Вопрос №42: Основные гипотезы происхождения жизни на планете. Гипотеза абиогенного синтеза

Вопрос №41:Глобальные проблемы человечества (парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди, деградация почв, сокращение биоразнообразия …) и пути их решения. Концепция устойчивого развития.

Экологические проблемы современности по своим масштабам могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения неодинаковых средств решения и различных по характеру научных разработок.

Озоновые дыры

Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли.

Истощение озонового слоя взволновало не только ученых, но и правительства многих стран. Начались поиски причин. Сначала подозрение пало на хлор- и фторуглеводороды, употребляемые в холодильных установках, так называемые фреоны. Они действительно легко окисляются озоном, тем самым уничтожая его. Были выделены крупные суммы на поиски их заменителей. Однако холодильные установки применяются преимущественно в странах с теплым и жарким климатом, а озоновые дыры почему-то наиболее ярко проявляются в полярных областях. Это вызвало недоумение. Потом было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников.

Парниковый эффект (оранжерейный эффект) атмосферы, свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землёй. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью, так как альбедо земной поверхности в общем мало. Нагреваясь за счёт поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, прозрачность атмосферы для которого мала и которое почти полностью поглощается в атмосфере. Благодаря П. э. при ясном небе только 10—20% земного излучения может, проникая сквозь атмосферу, уходить в космическое пространство.

По мнению экспертов, стратегия борьбы с усилением парникового эффекта должна заключаться в принятии следующих мер:

• Сокращение использования ископаемых источников энергии: угля, нефти и газа;

• Более эффективное использование энергии;

• Широкое внедрение энергосберегающих технологий;

• Широкое применение альтернативной энергетики (использование возобновляемых источников энергии);

• Развитие новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий, в частности – применение хладагентов и вспенивателей с низким (нулевым) потенциалом глобального потепления;

• Борьба с лесными пожарами, восстановление лесов – природных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Однако даже полномасштабная реализация всех этих мер по предотвращению усиления парникового эффекта вряд ли сможет полностью компенсировать вред, наносимый природе в результате антропогенного воздействия, поэтому речь в любом случае может идти лишь о минимизации последствий. Вот почему перечисленные действия необходимо предпринимать комплексно и на глобальном уровне.

ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЫ

устойчивое ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты, а также снижение ее плодородия в результате воздействия природных или антропогенных факторов. Д.п. может быть разделена на физическую (ухудшение гидрофизических свойств почвы, нарушение почвенного профиля), химическую (ухудшение химических свойств почвы, истощение запасов питательных элементов, вторичное засоление, вторичное осолонцевание, загрязнение ксенобиотиками) и биологическую (снижение видового разнообразия, нарушение оптимального соотношения различных видов почвенной мезофауны и микроорганизмов, загрязнение почвы патогенными и др. не свойственными ей микроорганизмами, ухудшение санитарно-эпидемиологических показателей и др.). Причиной Д.п. являются с.-х. деятельность, перевыпас, сведение лесов и др.

"Кислотный дождь" - широко распространённый термин, обозначающий явление выпадения осадков, содержащих смесь влаги и мельчайших частиц оксида азота и оксида серы в концентрациях, превышающих нормальный природный фон. Источниками возникновения кислотных дождей являются как природные процессы (вулканическая деятельность, гниение растительных остатков), так и деятельность человека, в первую очередь выбросы диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NO, NO2, N2O3) при сжигании ископаемого и моторного топлива

После попадания в атмосферу вредные выбросы могут возвращаться в окружающую среду в разных видах. Если кислотные соединения, растворённые в воздухе, попадают в районы с атмосферой насыщенной влагой, то кислоты могут выпасть на землю в виде дождя, снега, тумана, росы. Так как вода, содержащая кислоты попадает на растительность и на землю, она причиняет вред большому количеству животных и растений. Сила воздействия такого дождя зависит от нескольких факторов, в первую очередь от вида и концентрации растворённых в воде веществ, а так же от типов рыб, деревьев и других живых организмов, связанных с водой.

В районах, где погода сухая кислотные элементы могут превращаться в смог или пылевые выбросы, а затем выпадать на землю в виде сухих пылевых осадков, попадая (в том числе) на поля, здания, жилые дома, автомобили, деревья и т.д. Сухие пылевые отложения, газы и частицы согут быть смыты с поверхностей во время гроз, после чего они вместе с водой стекают на землю, при чём концентрация кислот в таких смывах становится гораздо выше. Почти половина всех кислотообразующих соединений выпадает на землю в виде сухих частиц.

Как бороться с кислотными дождями?

Бороться с самими осадками практически невозможно. Выпадая на огромных территориях, кислотные дожди наносят значительный ущерб, и конструктивного решения этой проблемы нет.

Другое дело, что в случае с кислотными дождями критически необходимо бороться не с последствиями, а с причинами такого явления. Поиск альтернативных источников добычи энергии, экологически безопасный автотранспорт, новые технологии производства и технологии очистки выбросов в атмосферу – неполный список того, чем обязано озаботиться человечество, чтоб последствия не приобрели катастрофический характер.

Существуют следующие пять основных групп теорий о происхождении жизни.

Креационизм, утверждающий, что жизнь была создана сверхъестественным существом (Богом, космическим разумом и т.п.), к этому направлению примыкают теологи и философы-идеалисты. Этот процесс был произведен один раз, больше он не повторится и поэтому не доступен экспериментальной проверке. Поэтому эту теорию обычно выносят за рамки научного исследования.

Остальные направления материалистичны.

Теория самопроизвольного зарождения - жизнь самозарождается при создании для этого подходящих условий, и это на протяжении всей истории Земли на ней происходило неоднократно, однако попытки создания жизни в искусственных лабораторных условиях (в «пробирке») химическим путем пока не удались.

Теория стационарного состояния. Жизнь существовала всегда, и только изменялись ее формы.

Теория панспермии. Жизнь на Землю была занесена из космоса, поскольку в нем зародыши жизни и белковые элементы непрерывно переносятся с планеты на планету (основание – найденные на метеоритах органические соединения).

Теория биохимической революции - жизнь произошла естественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов (примыкает ко второй группе теорий).

Последняя группа теорий в настоящее время является господствующей. Согласно ней биологической эволюции предшествовала длительная химическая эволюция – возникновение все более сложных химических соединений.

Теория абиогенного происхождения жизни

Пожалуй, первая научная, хорошо продуманная теория происхождения жизни абиогенным путем была предложена биохимиком А.И. Опариным еще в 20-х годах прошлого века и дополненная Дж. Холдейном. Теория базировалась на представлении, что все начиналось с белков, и на возможности в определенных условиях спонтанного химического синтеза мономеров белков - аминокислот и белковоподобных полимеров (полипептидов) абиогенным путем. Публикация теории стимулировала многочисленные эксперименты в ряде лабораторий мира, показавшие реальность такого синтеза в искусственных условиях. Теория быстро стала общепринятой и необыкновенно популярной.

Основным ее постулатом было то, что спонтанно возникавшие в первичном «бульоне» белковоподобные соединения объединялись в коацерватные капли - обособленные коллоидные системы (золи), плавающие в более разбавленном водном растворе. Это давало главную предпосылку возникновения организмов - обособление некой биохимической системы от окружающей среды, ее компартментализацию. Так как некоторые белковоподобные соединения коацерватных капель могли обладать каталитической активностью, то появлялась возможность прохождения биохимических реакций синтеза внутри капель - возникало подобие ассимиляции, а значит, роста коацервата с последующим его распадом на части - размножением. Ассимилирующий, растущий и размножающийся делением коацерват рассматривался как прообраз живой клетки.

У теории Опарина-Холдейна имеются существенные недостатки – она не объясняла механизма возникновения из коацерватов полноценной клетки и способности к самовоспроизведению. Существует и ряд других проблем – каким образом аминокислоты без участия ферментов могли образовать белковые структуры, как образовались первые ферменты и т.д. Для объяснения этих моментов теория модифицировалась, и этот процесс продолжается до сегодняшнего дня.

По господствующим современным представлениям, образованию белков предшествовало образование РНК. Нуклеиновые кислоты являются единственным типом биологических полимеров, макромолекулярная структура которых, благодаря принципу комплементарности при синтезе новых цепей, обеспечивает возможность копирования собственной линейной последовательности мономерных звеньев, другими словами, возможность воспроизведения (репликации) полимера, его микроструктуры. Поэтому только нуклеиновые кислоты, но не белки, могут быть генетическим материалом, то есть воспроизводимыми молекулами, повторяющими свою специфическую микроструктуру в поколениях.

Дата добавления: 2015-04-24