Экологическая характеристика биома тайги.

 

БОРЕАЛЬНЫЕ ХВОЙНЫЕ ЛЕСА распространены исключительно в Северном полушарии. В Евразии они протянулись сплошной широкой полосой от Скандинавии до побережья Тихого океана, в Северной Америке от Тихого – до Атлантического океана. Средообразующими формами в них являются хвойные древесные растения. В Азии и отчасти в Восточной Европе северные хвойные леса называют тайгой. Видовое разнообразие древесных растений здесь невелико. Лесообразующими породами хвойных лесов в Европе является ель, в Азии - пихта, лиственница. В Северной Америке видовое разнообразие хвойных гораздо более значительное. Здесь произрастает крупнейший современный вид растений – мамонтово дерево (секвойя). На протяжении всего года под пологом хвойного леса царит густая тень, поэтому кустарниковый и травянистый ярусы здесь развиты слабо. Хвоя разлагается очень медленно, поэтому она образует достаточно мощную подстилку. Вечнозеленые хвойные деревья (за исключением лиственницы) способны к фотосинтезу даже при небольших отрицательных температурах воздуха, если солнце в безоблачную погоду нагреет их темную хвою до положительной температуры. Поэтому годовая первичная продукция хвойных лесов достаточно высока. Хвойные леса являются важнейшим источником строевого леса в мире. Хвоя и семена хвойных являются основным объектом питания для многочисленных видов птиц и мелких млекопитающих. В числе крупных млекопитающих – бурый медведь, волк, лось, кабарга, марал. Как и в тундре здесь выражены сезонные и многолетние колебания численности популяций. Их классический пример, – сопряженные колебания численности зайца и рыси в лесах Канады.

80. Экологическая характеристика биома тайги.

 

БОРЕАЛЬНЫЕ ХВОЙНЫЕ ЛЕСА распространены исключительно в Северном полушарии. В Евразии они протянулись сплошной широкой полосой от Скандинавии до побережья Тихого океана, в Северной Америке от Тихого – до Атлантического океана. Средообразующими формами в них являются хвойные древесные растения. В Азии и отчасти в Восточной Европе северные хвойные леса называют тайгой. Видовое разнообразие древесных растений здесь невелико. Лесообразующими породами хвойных лесов в Европе является ель, в Азии - пихта, лиственница. В Северной Америке видовое разнообразие хвойных гораздо более значительное. Здесь произрастает крупнейший современный вид растений – мамонтово дерево (секвойя). На протяжении всего года под пологом хвойного леса царит густая тень, поэтому кустарниковый и травянистый ярусы здесь развиты слабо. Хвоя разлагается очень медленно, поэтому она образует достаточно мощную подстилку. Вечнозеленые хвойные деревья (за исключением лиственницы) способны к фотосинтезу даже при небольших отрицательных температурах воздуха, если солнце в безоблачную погоду нагреет их темную хвою до положительной температуры. Поэтому годовая первичная продукция хвойных лесов достаточно высока. Хвойные леса являются важнейшим источником строевого леса в мире. Хвоя и семена хвойных являются основным объектом питания для многочисленных видов птиц и мелких млекопитающих. В числе крупных млекопитающих – бурый медведь, волк, лось, кабарга, марал. Как и в тундре здесь выражены сезонные и многолетние колебания численности популяций. Их классический пример, – сопряженные колебания численности зайца и рыси в лесах Канады.

 

81. Экологическая характеристика биома тропических лесов.

 

ТРОПИЧЕСКИЕ ДОЖДЕВЫЕ ЛЕСА расположены в жарких регионах с количеством осадков свыше 2000 – 2500 мм и достаточно равномерным их распределением в течение года. В Встречаются в трех главных областях – бассейны Амазонки и Ориноко; бассейнах Конго, Замбези и нижнего течения Нигера, Мадагаскара; Индокитай и Малайский архипелаг с Новой Гвинеей. Для приморских регионов характерны мангровые заросли. Дождевой лес характеризуются ярко выраженной зональностью. 1-й ярус составляют очень высокие деревья, которые возвышаются над общим уровнем; 2-й ярус, представляющий собой сплошной вечнозеленый полог, высотой 25-30 м; 3-й ярус, который становится густым лишь там, где имеются просветы в пологе. Как правило, кустарниковый и травянистый ярусы не достигают большого развития. Влажность в приземном слое высокая, поэтому деревья не имеют глубоких корней. По этой же причине во влажных тропических лесах почти никогда не бывает пожаров. Очень много лиан и паразитических растений, в их числе раффлезия – имеющая самые крупные среди растений цветки. Тропические дождевые леса отличаются самым большим видовым разнообразием растений на планете. При этом запасы элементов в их почвах не так велики, что обусловлено их вымыванием дождевыми водами. Высокая продуктивность растительных сообществ обеспечивается высокой скоростью циркуляции биогенных элементов. Большая часть животных сосредоточена не в надпочвенном слое, а в верхних ярусах. Здесь много древесных млекопитающих, рептилий и даже амфибий, не говоря уже о птицах. Наибольшее количество видов птиц в Амазонии. К сожалению, тропические леса интенсивно вырубаются, что ставит под угрозу их специфическую фауну.

 

82. Экологическая характеристика биомов открытого океана

 

ОТКРЫТЫЙ ОКЕАН является наиболее крупным биомом нашей планеты. Его площадь превышает суммарную площадь всех остальных биомов. Основными первичными продуцентами в открытом океане являются планктонные одноклеточные водоросли (фитопланктон), которые распространены до глубин 100 – 150 м (автотрофная зона). Лишь в поверхностных водах западной части Атлантического океана (Саргассово море) находятся огромные скопления плавающих многоклеточных бурых водорослей из рода саргассум. Существование организмов в нижележащей гетеротрофной зоне обеспечивается «дождем трупов» из автотрофной зоны и «пищевой лестницей», образованной видами, совершающими суточные вертикальные миграции. Второй трофический уровень составляют многочисленные мелкие планктонные беспозвоночные, преимущественно ракообразные, а также личинки донных беспозвоночных, мальки и личинки рыб и др., питающиеся фитопланктоном. В зоопланктоне также присутствуют и очень крупные организмы – медузы и сальпы. Организмами зоопланктона питаются многочисленные хищники – рыбы, кальмары и т.д.

Для этого биома характерны многочисленные нектонные организмы – головоногие моллюски, рыбы, киты, дельфины. Для биоценозов открытого океана характерна значительное превышение биомассы организмов второго трофического уровня биомассы фитопланктона.

 

83. Экологическая характеристика биома шельфовых зон.

 

ПРИБРЕЖНЫЕ (ШЕЛЬФОВЫЕ) ЗОНЫ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ. Занимают прибрежные участки морей и океанов до глубины 200 – 500 м. На дне до глубин 150 – 200 м находятся заросли многочисленных видов морских многоклеточных водорослей – бурых, красных и др. (фитобентос), которые составляют основу первичной продукции этого биома. Напротив, высшие (цветковые) растения представлены лишь немногочисленными (до 15) видами рода взморник. Сообщества фитопланктона и зоопланктона в этом биоме сходны по видовому составу с аналогичными сообществами прилегающих зон открытого океана. Фауна донных (бентосных) беспозвоночных отличается значительным разнообразием. Здесь доминируют двустворчатые моллюски, часто образующие огромные скопления (устричные и мидиевые банки), брюхоногие моллюски, кольчатые черви, высшие ракообразные, иглокожие и др. В нектоне присутствуют рыбы, дельфины и дюгони. В этом биоме находят пропитание полуводные млекопитающие (тюлени, моржи, каланы), крупные черепахи и прибрежные птицы, образующие птичьи базары.

 

84. Экологическая характеристика биомов коралловых рифов.

 

КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ – подводные геологические образования, формирующиеся в результате жизнедеятельности колониальных кишечнополостных их отряда коралловых полипов. Эти животные имеют известковые скелеты, которые после их отмирания способствуют нарастанию рифа. Живые колонии рифов, располагающиеся на этом субстрате, достигают мощности нескольких десятков метров. Оптимальная глубина для роста коралловых рифов составляет 10—20 м. Наряду с кишечнополостными, в образовании коралловых рифов участвуют другие виды животных и растений, имеющих известковые скелеты, например, красные водоросли, губки, мшанки. Живые организмы на коралловых рифах встречаются до глубин не более 70 – 100 м, глубже находятся лишь их скелеты. Коралловые рифы распространены почти исключительно в тропической зоне океанов и морей, районах с океанической соленостью (35‰) где температура воды в течение года не падает ниже 20оС. Лишь у побережья Норвегии имеются коралловые рифы, образованные холодолюбивым коралловым полипом лохофелией. Наиболее крупные скопления коралловых рифов, находящиеся у восточного побережья Австралии, образуют Большой Барьерный риф длиной около 2000 км и шириной до 100 км. Коралловые рифы имеются также в тропической части Тихого океана, в Индийском океане – у Мадагаскара и в Красном море. В Атлантическом океане большинство коралловых рифов находится в Карибском море. Общая площадь коралловых рифов достигает 27 млн. кмІ.

В сообществах коралловых рифов присутствуют и бентосные водоросли, однако основную часть их первичной продукции создают симбионтные одноклеточные водоросли, поселяющиеся в тканях кораллов, а также двустворчатых моллюсков. Коралловые рифы отличаются исключительным видовым разнообразием бентосных организмов, в первую очередь, моллюсков и иглокожих, а также рыб. Дл 80% океанических рыб встречается в районах коралловых рифов. К сожалению, коралловые рифы во многих регионах Мирового океана находятся под угрозой исчезновения. Главные причины этого – антропогенное загрязнение прибрежных вод, широкомасштабный сбор кораллов, моллюсков и других обитателей рифов, на сувениры, кислотные дожди, размывающие известняковые породы, механическое разрушение и пр.

 

85. Экологическая характеристика биома гидротермальных источников.

 

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ расположены во всех океанах на глубинах 2-3 км в районах срединно-океанических хребтов, образующихся в местах расхождения океанических литосферных плит. Биомы гидротермальных источников приурочены к местам изливов перегретых вод из верхней мантии на океаническое дно. Эти воды богаты сероводородом, они имеют темный цвет, поэтому их выходы были названы «черными курильщиками». Температура воды, достигающая у изливов 350оС, быстро остывает. Биомы гидротермальных источников очень специфичны. Продуцентами в них являются бактерии из царства архей, существующие при температурах до 121оС. Они создают органическое вещество в процессах хемосинтеза:

Н2S + CО2 + O2→ C6H12O6 + H2SO4

Археи осуществляют хемосинтез самостоятельно или в симбиозе с различными видами беспозвоночных, например, погонофорами или кольчатыми червями. В этом случае они поселяются в тканях животных, где используют углекислый газ, выделяемый ими в процессе дыхания, а взамен снабжают их клетки органическими веществами. Погонофоры в результате подобного симбиоза изменились в такой степени, что полностью утратили пищеварительную систему, что является уникальным случаем среди непаразитических животных. Сами погонофоры являются объектами питания для других беспозвоночных. Среди них в последние годы открыто много интересных видов. В их числе помпейский червь, обитающих в грунтах с температурой до 70оС, брюхоногий моллюск Crysomallon squamiferum, нога которого покрыта защитными чешуйками из сульфида железа Fe3S4, что является уникальным случаем для живых организмов.

 

86. Экологическая характеристика биомов, находящихся на территории Беларуси.

 

По географическому положению Республика Беларусь находится в умеренной зоне западной части Восточно-Европейской равнины, на водоразделе бассейнов Черного и Балтийского морей, в верхнем течении Днепра и Немана, среднем течении Западной Двины и Западного Буга, среднем и нижнем течении Припяти. Среднегодовая температура в Беларуси с продвижением с севера на юг возрастает от +4,4оС до +7,4оС. Среднегодовое количество осадков изменяется от 650 – 700 мм на севере и центральных возвышенностях, до 450 – 550 мм – на юге. Испаряемость с продвижением с севера на юг Беларуси возрастает от 400 до 500 мм. В более холодных северных и центральных районах Беларуси среднегодовое количество осадков превышает испаряемость на 150 – 200 мм. Эта разница поступает в поверхностные водоемы и проникает в подземные воды. В более теплых южных районах Беларуси (Полесская низменность) среднегодовое количество осадков лишь незначительно (до 50 мм) превышает среднегодовую испаряемость. В аномально теплые годы испаряемость здесь может превышать количество выпадающих осадков, что приводит к засухам. Кажущееся изобилие воды на Полесской низменности обусловлено накоплением в этом прогибе земной поверхности вод, образовавшихся в результате таяния ледников. Древнегреческий географ Геродот (5 век до н. э.) писал, что севернее скифских степей находится огромное пресное море, которое затем было названо «морем Геродота». За последующий исторический период это «море» превратилось в обширные болота, занимавшие всю Полесскую низменностью. После проведения в Белорусском Полесье широкомасштабной осушительной мелиорации в 1970-1980 гг., площадь болот здесь сократилась почти на 50%. В результате этого, а также глобального потепления площадь болот запасы поверхностных и поверхностных вод здесь существенно уменьшились, а уровень грунтовых вод понизился. По своим климатическим условиям территория Беларуси на климатограмме находится на стыке тайги, лесов умеренного пояса и лесостепи. Все эти биомы в той или иной степени присутствуют в Беларуси. Беларусь расположена в двух геоботанических областях – евразийской таежно-хвойно-лесной и европейской широколиственной лесной. Граница между ними приблизительно совпадают с северной границей Полесской низменности.

Биом тайги соответствует северной части таежно-хвойно-лесной геоботанической области, что соответствует территориям Витебской области, севера Минской и северо-востока Гродненской области. Здесь произрастают темнохвойные еловые леса, близкие к европейской тайге. Южной границей биома тайги в Европе принимается граница сплошного распространения ели, которая в Беларуси проходит приблизительно по линии Таким образом, в Беларуси находится самый южный район тайги в Европе. Международным эталоном его состояния является Березинский биосферный заповедник. Среди животных, характерных для этого биома, в Беларуси обычны заяц-беляк, бурый медведь, рысь, летяга, глухарь, клест-еловик, дятел, длиннохвостая неясыть. Среди многочисленных типичных таежных насекомых можно указать бабочку шелкопряд-монашенку, гусеницы которой в условиях массового размножения наносят огромный вред хвойным породам.

Типичный биом широколиственных лесов умеренной зоны в Беларуси находится на территориях Брестской и Гомельской областей. Здесь произрастают, преимущественно, дубово-грабовые леса. За северную границу этого биома в Восточной Европе принимается северная граница сплошного распространения граба. Среди типичных представителей фауны этого биома в Беларуси – зубр, благородный олень, заяц-русак, сони, обыкновенный еж, многочисленные виды воробьинообразных птиц, болотная черепаха, квакша и др.

Между биомами тайги и широколиственных лесов в Беларуси находится достаточно широкая переходная зона, образованная смешанными лесами. Основу ее флоры и фауны составляют выходцы из обоих смежных биомов. В самые последние годы в результате изменения водного режима и глобального потепления, на крайнем юго-востоке Беларуси (Хойникский, Брагинский, Лоевский районы) начала формироваться новая природно- географическая зона – лесостепь. Здесь уже отмечено появление многих типичных степных видов животных, населявших прежде районы Южной и Юго-Восточной Европы. В их числе птицы – степной лунь, кольчатая горлица, авдотка и др., млекопитающие – суслик, многие виды насекомых, например, богомол.

 

 

87. Основные этапы эволюции Биосферы в гадейскую эру.

 

Гадейская эра началась после образования еще очень тонкой и горячей оболочки Земли. Поскольку процесс гравитационного сжатия Земли тогда еще не закончился, в начале Гадейской эры радиус Земли был еще значительно крупнее современного, а сила тяжести на ее поверхности – соответственно значительно меньше. Радиоактивный фон на поверхности Земли был значительно выше современного, поскольку в земной коре присутствовали многочисленные радиоактивные изотопы с периодом полураспада до 1 млрд. лет, образовавшиеся в реакциях ядерного синтеза при взрыве Протосолнца. Атмосфера Земли тогда значительно отличалась от современной и состояла, преимущественно, из вулканических газов – СО2, СН4, паров соды, окислов серы, а также азота. Свободный кислород отсутствовал, поэтому не существовало и озонового слоя, защищавшего поверхность Земли от ультрафиолетового излучения. Плотность атмосферы была такой высокой, что вода на поверхности Земли могла быть в жидком состоянии даже при температуре до 230оС. Поэтому первые океаны на поверхности Земли возникли приблизительно 4,1 млрд. лет назад, когда ее температура была значительно выше 100оС.

В конце Гадейской эры возникла жизнь, поскольку в геологических породах этого возраста были найдены следы органического углерода. Вероятнее всего, жизнь возникла в неглубоких горячих водоемах, поскольку вода защищала первые организмы от смертоносного УФ-излучения, вблизи изливов вод гидротермальных источников, богатых минеральными веществами. Раньше считалось, что жизнь возникла, когда температура водоемов снизилась до 90 – 95оС, что соответствует верхнему температурному пределу существования цианобактерий из современных геотермальных источников суши. Сейчас, после открытия термофильных архебактерий из океанических гидротермальных источников, выживающих при температурах до 121оС и выше, эти представления значительно пересмотрены. Возможно, первые земные водоемы могли быть заселены живыми организмами и при гораздо более высоких температурах. Возникновению жизни предшествовал абиогенный синтез органических веществ. Неорганические вещества, находившиеся в атмосфере и воде, под воздействием энергии ультрафиолетового излучения, электрических разрядов в атмосфере и т.д. вступали в многочисленные химические реакции, В их результате образовывались простейшие органические соединения – аминокислоты, моносахариды и др. Они постепенно накапливались в водоемах, образуя т.наз. «первичный бульон», который все более концентрировался. Из веществ «первичного бульона» образовались молекулы РНК, обладающие каталитическими свойствами и способные воспроизводить себя (РНК-мир). Считается, что первые живые системы на основе молекул РНК возникали на поверхности минералов или в мельчайших порах и полостях мягких пород. Их замкнутое пространство выполняло функцию клеточных мембран, изолируя живые системы внешней среды. Жизнь в полном смысле возникла, когда в РНК-мире появились архаичный геном и генетический код, а вокруг молекулы РНК образовалась клеточная мембрана. Согласно последним оценкам, возраст генетического кода земных организмов составляет 3,8+0,6 млрд. лет, что хорошо согласуется с геологическими и палеонтологическими данными. Так появились первые анаэробные гетеротрофные прокариотные организмы. В конце Гадейской эры (4,1 – 3,8 млрд. лет назад) все внутренние планеты Солнечной системы претерпели период Последней тяжелой метеоритной бомбардировки, в результате которой на их поверхности образовались многочисленные крупные кратеры. На Луне, Марсе и Меркурии, где нет атмосферы, эти кратеры сохранились до настоящего времени, но на Земле они были впоследствии разрушены геологическими процессами. Такая интенсивная и продолжительная метеоритная бомбардировка могла бы уничтожить любую жизнь на Земле, развившуюся к тому моменту. Вероятно, какие-то термофильные прокариоты смогли пережить этот период в термальных источниках под поверхностью Земли.

 

88. Основные этапы эволюции Биосферы в архейскую эру.

 

АРХЕЙСКАЯ ЭРА. Живые организмы, обитавшие в начале Архейской эры, имеют общее название – Последний универсальный общий предок, поскольку они дали начало двум современным доменам живых организмов – археям и бактериям. Первыми обитателями Земли были анаэробные прокариоты. Для своей жизнедеятельности они использовали химическую энергию, выделяющуюся при разложении органических веществ «первичного бульона» без участия кислорода. Примером этого является спиртовое брожение, или разложение глюкозы дрожжами и некоторыми бактериями (С6Н12О6) на этиловый спирт

(С2Н5ОН) и углекислый газ (СО2):

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2 АТФ

Выделяемая при спиртовом этом энергия в основном рассеивается в виде тепла, но некоторая ее часть запасается в макроэргических связях двух молекул АТФ. С энергетической точки зрения брожение гораздо менее эффективно, чем кислородное дыхание, поскольку при разложении одной молекулы глюкозы при кислородном дыхании образуется 38 молекул АТФ. Однако в тот период анаэробные организмы еще не испытывали конкуренции с аэробами за пищу и другие ресурсы. Быстро размножавшиеся гетеротрофные анаэробные организмы были способы уничтожить сравнительно медленно запасы питательные вещества первичного бульона за достаточно короткий срок. Это стало причиной первого глобального экологического кризиса на Земле. Для поддержания существования живых организмов необходимо нужно постоянное пополнение запасов питательных веществ. Поэтому на Земле появились первые организмы, производящие питательные органические вещества из неорганических соединений. Их ископаемые остатки имеют возраст около 3,5 млрд. лет. Это самые древние организмы, известные на Земле.

Первым способом образования органических был хемосинтез – или использование для образования органических веществ химической энергии, получаемой при окислении простых неорганических соединений, напр., сероводорода, выделяющихся в атмосферу при извержениях вулканов.

H2S + CO2 → С6Н1206 + S

Такой способ синтеза органических соединений малоэффективен с энергетической точки зрения. Однако он сохранился и у некоторых современных организмов, живущих в местах, куда не проникает солнечный свет, например, у бактерий из экосистем гидротермальных источников. Гораздо более эффективным способом образования органических веществ является фотосинтез, в котором в качестве источника энергии используется солнечный свет. Вначале появился неоксигенный, или бактериальный фотосинтез, в котором в качестве донора водорода также использовался сероводород. Затем появился оксигенный фотосинтез, в котором в качестве донара водорода использовалась вода, запасы которой, в отличие от сероводорода (по причине снижения вулканической активности), были практически неограниченными. Первыми оскигенными фотосинтетиками стали цианобактерии, их первые ископаемые остатки датируются возрастом 3,1 млрд. лет. По размерам и строению они вполне сходны с нынешними цианобактериями. Оформленного клеточного ядра у них не было. Генетический материал находился в виде кольцевой молекулы ДНК, лежащей в цитоплазме. Около 3 млрд. лет назад на Земле формируется первый континент – Ур.

 

 

89. Основные этапы эволюции Биосферы в протерозойскую эру.

 

ПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ЭРА. Важнейшим следствием появления оксигенного фотосинтеза стало образование свободного кислорода. Он начал выделяться во внешнюю среду, что привело к кардинальным изменениям природных условий на Земле и сделало возможным быстрое распространение жизни на планете и эволюцию живых организмов. Постепенно концентрация кислорода возрастала, сначала в воде, а потом и в атмосфере. В ее верхних слоях начал постепенно образовываться озоновый слой, который защищал поверхность Земли от смертоносного УФ- излучения, что создало предпосылки для последующего выхода живых организмов на сушу. Приблизительно 1,5 – 2 миллиарда лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло 1 – 2% от современного уровня (точка Пастера). При такой концентрации кислорода анаэробные организмы существовать уже не могут. Так возник второй глобальный экологический кризис на Земле, приведший к вымиранию анаэробных организмов. Однако появились первые аэробные организмы, которые научились использовать прежде ядовитый для них кислород для дыхания. Аэробное дыхание с энергетической точки зрения гораздо эффективнее анаэробного. Так, при аэробном окислении глюкозы образуется в 19 раза больше молекул АТФ (38: 2), чем при анаэробном. Поэтому аэробные организмы быстро вытеснили анаэробных и заняли господствующее положение на Земле. Некоторые анаэробные организмы сохранились и сейчас, но обитают они лишь в тех средах, где нет кислорода, там, где аэробные организмы существовать не могут. Повышение эффективности обмена веществ привело к значительному ускорению эволюции жизни на Земле. С другой стороны, кислород, поступающий в атмосферу, окислял метан, который ранее присутствовал в атмосфере в больших количествах и давал основной вклад в парниковый эффект, до СО2 и Н2О. Это привело к значительному и повсеместному понижению температуры атмосферы Земли. Около 2,4 млрд. лет назад началось Гуронское оледенение, которое длилось около 300 млн. Предположительно около 2 млрд. лет назад появились первые эукариотные одноклеточные организмы, у которых у которых в клетке было ядро и другие органоиды. Самые ранние достоверные их находки датируются возрастом 1,7 миллиарда тел. Все эукариоты являлись аэробными организмами, близкими к современным протистам. Согласно теории симбиогенеза, автотрофные одноклеточные эукариоты произошли в результате симбиоза гетеротрофной анаэробной бактерии с анаэробными автотрофными бактериями (близкими к цианобактериям), и с аэробными гетеротрофными бактериями. В свою очередь, гетеротрофные эукариоты возникли в результате симбиоза гетеротрофных анаэробных бактерий с аэробными гетеротрофными бактериями. В ходе дальнейшей эволюции симбионтные автотрофные бактерии превратились в пластиды, а гетеротрофные бактерии – в митохондрии. Ядро эукариотных клеток, предположительно, также произошло в результате симбиогенеза от симбионтных водородных бактерий. Поскольку эукариты способны существовать при значительно более низких температурах (не выше 40 – 60оС), чем прокариоты, они могли образоваться, когда температуры среды их обитания понизилась до этого уровня. Это произошло около 2 млрд. лет назад в результате завершения формирования земного ядра, когда самые тяжелые и горячие вещества мантии – окислы железа сконцентрировались в центре планеты. Следовательно, формирование земного ядра способствовало формированию клеточного ядра. Около 1 млрд. лет назад сформировался первый суперконтинент – Родиния, включавший всю земную сушу, и окруженный гигантским океаном – Мировией. И если суша была еще необитаемой, то в океане уже существовали многочисленные виды прокариотов – архей, бактерий и цианобактерий, автотрофных и гетеротрофных протистов. Когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 8% от современного, около 1,2 млрд. лет назад появились первые многоклеточные организмы – многоклеточные водоросли. Начало им дали колонии автотрофных протистов, подобные современным вольвоксам. Есть данные, что многоклеточные водоросли начали осваивать сушу около 1 млрд. лет назад. Несколько позже, из колоний гетеротрофных протистов образовались многоклеточные гетеротрофные организмы – грибы и животные. Первые достоверные находки ископаемых многоклеточных животных датируются возрастом 0,9 – 1 миллиард лет. В этот же период первые организмы проникли из соленых морских водоемов в пресные водоемы на суше. Фотосинтез и аэробное дыхание создали решающие предпосылки для образования Биосферы, как сплошной оболочки, покрывшей всю поверхность Земли. В ней уже были три основных компонента, осуществлявшие процессы трансформации энергии и круговорота вещества – продуценты, консументы и редуценты, а в отдельных ее экосистемах сложились устойчивые трофические цепи. В последующие эпохи происходили лишь изменения видового состава экосистем и трофических цепей в результате вымирания одних видов и появления других. Однако принципиальная структура Биосферы и основные принципы ее функционирования уже существенно не изменялись. Около 850 млн. лет назад началось крупнейшее оледенение в истории Земли, в результате которого вся почти вся Родиния, за исключением ее экваториальной части, покрылась многокилометровым слоем снега (как современная Антарктида), а океан на тысячи километров вокруг нее – слоем льда толщиной до 2 км (стадия «Земля – Снежок»). Резкое снижение температуры океана значительно ухудшило условия существования населявших его организмов, что поставило жизнь на Земле на грань исчезновения; отдельные оазисы жизни существовали, вероятно, лишь у выходов гидротермальных вод. Однако окончание оледенения около 630 млн. лет назад, вероятно в результате раскола Родинии на отдельные континенты и дрейфу их в экваториальном направлении, привело к резкому ускорению эволюции жизни. В результате к концу Протерозойской эры в морях существует богатая флора и фауна беспозвоночных. В ней были представлены практически всех современные типы водных животных и водорослей, исключая хордовых. Среди них были животные с разными типами питания – хищники, питающиеся водорослями, донным илом и др., что говорит о развитой структуре трофических связей в экосистемах. У животных возникает половое размножение, что способствовало ускорению их эволюции. Однако у всех животных еще не было наружного скелета – панциря у ракообразных, раковин у моллюсков и т.д. У ве ли ч ение концентрации атмосферного кислорода позволило сформироваться озоновому слою. Он блокирует ультрафиолетовое излучение, что позволит впоследствии водным организмам выйти на сушу.

 

90. Основные этапы эволюции Биосферы в палеозойскую эру.

 

В кембрийском периоде появляются многочисленные группы животных со сформированным скелетом (Кембрийский взрыв) – членистоногие, моллюски, иглокожие, а также первые хордовые животные, похожие на рыб. Около 530 млн. лет назад появляются первые ископаемые отпечатки следов на суше, которые указывают на то, что ранние животные исследовали сушу ещё до того, как на ней появились растения. На рубеже ордовикского и силурийского периодов (ок. 444 млн. лет назад) произошло Ордовикско-силурийское вымирание, в результате которого исчезло более 60% таксономических групп видов морских беспозвоночных. Причинами вымирания могли быть вулканизм или резкое увеличение интенсивности космической радиации в результате вспышки сверхновой звезды. Несомненно, однако, что это вымирание значительно отодвинуло сроки выхода жизни на сушу. В кембрийском периоде (510 млн. лет назад) появились высшие растения Их предками были, вероятнее всего, многоклеточные зеленые водоросли, росшие по берегам водоемов. Приблизительно 470 млн. лет назад в ордовикском высшие растения начали вторую попытку освоения суши. Однако таксономическое положение первых наземных растений еще не выяснено.

В начале девонского периода на суше уже появились первые «леса», образованные видами вымершего ныне отдела риннофитов. Их высота уже достигала 30 – 40 см. От них в девонском периоде произошли хвощи, плауны, древовидные папоротники, первые голосемянные растения. На суше растений сопровождали грибы-симбионты, которые могли помогать им завоёвывать сушу. Вскоре за растениями (428 млн. лет назад) на сушу выходят и первые животные – членистоногие, близкие к современным паукообразным. В девонском периоде (ок. 375 млн. лет назад) возникли непосредственные предки земноводных – лопастоперые рыбы, жившие в мелких реках, озерах и болотах. Они уже обладали примитивными легкими и преобразованными из передних плавников конечностями, которые позволяли им ненадолго выходить из водоема на сушу, как современные илистые прыгуны (рыбы из семейства бычковых), обитающие в приливно-отливной зоне тропических морей. К конце девонского периода произошло еще одно крупное Девонское вымирание, причины которого во многом остаются неизвестными. В результате его вымерло около 50% таксонов, в том числе почти все бесчелюстные рыбы. Тем не менее, это вымирание, в отличие от Ордовикско-

силурийского, уже не оказало серьезного влияния на ход эволюции.

К началу каменноугольного периода (359 млн. лет назад) Биосфера Земли начинает походить на современную землю. Насекомые уже ползают по суше и скоро устремятся в небо. Древесные семенные растения, многие из которых достигали высоты до 20 – 30 м, уже покрыли земную сушу, образуя первые леса как новую среду обитания.

В озникшие первые земноводные – стегоцефалы размером до 3 м. начинают вести сухопутный образ жизни. Они постепенно утрачивают признаки, свойственные своим предкам, такие как жабры и чешуя и, приспосабливаясь к жизни на суше, начинают дышать только лёгкими. кистеперые рыбы, один вид которых сохранился до настоящего времени. Однако, как и современные земноводные (лягушки, тритоны), они были тесно связаны с водоемами и не отдалялись от них на большие расстояния. Благодаря массовому развитию наземных растений содержание кислорода в атмосфере достигло современного уровня, а возможно, даже превысило его. Это создало предпосылки появления крупных летающих насекомых, похожие на стрекоз, размером до 1 м. Такие большие размеры насекомых (животные с трахейным типом дыхания) можно объяснить только очень высоким содержанием кислорода в атмосфере. Поскольку наземных животных в каменноугольном периоде было еще мало, создаваемое растениями органическое вещество потреблялось ими лишь в очень малой степени. Поэтому отмирающие растения образовали мощные слои органических остатков, которые в течение многих миллионов лет превратились в месторождения органического топлива - каменных и бурых углей, горючих сланцев. Эти полезные ископаемые являются остатками земной Биосферы предыдущих геологических эпох. В конце каменноугольного периода появляются первые полностью наземные позвоночные – пресмыкающиеся, из группы, стали последствии предками млекопитающих.

В конце пермского периода эры все континенты на Земле слились в единый континентальный массив – Пангею, располагавшийся в экваториальном поясе. Это привело к сокращению площади окраинных морей, а на суше – к установлению жаркого и засушливого климата и пересыханию многих континентальных водоемов. Считается, что температура атмосферы в тот период была самой высокой со времен Архейской эры. Это вызвало новое массовое Пермское вымирание многих групп морской и пресноводной фауны, в том числе – в том числе крупных земноводных. Преимущество в этих засушливых условиях получила другая ветвь пресмыкающихся – диапсиды. Они стали предками многих групп пресмыкающихся, в том числе динозавров. Многие виды синапсид, которые перешли на питание растительной пищей, достигли очень крупных размеров и высокой численности. Это привело к исчезновению большинства видов более мелких синапсид, занимавших сходные экологические ниши. Нарушенное равновесие между образованием и потреблением органического вещества в экосистемах суши было восстановлено.

 

91 Основные этапы эволюции Биосферы в мезозойскую эру.

 

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ

Все живые организмы на Земле существуют в определенной природной среде,

факторы которой оказывают на них огромное воздействие.

Поэтому изменения условий среды в период геологической истории Земли

оказывали на живые организмы огромное воздействие.

Мезозойская эра. В юрском периоде резко активизировались

геологические процессы на поверхности Земли. Суперконтинент Пангея начал

раскалываться сначала на два меньших суперконтинента – северную Лавразию