Первый этап эволюции биосферы - зарождение жизни

Учение об эволюции

Основные этапы эволюции биосферы

Лекция 5

План.

1. Учение об эволюции.

2. Первый этап эволюции биосферы - зарождение жизни.

3. Второй этап эволюции биосферы – развитие жизни на Земле.

4. Современный этап эволюции биосферы –период ноогенеза.

Эволюционное учение представляет собой фундамен­тальное научное обобщение. Более ста лет оно оказы­вает решающее влияние на состояние и развитие всех отраслей естествознания. Под эволюцией понимают нео­братимый, постепенный, закономерный процесс исто­рического развития природы (филогенез). Эволюция заключается в возникновении и преобразованиях био­сферы, в образовании приспособлений, возникновении и исчезновении биологических видов. В результате био­логической эволюции на Земле сложились предпосыл­ки к появлению социального существа — человека. В основе эволюции биосферы лежит зарождение и развитие жизни на планете.

Жизнь зародилась на Земле свыше 4 млрд лет назад в условиях низкой концентрации кислорода в окружа­ющей среде. Первыми живыми существами были ана­эробы, которые получали энергию путем брожения. Так как брожение представляет собой относительно мало­продуктивный способ энергообеспечения, примитивная жизнь не могла эволюционировать далее однокле­точной формы организации. Питание таких примитив­ных организмов зависело от опускавшихся на дно водоемов органических веществ, синтезируемых в повер­хностных слоях воды абиогенным путем. Недостаток органических веществ создал явление отбора, приведшее к возникновению фотосинтеза. С появлением фотосинтеза, а следовательно, и свобод­ного кислорода в окружающей среде, стал возможен кислородный путь расщепления и получения энергии, который почти в 20 раз эффективнее бескислородно­го. Прогрессивное увеличение количества кислорода в воде вследствие деятельности фотосинтезирующих организмов и его диффузия в атмосферу вызвали из­менения в химическом составе оболочек Земли, и прежде всего атмосферы, что, в свою очередь, сделало возможным быстрое распространение жизни по пла­нете и появление более сложно организованных жиз­ненных форм.

2. Второй этап эволюции биосферы – развитие жизни на Земле

По мере увеличения содержания кис­лорода в атмосфере формируется достаточно мощный слой озона, который защищает поверхность земли от проникновения жесткого ультрафиолетового и косми­ческого излучения. В таких условиях жизнь смогла продвинуться к поверхности моря. Развитие механиз­ма аэробного дыхания сделало возможным появление многоклеточных организмов. Первые такие организ­мы появились только после того, как концентрация кислорода в атмосфере планеты достигла приблизи­тельно 3%, что произошло около 600 млн лет назад (начало кембрийского периода).

Благодаря возможности фотосинтезирующих морс­ких организмов продуцировать такое количество кис­лорода, которое превышало потребности в нем обита­телей планеты того времени, стало возможным воз­никновение организмов более высокой структурно-фи­зиологической организации. Повышение структурно-функциональной организации позволило живым орга­низмам занять разные среды обитания, причем рассе­ление произошло за сравнительно короткое время. В течение палеозойской эры жизнь не только заняла все моря, но и вышла на сушу. Появление и развитие зеленых растений обеспечило образование больших ко­личеств кислорода и органических веществ, что со­здало благоприятные условия для последующей про­грессивной эволюции биосферы.

В середине палеозоя темпы потребления кислорода живыми организмами, расход его в абиотических про­цессах и темпы его образования сравнялись. Содер­жание кислорода в атмосфере, начиная с этого перио­да в истории Земли, стабилизировалось на уровне при­мерно около 20%.

Таким образом, эволюция органического мира прошла несколько этапов. Первый из них — возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом, второй — ус­ложнение структуры биотического компонента био­сферы в результате появления многоклеточных орга­низмов. Эти два этапа, осуществляющиеся в соответ­ствии с чисто биологическими закономерностями жиз­недеятельности и развития, могут быть объединены в период биогенеза.

3. Современный этап эволюции биосферы – период ноогенеза

С появлением человеческого общества в развитии биосферы начался переход от биогенеза, обусловлива­емого факторами биологической эволюции, к ноогенезу — развитию и преобразованию биосферы под вли­янием человеческой деятельности.

В настоящее время наиболее актуальным становит­ся разработанное В.И. Вернадским учение о биосфере и неизбежности ее эволюционного превращения в прин­ципиально измененную оболочку земли, управляемую коллективным разумом человечества — ноосферу.

Третий этап связан с появлением человеческого об­щества. На этом этапе эволюция происходит под определяющим воздействием челове­ческого сознания людей, что переводит биосферу на новый этап эволюции — период ноогенеза.

Понятие ноосферы было введено в науку в 1927 г. французским философом Э. Леруа, который подразу­мевал под этим современную геологическую стадию развития биосферы, оболочку Земли, включающую че­ловеческое общество с его индустрией, языком и дру­гими атрибутами разумной деятельности.

Ноосфера (от греч. «nooc» – разум, «sphaira» – шар). Обосновал и развил учение о ноосфере В.И. Вернадский (1944). По этому поводу он писал: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой».

Таким образом, ноосфера - это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития.

На новую, более высокую ступень идеи системного подхода по­ставлены в учении В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере, где научному познанию предложен новый тип объектов — гло­бальные системы. Такой глобальной экосистемой и является биосфера, объединяющая на основе иерархического принципа все экосистемы Земли более низких уровней.

В.И. Вер­надский развивал материалистическое представление о ноосфере, понимая под ноосферой не нечто внешнее по отношению к биосфере, а новый этап в ее разви­тии, заключающийся в разумном регулировании от­ношений человека и природы. Развивая учение о био­сфере, необходимо придавать понятию ноосферы глу­боко научное содержание, которое должно учитывать­ся в процессе перестройки среды и общества. В этом отношении ноосферу следует рассматривать как выс­шую стадию развития биосферы, связанную с появле­нием и развитием в ней человеческого общества, ко­торое, познавая законы природы и развивая технику до самого высокого уровня ее возможностей, стано­вится крупной планетарной силой, превышающей по своим масштабам все известные геологические про­цессы вместе взятые. При этом человечество оказы­вает решающее влияние на протекание всех процес­сов в биосфере, глубоко изменяя ее своим трудом.

Взаимодействие первобытного человека с биосферой ничем не отличалось от аналогичного взаимодействия обычного гетеротрофного организма. Однако постепен­но, но с заметным ускорением, круг используемых че­ловеком природных ресурсов расширился, параллель­но с развитием функций головного мозга и с измене­нием качества жизни. В ходе человеческой истории возникают различные цивилизации, государства, скла­дываются новые экономические отношения, возника­ет наука, культура, искусство и различные религии. Однако до середины XIX века все страны входят еще в единую аграрную цивилизацию, которая принципиаль­но не изменила общий биогеохимический круговорот на нашей планете. Деятельность человека в условиях аграрной цивилизации существенно не влияла на кру­говорот веществ и поток энергии в биосфере.

Однако во второй половине XIX века начинается ин­тенсивный рост промышленности, железнодорожного транспорта, возрастает потребление ископаемого топ­лива и, соответственно, человек все в большей мере вмешивается в круговорот вещества в биосфере. Од­ним из неблагоприятных факторов оказывается появ­ление в большом количестве отходов промышленнос­ти, которые не разрушаются в ходе природных про­цессов, а нарушают естественный биогеохимический круговорот. Деструктивная деятельность микроорганиз­мов затрудняется ядовитыми токсическими вещества­ми, как прямыми, так и сопутствующими продуктам промышленного производства. На окисление промыш­ленных выбросов расходуется кислород биосферы, при этом затрудняются и нарушаются процессы естествен­ного самоочищения гидросферы и литосферы.

Количество энергии, получаемое за счет ископаемо­го топлива, возрастает (нефть, газ, уголь). Из недр Земли во все возрастающем количестве извлекаются различные полезные ископаемые. Человек становится реша­ющей геологической силой в преобразовании биосфе­ры. Высокого уровня достигает наука, ее достижения используются в разных областях человеческой деятель­ности, в том числе и в деле преобразования природы.

Оценивая роль человеческого разума и научной мыс­ли как планетарного явления, можно сказать, что, по мнению В.И. Вернадского, «... ход научного творче­ства является той силой, которой человек меняет био­сферу. Изменение биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли. Изменение био­сферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс».

В связи с развитием производительных сил возни­кают качественно новые круговороты вещества в био­сфере, которые составляют основные признаки пре­вращения ее в ноосферу:

• возрастание механически извлекаемого материа­ла земной коры, рост разработки месторождений по­лезных ископаемых;

• происходит массовое потребление (сжигание) про­дуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох;

• процессы антропогенеза приводят к рассеиванию энергии, а не к ее накоплению, что было характерно для биосферы до появления человека;

• в биосфере в массовом количестве появляются (со­здаются) вещества, ранее в ней отсутствовавшие, в том числе металлы;

• в связи с развитием ядерной технологии и ядер­ной энергетики, в биосфере появляются, хотя и в нич­тожном количестве, трансурановые элементы; совер­шается освоение ядерной энергии, которое позволит снизить добычу горючих ископаемых;

• ноосфера выходит за пределы Земли в связи с научно-техническим прогрессом и освоением косми­ческого пространства.

По мнению многих ученых, ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы.

Контрольные вопросы:

1. Каковы этапы эволюционного развития биосферы?

2. Когда начался переход от биогенеза к ноогенезу в эволюции биосферы?

3. Ноосфера - как высшая стадия развития биосферы.

Литература

1. Н.В. Гусакова. Химия окружающей среды. – Ростов н/Дону: Феникс, 2004.- 192 с., стр. 3-31.

2. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Экология. – Ростов н/Дону: Феникс, 2003.- 576 с.

3. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Экология в вопросах и ответах. – Ростов н/Дону: Феникс, 2002.- 384 с.

Дата добавления: 2014-01-07