Вопрос 23. Эволюция экосферы

1. Движущая сила эволюции;

2. Этапы эволюции экосферы;

3. Главные закономерности эволюции организмов.

1. Высокая степень замкнутости биотического круговорота и биоло­гическая регуляция окружающей среды — закономерный ре­зультат эволюции экосферы. Согласно системообразующему прин­ципу динамические системы, как правило, эволюционируют в сторону усложнения структурной организации и возникнове­ния системной иерархии.

Первопричиной, источником движущей силы последовательных качественных изменений таких систем служит "накачка" энер­гии — проток энергии через систему и отбор наиболее эффек­тивных преобразователей энергии, вещества и информации. Важнейшим двигателем органической эволюции является непре­рывное, циклически воспроизводящееся противоречие между безграничной способностью организмов к размножению, орга­низуемой потоком солнечной энергии, и ограниченностью мате­риальных ресурсов.

2. Эволюция экосферы состоит из добиотической фазы, в ходе ко­торой химическая эволюция подготавливала возникновение жизни, и собственно биологической эволюции. Согласно сложив­шимся представлениям (Кальвин, 1971; Камшилов, 1979; Грант, 1980) последовательность основных этапов такова:

- добиотическая эволюция:

· образование планеты и ее атмосферы (около 4,5 млрд лет назад). Первичная атмосфера имела высокую температуру и была резко восстановительной;

· возникновение абиотического круговорота веществ в атмо­сфере за счет ее постепенного остывания и энергии солнеч­ного излучения. Появляются жидкая вода, водная миграция элементов и многофазные химические реакции в растворах;

· 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. Аккумуляция лучистой энергии в органических веществах в результате фотохимических реакций и образова­ние макроэргических соединений;

· возникновение круговорота органических соединений углерода, включающего реакции аккумуляции солнечной энергии и окислительно-восстановительные реакции, — зародыш био­тического круговорота экосферы. Дальнейшее усложнение органических веществ и появление устойчивых комплексов макромолекул, обладающих способностью к редупликации;

· возникновение молекулярных систем самовоспроизведения;

- биологическая эволюция:

· возникновение жизни (около 3,5 млрд лет назад). Структури­зация белков и нуклеиновых кислот с участием биомембран приводит к появлению вирусоподобных тел и первичных кле­ток, способных к делению. Возникает биотический круговорот и формируются экосферные функции живого вещества;

· развитие фотосинтеза и обусловленное им изменение соста­ва среды: биопродукция кислорода обуславливает постеленный переход к окислительной атмосфере. Ускоряется био­генная миграция элементов. Появление многоклеточных ор­ганизмов, наземных растений и животных приводит к даль­нейшему усложнению биотического круговорота;

· увеличение биологического многообразия и усложнение строения и функциональной организации живых существ и экосфе­ры в целом. Организмами заняты все экологические ниши на планете. Полностью сформировались средообразующая функция экосферы и биологический контроль ее гомеостаза. Преобразование среды вследствие деятельности организмов оказывает обратное действие на биоту и уравновешивается ее средорегулирующей функцией;

· появление человека — лидера эволюции.

3. В эволюционном процессе, основанном на свойствах самовос­произведения, изменчивости и наследственности организмов, различают микроэволюцию и макроэволюцию.

Микроэволюция протекает на уровне популяций, рас, подвидов и заключается в отборе мелких изменений организмов, наступаю­щих в результате случайных генетических отклонений — мута­ций и генетического дрейфа.

Макроэволюцией называют эволюционные процессы надвидового уровня, вызываемые значительными изменениями в экологической среде (на уровне больших экосистем и экосферы в целом). Эти изменения бросают "вызов" многочисленным видам организ­мов, которые оказываются (обычно в точке бифуркации) перед выбором: принять вызов, измениться и приспособиться или погибнуть. Возникает вспышка видообразования, эволюцион­ный скачок, приводящий к появлению совершенно новых форм организмов. Отбор в этих условиях играет преимуществен­но нормализующую и стабилизирующую роль, закрепляя вы­живание немногих уцелевших лидеров эволюции.

Главный критерий эволюции: закрепление эволюционных из­менений видов животных и растений происходит только тогда, когда они способствуют лучшему размножению этих видов.

Закон необратимости эволюции: эволюция необратима: орга­низм, популяция, вид не могут вернуться к прежнему состоя­нию, уже осуществленному в предыдущих поколениях.

Закон ненаследуемости приобретенных признаков: никакие био­логические изменения в строении и функциях, приобретенные в течение жизни растения, животного или человека, их потом­кам не передаются.

Правило прерывистого равновесия: эволюция не представляет собой непрерывный монотонный процесс, а состоит из чере­дования длительных периодов преобладания микроэволюци­онных процессов и скачкообразных макроэволюционных из­менений.

Правило ускорения эволюции: с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают.

Эти законы и правила всецело относятся к биологической и от­части к надбиологической эволюции человека.

По М.М. Камшилову (1979):

• в большом абиотическом круговороте веществ возник биотиче­ский круговорот, образовалась биосфера;

• по мере развития жизни биосфера расширяется;

• в биосфере появилось человеческое общество;

• человеческое общество стало поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственно из абиотиче­ской среды;

• биосфера, превратившаяся в ноосферу, стала развиваться под кон­тролем разумной человеческой деятельности (ноогенез).

Управление взаимными отношениями человеческого общества и природы осуществляется с помощью ноогеники. Жизнь, раз­виваясь, все полнее осваивает вещество, энергию и потенциал информации живой природы, распространяясь за пределы Земли.

Дата добавления: 2014-01-03