Материалы / Концепции современного естествознания / Сущность и происхождение жизни

Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе.

Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни: креационизм - сотворение жизни Богом; концепция самопроизвольного зарождения из неживого вещества; концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда и концепция внеземного происхождения жизни в результате развития физических и химических процессов.

Концепция креационизма, по существу, научной не является, поскольку она возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог. Тем самым практически снимается вопрос о научном решении проблемы происхождения и сущности жизни. Тем не менее, эта концепция продолжала и продолжает пользоваться довольно большой популярностью.

Остальные концепции появляются позже, но вплоть до XIX века ни одна из них не смогла сформировать единую биологическую картину мира и тем самым дать приемлемое объяснение происхождению жизни.

В XIX веке в биологии возникли концепции механистического материализма и витализма

- вершина биологии того времени, между которыми началась ожесточенная борьба идей о происхождении и сущности жизни. Механистический материализм

не признавал качественной специфики живых организмов и представлял жизненные процессы как результат действия химических и физических процессов. Противоположной точкой зрения стал витализм

(от лат. vitalis - жизненный), который объяснял качественное отличие живого от неживого наличием в живых организмах особой «жизненной силы», отсутствующей в неживых предметах и не подчиняющейся физическим законам.

в 60-е годы XIX века в развернувшейся между Ф.А. Пуше и Л. Пастером дискуссии, потребовавшей экспериментальных исследований, удалось строго научно обосновать несостоятельность этой концепции. Опыты Пастера продемонстрировали, что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда были ранее занесены их зародыши.

В 1908 г. шведский химик Сванте Аррениус поддержал гипотезу происхождения жизни из космоса. Он высказал мысль, что жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космоса попали зародыши жизни.

Таким образом, на протяжении веков менялись взгляды на эту проблему, но наука все еще далека от ее решения. Как и сто, и двести лет назад, сегодня продолжаются споры о сущности жизни: является ли она просто чрезвычайно упорядоченным состоянием обычных атомов и молекул, из которых состоит «живое вещество», или существуют пока не открытые элементарные «частицы жизни», переводящие обычные химические и физические вещества в живое состояние. Веских доказательств и аргументов в пользу справедливости той или иной точки зрения нет, и выбор позиции определяется внутренними убеждениями каждого участника спора.

 

Концепция уровней биологических структур и организация живых систем

 

Автор Сергей

09.01.2008 г.

Придерживаясь принципов системного подхода, будем рассматривать разнообразие форм и явлений живой природы также с точки зрения уровня определяющих их биологических структур. Хотя подобное изучение и не следует тому историческому пути, каким развивалась биология, но оно даст возможность теоретически представить, как могли возникнуть первые живые системы на Земле и как происходил процесс эволюции от простейших и менее организованных систем к системам более сложным и высокоорганизованным. Исторически биология развивалась как описательная наука о многообразных формах и видах растительного и животного царства. Поэтому важнейшее место в ней заняли методы описания, анализа, систематизации и классификации огромного эмпирического материала, накопленного натуралистами. Первые классификации, наиболее известной из которых была система растений К. Линнея (1707—1778), а также классификация животных Ж. Бюффона (1707—1788), носили в значительной мере искусственный характер, поскольку не учитывали происхождения и развития живых организмов. Тем не менее они способствовали объединению всего известного биологического знания, его анализу и исследованию причин и факторов происхождения и эволюции живых систем. Без такого исследования невозможно было бы, во-первых, перейти на новый уровень познания, когда объектами изучения биологов стали живые структуры сначала на клеточном, а затем и на молекулярном уровне. Во-вторых, обобщение и систематизация знаний об отдельных видах и родах растений и животных требовали перехода от искусственных классификаций к классификациям естественным, где их основой должен стать принцип генезиса, происхождения новых видов, а следовательно, разработка теории эволюции. Такие попытки создания естественной классификации, опирающиеся на весьма несовершенные еще принципы эволюции, предпринимались Ж.Б. Ламарком (1744—1829) и Э.Ж. Сент-Илером (1772—1844). Не подлежит сомнению, что они послужили важной вехой на пути создания Ч. Дарвином (1809—1882) первой научной теории эволюции растений и животных. В-третьих, именно традиционная, описательная или эмпирическая биология послужила тем фундаментом, на основе которого сформировался целостный взгляд на многообразный, но в то же время единый мир живых существ. Дальнейший, теоретический шаг в понимании неизбежно связан с анализом непосредственно данной живой системы, ее расчленением на отдельные подсистемы и элементы, изучением структуры системы, выявлением различных структурных уровней организации живых систем.

 

Концепция биосферы и экология
В 1875 году Эдуард Зюсс – известный австрийский геолог, впервые применил термин «биосфера», который был использован автором и другими учеными только в специальной (геологической и географической) литературе, ввиду того, что данный термин не имел определения. В 1926 году в Ленинграде вышла книга выдающегося русского ученого В.И.Вернадского «Биосфера», в которой дано представление о биосфере Земли как о планетарной оболочке, наполненной, преобразованной и постоянно меняющейся за счет жизнедеятельности организмов, обитающих на планете.

^ 1. Биосфера, ее структура и функции. Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода (гидросфера), нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами (литосфера). Живые организмы и среда их обитания непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Биосфера представляет собой глобальную природную суперсистему, которая в свою очередь состоит из множества подсистем. Эволюция биосферы обусловлена тремя группами факторов: развитием нашей планеты, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Одним из первых учение о биосфере стал создавать и разрабатывать русский ученый В.И.Вернадский. По мнению Вернадского кроме самого живого вещества в состав биосферы входят все продукты его жизнедеятельности, выработанные за время существования последнего. Живое вещество выполняет ведущие функции в формировании земной коры, то есть оно служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое. Живые организмы в пределах биосферы распределены неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана. В.И.Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки и сгущения жизни.

Жизненные пленки существуют в океане (планктонная и придонная) и на суше (наземная и почвенная). Планктонная пленка лежит на границе атмосферы и гидросферы, а донная – на границе гидросферы и литосферы. Верхняя пленка на суше (наземная) расположена на границе атмосферы и литосферы, а почвенная – в литосфере.

Сгущения жизни в океане различают трех типов: прибрежные, саргассовые и рифовые. Сгущения жизни на суше представлены береговыми, пойменными и тропическими формами.

Вся остальная часть биосферы является зоной разряжения живого вещества. Масса живого вещества очень мала по сравнению с массой неживого вещества и составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы. В то же время живое вещество играет главенствующую роль в геохимических процессах. Живое вещество в биосфере выполняет следующие важные функции:

 

1. 
   Энергетическую функцию – поглощение солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.
2. 
   Концентрационную функцию – избирательное накопление определенных химических веществ.
3. 
   Средообразующую функцию – преобразование физико-химических параметров среды.
4. 
   Транспортную функцию – перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.
5. 
   Деструктивную функцию – минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов в биосфере в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии.

^ Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, литосферой, гидросферой и живыми организмами. Динамическая гармония биосферы достигается уравновешиванием ее подсистем, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, путем взаимного приспособления. Коэволюция, или взаимное приспособление, обеспечивает условия взаимного сосуществования и повышения устойчивости живой системы. Идея коэволюции является новой перспективной идеей естественных и социальных наук. Ведь в приспособлении друг к другу (как в природе, так и в обществе) решающую роль играет не борьба за существование, а взаимопомощь, согласованность и сотрудничество.

^ 2. Человек и биосфера. Современная биосфера сложилась в результате длительного эволюционного процесса живого и косного вещества нашей планеты. Роль человека в развитии биосферы определяется его биосоциальной природой. Существование человека как гетеротрофного организма зависит от наличия органической пищи, воздуха, воды и т.д. В то же время человек обладает разумом, способностью к труду, творческой деятельностью, производственными отношениями. На ранних этапах существования человека его деятельность не нарушала равновесия в биосфере. Постепенно деятельность человека стала не просто приспособлением к условиям среды, но приобрела разумный целенаправленный характер, изменяя окружающую природу. Деятельность человека стала мощным экологическим фактором, нарушающим равновесие в биосфере. В результате этой деятельности происходят изменения климата, ландшафтов, состава атмосферы, видового и численного состава живых существ. То есть человек создает техносферу, которая не составляет целостную систему с биосферой. Деятельность человека представляет угрозу для экологического равновесия, для существования биосферы. Выходом из экологического кризиса должно стать создание на Земле ноосферы. Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, когда преобразующая деятельность человека основывается на научном понимании естественных и социальных процессов с учетом общих законов развития природы. Термин «ноосфера» переводится буквально как сфера разума. Впервые его ввел в научный оборот Э.Леруа в 1927 году. Вместе с П.Тейяром де Шарденом он рассматривал ноосферу как некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю. Учение о ноосфере было разработано В.И.Вернадским. Важным в учении В.И.вернадского о ноосфере было то, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении проблем глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. Стержнем учения Вернадского о ноосфере была мысль о том, что человек несет прямую ответственность за эволюцию планеты.

В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих: человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Гармоничная взаимосвязь всех этих составляющих есть основа устойчивого существования и развития ноосферы.

Идеи В.И.Вернадского нашли отражение в современной концепции устойчивого развития. Устойчивое развитие предполагает установление баланса между потреблением и воспроизводством природных ресурсов, обеспечение устойчивого роста благосостояния, социальной защищенности и возможности гармоничного развития личности. Устойчивое развитие – это поступательное движение темпов экономического роста, при котором давление на окружающую среду компенсируется восстановлением ее свойств.

Эволюция органического мира

Ход развития органического мира на земле восстанавливается исследователями по данным палеонтологии, а также по данным накопленных морфологических и эмбриологических материалов. По установленным данным наша планета образовалась менее 7 млрд. лет назад.

Промежуток времени существования нашей планеты подразделяют на эры. Эры дополнительно подразделяют на периоды. На каждом этапе своего развития в органической жизни на Земле происходили определенные изменения.

Догеологическая эра

В этот период происходило формирование нашей планеты. Началось формирование около 7 млрд. лет назад, продолжалось менее 3 млрд. лет. В период зарождения и формирования планеты жизнь на Земле отсутствовала.

Архейская эра

В этот период на нашей планете в водной толще первых морей зародилась жизнь. К концу этой эры жизнь на Земле существовала в виде достаточно примитивных форм: одноклеточных бактерий и водорослей и лишь небольшим числом многоклеточных.

Эволюция органического мира на этом этапе претерпела сравнительно незначительные изменения. В эту эру произошло разделение на ветви развития животного и растительного мира, которые имели до этого общего прародителя – одноклеточных жгутиковых организмов.

Разделение произошло на почве питания. Первичные животные остались гетеротрофными организмами, а водоросли в своем развитии приобрели способности к фотосинтезу и стали автотрофными организмами.

Протерозойская эра

По своей продолжительности считается одной из самых длительных. В эту эру появились новые виды водорослей, которые постепенно стали исходными для всех групп растений.

Массовое размножение этих видов водорослей в эту эру способствовало накоплению кислорода на планете, что сыграло решающую роль в ходе эволюции животного мира.

Эволюция органического мира на планете получила мощный толчок к своему развитию. Животный мир в ту эру прошел в своем развитии большой путь. На этом пути возникли новые типы червей и моллюсков. В конце протерозойской эры появились простейшие членистоногие и бесчерепные хордовые. Основные формы жизни в этот период существовали только в воде.

Палеозойская эра

В эту эру происходили крупные события в развитии органического мира. Главным из них является выход растений и животных на сушу. Первыми на суше оказались бактерии, водоросли и низшие формы грибов.

С их появлением на суше начались почвообразовательные процессы на планете. Достигнув своего зенита в каменноугольный период, земноводные вынуждены были уступить место на суше пресмыкающимся.

Наиболее интенсивное развитие пресмыкающихся наблюдалось в пермском периоде палеозойской эры. Эволюция органического мира в период этой эры

заключалась в том, что растения прошли путь от водорослей до голосеменных, а позвоночные животные от простейших хордовых до пресмыкающихся, находящихся как на суше.

Получила свое развитие и одна из ветвей беспозвоночных животных. В своем развитии она прошла путь от простейших морских членистоногих до летающих насекомых.

Мезозойская эра

По своему временному периоду была наполовину короче палеозойской. Развитие органического мира в эту эру происходило более быстрыми темпами.

В триасовый период среди голосеменных растений появились хвойные растения. В юрский период появились покрытосеменные растения, быстро развившиеся и которые приобрели разные формы.

Эволюция органического мира не остановилась только на развитии растений. В триасовый период среди позвоночных животных появились первые млекопитающие животные, а в юрский период первые птицы.

Кайнозойская эра

Эта эра в историческом развитии планеты является более кроткой. Именно в эту эпоху появился на Земле человек. С появлением человека произошло изменение характера и направление эволюции органического мира на планете.

В кайнозойскую эру произошла окончательная победа среди позвоночных млекопитающих, птиц и костистых рыб. В эту эру происходило развитие высших представителей растительного и животного мира в тесном взаимодействии.

За время палеогена и неогена сформировалось современное очертание материков океанов и морей на земле. Последний период кайнозойской эры – антропоген назван в честь человека, являющегося высшей формой развития живой материи и оказывающего на эволюцию и развитие органического мира наибольшее влияние.