность резко увеличить интенсивность образования органического вещества, так как фотосинтезирующие структуры располагаются теперь в трехмерном пространстве, а не на плоскости.

(2) Вертикальное положение осей сделало растения устойчивыми к занесению смываемым мелкоземом, тем самым резко уменьшив потери органики из биогеоценозов.

(3) Обеспечение жесткости стволов требовало значительного количества древесины, дававшей после гибели растений большое количество детрита, который из-за медленного разложения приводил к стабилизации условий в биоценозе.

(4) Поддержание вертикального положения требовало развития достаточно мощной корневой системы, что повышало противоэрозионные свойства растительности. Можно видеть, что все эти изменения в общем приводили к стабилизации биогеоценозов. Одновременно эти процессы создавали преимущества для более сложных, долго живущих популяций организмов, несомненно способствуя прогрессивному развитию живой природы.

В Карбоне возникаю мощные лепидофильные леса. Характер роста лепидофитов с их очень поздним ветвлением предполагает высокий уровень отпада подроста, что должно было приводить к образованию мощной и высокоскважной подстилки и существенным потерям органики. Разнообразие и противоэрозионные свойства этих лесов еще были не велики. Произрастали они на тех же выровненных поверхностях, которые часто заливались водой. Большой отпад при высокой эрозии, обеспечивающей его быстрое захоронение, приводил к тому, что значительная часть органического углерода не окисляясь уходила из биогеоценоза м превращалась в запасы каменного угля.

Мезозойскую эру от Кайнозоя отделяет знаменитый Мел-Палеогеновый кризис, ранее привлекавший к себе внимание в связи с вымиранием динозавров, а в последнее время особенно с представлениями об "астероидной зиме" - резком похолодании из-за запыления атмосферы. Однако навряд ли это было причиной кризиса биот. Ко времени катастрофы органический мир уже давно был в кризисе. Главной причиной которого скорее всего было появление и распространение в Меловом периоде покрытосеменных растений. На изменение экологической роли покрытосеменных более всего повлияло широкое распространение у них энтомофилии, позволяющей образовывать леса с колоссальным видовым разнообразием. Можно отметить, что распространение энтомофилии явно коррелирует с разнообразием и устойчивостью лесных экосистем.

Еще большее значение экологической экспансии покрытосеменных имела их склонность давать за счет неотении травянистые формы, использовать вегетативное размножение и образовывать дерновины. Тем самым свойства покрытосеменных как пионерных растений, особенно при колонизации наклонных рыхлых субстратов и их противоэрозионные способности возросли многократно по сравнению с голосеменными. Эффективность сукцессионных систем по кондиционированию среды - предупреждение эрозии, совершенствование почвы как буфера против вымывания биогенов, перевод стока в преимущественно подпочвенный - привела к появлению новых типов ландшафтов с гораздо большей пестротой гидро- и педологических характеристик. Более всего регулирование стока воды и биогенов должно было сказаться на континентальных водоемах. Однако этот процесс затянулся на длительное время вплоть до распространения в Неогене злаковников и водоемов с пышным развитием погруженных некрофитов.

Вопрос 3. Прогноз возможного естественного развития биосферы

В течении последних трех миллиардов лет Солнечная система сделала не один оборот вокруг центра Галактики, проходя через различные ее области. Жизнь между тем продолжала развиваться. Значит ни один из сезонов галактического года не препятствует ее развитию. Нет оснований и в будущем ожидать каких-либо серьезных осложнений в функционировании биосферы при смене галактических сезонов.

Интенсивность солнечного излучения по данным современной астрономии, по-видимому, сохранится на уровне близком к современному не один миллиард лет. Многолетние флуктуации солнечной активности также, очевидно, не достигают критических величин.

Приливное трение будет замедлять вращение Земли вокруг оси, что приведет к увеличению продолжительности суток. Однако этот процесс очень медленный и живое вещество постепенно к нему адаптируется.

Снижение концентрации углекислого газа в атмосфере в результате вулканической деятельности и усилении фотосинтеза сопровождается понижением температуры поверхности Земли. Согласно гипотезе М.И. Будыко (1977) подобные процессы были главной причиной наступления ледниковых периодов в прошлом. Дальнейшее снижение концентрации CO 2 по его расчетам неизбежно должно привести к устойчивому режиму полного оледенения Земли.

Следствием интенсивного фотосинтеза является также исчерпание запасов CO 2 в атмосфере, сопровождающееся переводом углерода в труднодоступную форму углеродных месторождений (нефти, угли, карбонатные породы).

Развитие биосферы на нашей планете обязано маловероятному сочетанию благоприятных факторов как в начале формировании жизни, так и в течении последующих 3,5 млрд. лет. Временами интенсивность отдельных факторов окружающей среды достигала критических значений. Большая сложность биосферы, способность к саморегуляции обеспечивали возможность выходов из кризисов путем внутренних перестроек. Однако ее функционирование определяется деятельностью стихийных факторов, нет оснований рассчитывать, что биосфера и впредь будет развиваться только в направлении прогресса. Расчеты по исчерпанию CO 2 показали реальность этого процесса.

Вопрос 4. Концепция ноосферы

Качественно новый этап в развитии биосферы начался в конце Третичного периода в связи с появлением новой геологической и биотической силы - человеком.

К этому времени биотический круговорот достиг своего современного развития, став мощным фактором мегабиосферы. Сначала деятельность людей мало отличалась от деятельности иных животных. Беря у биосферы средства к существованию, люди отдавали ей то, что могли использовать другие организмы. Универсальная способность микроорганизмов производить разрушение почти любого органического вещества достаточно долго обеспечивало включение остатков человеческой деятельности в биотический круговорот.

Однако уже добывание огня выделило наших предков из ряда других животных. Значение этого приобретения заключалось не только в том, что с помощью огня человек защитил свое жилье от хищников, расселился в районы с более холодным климатом и пережил периоды оледенения. Научившись использовать огонь люди приобрели способность к полной деструкции органических остатков, то есть научились делать то, что до них делали лишь микроорганизмы. Умение с помощью огня минерализовать органические остатки позволило в дальнейшем вовлечь в круговорот даже те органические вещества которые слабо используются микроорганизмами. В результате внутри биотического круговорота обособляется антропогенный круговорот (рис. 1). Впервые в истории Земли появился вид способный не только создавать или разрушать органическое вещество, но делать это одновременно. Появились предпосылки к сознательному включению человеческой деятельности в биотический круговорот. В.И. Вернадский писал по этому поводу: "В геологической истории биосферы перед человечеством открывается огромное будущее, если оно поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление ".

Ускоряющееся развитие человеческого общества приводит к усилению роли человека в биосфере. Все более и более расширяется антропогенный круговорот веществ. Человечество в принципе уже перешагнуло за рамки даже абиотического земного круговорота. Оно включилось в космические процессы.

Появление человека означало принципиально новую форму воздействия жизни на геохимические циклы. Настало время разумного регулирования процессов в биосфере, так как целью человечества является неограниченное временем развитие общества.

Дальнейшую судьбу человечества величайшие умы общества связывают с ноосферой - новым этапом развития биосферы, в котором биохимические и биоценотические процессы находятся под антропогенным влиянием и в котором научная мысль и техническая оснащенность дают возможность контролировать, модифицировать и изменять эти процессы, то есть управлять ими (рис. 1).

Само понятие "ноосфера" было первоначально введено в науку французским философом Э. Леруа (1927) и получило развитие в работах В.И. Вернадского.

Черты современные ноосферы:

Трудовые процессы распространились на все компоненты биосферы и стали важнейшими факторами ее дальнейшего развития,

Наблюдается рост и социализация населения,

Современное развитие общества характеризуется разрушительной деятельностью,

Объем биогенного и антропогенного круговоротов становятся соизмеримыми,

Мощность антропогенного воздействия на биосферу возрастает быстрыми темпами,

В отдельных сообществах хозяйственная деятельность человека приводит к полной перестройке их структуры.

Список литературы

Голубец М.А. Актуальные вопросы экологии. Киев: Наук. Думка. 1982.

Камшилов М.М. Эволюция биосферы. М.: Наука. 1979. 256 с.

Колчинский Э.И. Эволюция биосферы. Л.: Наука. 1990.

Пономаренко А.Г. Основные события в эволюции биосферы // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. М.: Наука. 1993.

Биосфера является специфической оболочкой земного пространства, населенной живыми организмами. Биосфера распространяется на гидросферу, нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы. Несмотря на то, что в количественном соотношении живое вещество составляет всего одну десятимиллионную долю массы земной коры, в качественном отношении живое вещество является наиболее высокоорганизованной материей нашей планеты. Составные компоненты живых организмов – это элементы, которые широко распространены в природе. Живые существа избирательно поглощают их для построения собственных тканей.

Согласно данным разных источников биосфера появилась 3,5-4,5 млрд. лет назад. Большая доля утверждений и заключений относительно эволюции биосферы на Земле носят гипотетический характер. Первые научные теории по поводу зарождения жизни на нашей планете были созданы Опариным и Холдейном. По их мнению на начальных этапах геологической истории произошел абиогенный синтез, когда в первичном земном океане, богатом разнообразными простыми химическими соединениями, под действием различных факторов среды синтезировались более сложные органические вещества и биополимеры. Так появились первоначальные белки, из которых строились микроскопические живые организмы. У данной теории есть основной недостаток: нет доказательств, подтверждающих возможность абиогенного синтеза на Земле. Эта гипотеза противоречит многим законам физики и математики, а также геологическим данным. Поэтому большинство ученых придерживаются мнения, что живое может происходить только от живого. Однако не исключается версия, что абиогенный синтез произошел именно в условиях зарождающейся планеты при определенных воздействиях факторов окружающей среды, что сложно воспроизвести в лабораторных условиях.

По мнению Вернадского, жизнь – это вечная основа космоса, как энергия и материя. С учетом представлений о биосфере как о земном и космическом механизмах одновременно, Вернадский прослеживал связь эволюции биосферы с эволюцией космоса. Поэтому академик считал, что жизнь вечна, потому что космос вечный.

Отмечается тесная связь биосферы с гидросферой. На это указывает то, что большей частью любого живого организма является вода. К примеру, человек состоит из воды на 70%, а медуза – на 98%. Можно считать, что жизнь на нашей планете появилась с того момента, как на ней образовалась гидросфера, что произошло по геологическим данным практически с начала существования Земли. Многие свойства живых существ обусловлены именно наличием в их составе воды, которая сама по себе является феноменальным веществом, способным переходить из одного состояния в другое. Возможно, понятие о биосфере, предложенное некоторыми учеными, как о сверхорганизме, связано с основными свойствами воды.

Многие ученые и писателей-фантастов предполагают, что в космическом пространстве существуют не только белково-нуклеиново-водные формы жизни, но и другие варианты: плазмоиды, лавобы, радиобы, термофаги, водоробы.

В настоящее время большинством ученых признана теория, что жизнь на нашей планете возникла на самом раннем этапе ее существования от общегалактической земной системы.

Похожие материалы:

Эволюция биосферы – это история жизни на Земле. Наша Земля, по утверждениям ученых, возникла около 5 млрд. лет назад. За этот период времени она немало изменилась и прошла в своей истории путь от раскаленной массы до планеты, защищенной атмосферой, имеющей воду и населенной различными формами жизни, то есть обладающей биосферой.

Эволюция биосферы имеет основные этапы или эры: архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой. Катархей, что означает ниже или ранее древнего, этап существования планеты, имеет отношение только к истории планеты, так как в этот период жизни на Земле еще не было, она появилась позже – в архее или древнем.

Эра архея начинается тем, что появляются первые живые клетки. На этом этапе повествования об «эволюции биосферы», любознательный человек спросит: «Откуда появились? И чего это вдруг?». Такие вопросы будут возникать на все протяжение освещения этой темы. Но продолжим.

Временные периоды и эры

Первые живые клетки получили название – прокариоты, то есть клетки, которые не имеют ограниченных мембраной ядер. Это были простейшие организмы, способные к быстрому размножению. Они жили без кислорода и не могли синтезировать органическое вещество из неорганического. Легко приспосабливались к окружающей среде и ею же и питались. Сформулированный принцип Реди говорит о том, что в это время появляется непреодолимая граница между живым и неживым, хотя они взаимодействуют. Живое происходит только от живого. Опять вопрос: «Если живое происходило от живого и не могло переваривать неживое, то чем оно питалось? Неужели себе подобными?»

Далее происходит, по утверждению ученых, истощение питательной для этих клеток среды и они изменяются и начинают существовать за счет солнечной энергии и сами вырабатывать вещества, необходимые им же для жизни. Этот процесс получил название «Фотосинтез». Он является в эволюции биосферы главным фактором. С этого момента начинается формирование атмосферы Земли, а кислород становится главным условием для существования живых организмов. Постепенно формируется озоновый слой, и содержание кислорода в воздухе достигает привычных на сегодня 21%. То есть пока защитный слой не сформировался, устойчивость живых организмов была такой, что позволяло им существовать и в той среде. Тогда зачем ее менять? Или кислород был побочным эффектом жизнедеятельности, то есть ее отходами?

Так идет эволюция примерно 2 млрд. лет. А в протерозое, то есть 1,8 млрд. лет назад, появляются живые организмы с клетками, в которых явно выражено ядро. Еще через 800 млн. лет, эти организмы, названные эукариоты, разделились на растительные и животные клетки. Растительные продолжили функцию фотосинтеза, а животные начали «учиться» передвигаться.

900 млн. лет назад было положено начало эпохи полового размножения. Это приводит к видовому разнообразию и лучшей приспосабливаемости к условиям окружающей среды. Эволюционный процесс ускоряется.

Проходит около 100 млн. лет и, по мнению ученых, появляются первые многоклеточные организмы. Интересно, как до этого отличались одноклеточные? У многоклеточных организмов появляются органы и ткани.

Наступает эра палеозоя и ее первый этап – кембрий. В кембрийский период возникают практически все животные, в том числе существующие и сейчас. Это: моллюски, рачки, иглокожие, губки, археоциаты, плеченогие и трилобиты.

500 млн. лет назад появляются крупные плотоядные и небольшие позвоночные. Еще через 90 млн. лет они начинают заселять сушу. Живые организмы способные существовать на суше и в воде назвали двоякодышащими. Из них произошли земноводные и сухопутные. Это древние рептилии, схожие на современных ящериц. Появляются и первые насекомые. Еще 110 млн. лет проходит, и насекомые научились летать.

Мезозой. 230 млн. лет назад. Эволюция продолжается. У растений появляется корень, стебель, листья. Формируется система, обеспечивающая растение водой и питательными веществами. Меняются и способы размножения. Споры и семена становятся самыми пригодными для этих целей на суше. Начинаются отложения не переработанных органических отходов. Вместе с отложениями каменных углей, начинает высвобождаться дополнительный кислород.

В эру палеозоя, особенно в период девона и карбона, уровень растительного мира значительно превышал существующий. Леса представляли собой заросли из древовидный плауновых, гигантский хвощовых и различных папоротников. Фауна идет по пути совершенствования семян. Хозяева суши этого периода – рептилии, которые все дальше уходят от воды. Появляются плавающие, летающие и двигающиеся по суше. Они плотоядные и травоядные.

195 млн. лет назад – первые птицы и млекопитающие. Это: птеранодон, плезиозавр, мезозавр, бронтозавр, трицератопс и другие.

Кайнозой. 67 млн. лет назад. Мир млекопитающих, птиц, насекомых и растений огромен. В предыдущий период произошли значительные похолодания, которые внесли некоторые изменения в процесс размножения растений. Преимущества получили покрытосемянные.

8 млн. лет назад – период формирования современных существ и приматов.

Хотя процесс эволюции шел почти 4 млрд. лет, доклеточные живые организмы существуют и сегодня. Это вирусы и фаги. То есть одни доклеточные эволюционировали в человека, а другие остались, как были.

На сегодня фауна насчитывает порядка 1,2 млн. видов, а флора около 0,5 млн.

Как мы видим, каждая эра характеризуется своеобразием видов флоры и фауны. Причем виды, как правило, не переходят из одной эры в другую. Есть лишь некоторые сходства. Можно ли их считать наследованием или это совершенно иные формы жизни? Как один вид преобразовывался в другой и почему? Доказательств, то есть останков переходных форм, а они должны обязательно быть при эволюционных изменениях, нет и у палеонтологии. Во всяком случае, они широко неизвестны.

Ученые утверждают, что в процессе эволюции были существенные остановки развития. Чем является ее новая эра – эра социальной революции?

В развитии биосферы, биологическая эволюция определяется как процесс развития живой природы, проходящий естественным образом. При этом изменяются и преобразовываются как отдельные экосистемы, так и биосфера в целом. Доказательствами чего считают останки животных и растений, существовавших в прошлом, и следы их жизнедеятельности, найденные в процессе раскопок. Обнаружением и изучением таких ископаемых останков и следов занимается наука палеонтология. Она также пытается воссоздать или реконструировать внешний вид, особенности питания, поведения и размножения живых организмов прошлого.

Человек с древних времен волей-неволей сталкивался с останками древних животных и растений. Об этом свидетельствуют записи античных авторов: Ксенофона, Геродота, Аристотеля. Ученых эпохи Возрождения: Леонардо да Винчи, Георгия Агрикола, Джироламо Фракасторо. В XIX веке – это, конечно, Чарльз Дарвин, Жорж Кювье, основатель палеонтологии, а в XX – Владимир Ковалевский, Тейар де Шардена и В.И. Вернадский.

Новый этап эволюции

Именно В.И. Вернадский поддерживает термин «Ноосфера», то есть разумная сфера, данный да Шарденом и развивает и научно обосновывает это понятие. Он выделяет этапы эволюции биосферы. Их три: возникновение жизни и первичной биосферы, в котором главенствующее положение отведено химическим реакциям и климатическим изменениям. Следующий — второй этап – это появление новых и разнообразных одно- и многоклеточных организмов. Здесь главной является биологическая эволюция. И третий этап – появление человека и общества, которое начинает по-своему и в своих интересах воздействовать на биосферу, превращая ее в ноосферу или новое эволюционное состояние биосферы.

Жизнь на нашей планете зародилась примерно 3,5 млрд. лет назад и кратко эволюция биосферы представляла собой: появление жизни и постоянный процесс изменения ее форм и видов, вплоть до настоящего времени. После того как в эволюцию стал вмешиваться человек, какие новые виды и формы жизни появились? Наоборот, количество видов и число представителей этих видов стало сокращаться прогрессирующими темпами. И они такие, что новое эволюционное состояние биосферы будет ее последним этапом. Человек лишь пользуется тем, чтобыло создано до него. Просто степень этого использования становиться с развитием науки и технологий, все более глубокой. Единственным достижением человека можно считать его попытки расширить свое присутствие за пределами Земли и ее биосферы.

Изменения происходят под воздействием каких-то факторов, которые возникли и не дают системе существовать в привычной и удобной для нее манере. Что же это были за факторы? Почему процесс возникновения новых форм и видов ускоряется по мере приближения к нашему времени, а с началом нашей эры – разнообразие видов и их численность начинает сокращаться?

Как люди, которые до сих пор не могут определить возраст Туринской плащаницы, где речь идет о тысяче лет, с легкостью и убежденностью называют эры и их временные промежутки в миллионы лет? Как человек, который отстаивает такое происхождение жизни, после работы идет в церковь, обращается к религии и молится? Ведь церковь утверждает иное происхождение сущего. От кого же мы произошли? От вируса и обезьяны или это был промысел Божий? Достоверных доказательств нет ни у кого. Биосфера в своей истории прошла эволюцию, то есть была причинно-следственная связь, обуславливающая переход от одной стадии к другой или одна биосистема заканчивала свое существование и на ее место приходила другая, с предыдущей совершенно несвязанная?

Видео — Эволюция или 3 800 000 000 лет жизни наших предков за 45 минут