Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Биосфера — колыбель и дом человечестваСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Слово биосфера, т.е. сфера жизни, как научный термин, стало употребляться с начала XIX века. По-видимому, первым его начал использовать Жан Батист Ламарк. Но еще в начале XVIII века Бюффон и некоторые другие ученые эпохи Просвещения имели представление о глубокой и неразрывной связи жизни и планетарного вещества верхней оболочки Земли. Достаточно полное и очень близкое современному определению биосферы было дано Эдуардом Зюссом в 1875 году, с именем которого связано учение об оболочках Земли, верхнюю из которых он и назвал биосферой. Однако, только в начале XX века в трудах В.И.Вернадского сформировалось учение о биосфере, как о динамической системе, объединившей ряд эмпирических дисциплин, таких как геохимия и биогеохимия, с методологическими проблемами развития живого вещества и взаимовлиянием процессов, происходящих в земной оболочке. Особое значение работ этого великого ученого состоит в том, что он впервые нарисовал панораму исторического развития биосферы и показал роль живого вещества в процессе эволюции на планете. Он ввел в научный оборот понятие живое вещество, которое он считал необходимым отличать от понятия жизнь. Живым веществом является лишь совокупность живых организмов, это — явление материального мира. А жизнь выходит за эти пределы, она протекает и в духовной сфере, в таких областях, например, как философия, фольклор, религия, художественное творчество. Теперь принято считать, что биосфера включает в себя атмосферу, гидросферу и ту часть земной
тверди, которая является вместилищем живого вещества. По весу оно составляет ничтожную часть всего вещества планеты. Его количество не превышает десятых долей процента всей биосферы (примерно 0,25%). Оно сосредоточено в тонкой, более или менее сплошной, пленке на поверхности суши — в лесах и полях. Живое вещество есть и под поверхностью Земли, на глубине не более трех километров, и в прилегающих к поверхности слоях атмосферы. Однако биогенные, т.е. созданные живым веществом породы, составляют значительную часть массы Земли и простираются за пределы биосферы. Возникновение биосферы и ее последующая эволюция неотделимы от геологической истории планеты. По данным науки, Земля как космическое тело сформировалась из протопланетного облака 4,6 миллиарда лет тому назад. За счет дегазации лав, выплавлявшихся из верхней мантии в процессе вулканических извержений, на поверхность Земли выделялись газообразные соединения углерода, серы и азота, которые образовали первичную атмосферу. Это предположение подтверждается результатами анализа пузырьков газа, обнаруженных в протоархейских (так называемых, катархейских) породах. На 60% такие газы составляла углекислота, остальное — соединения серы, аммиак, а также окислы углерода. В начале атмосфера была очень тонкой и влияние парникового эффекта было ничтожным. Это обстоятельство позволяет легко определить, какова могла быть средняя температура на поверхности Земли вскоре после ее образования. Для этого нужно сравнить поток тепла, поступавший на земную поверхность от Солнца, с потоком тепла, уходившего от Земли в процессе теплового излучения. Первая величина с тех пор практически не изменилась, а вторая — пропорциональна четвертой степени темпе-
ратуры излучающей поверхности. Основываясь на таких данных, можно подсчитать, что температура на поверхности планеты в те времена могла составлять около 15 градусов Цельсия. При такой температуре пары воды должны были конденсироваться и за этот счет постепенно образовалась гидросфера. Что касается состава воды первичного океана, то исследователи сходятся на том, что он был близок к современному. Несмотря на то, что объемы воды и плотность атмосферы все время росли, они и сегодня составляют ничтожную часть вещества всей планеты. Вместе с ледниками океаны, моря, озера и реки составляют одну четырехтысячную, а атмосфера — одну миллионную долю массы Земли. Свободного кислорода, как в первичной атмосфере, так и в первичном океане не было. История развития биосферы в настоящее время датирована довольно точно. Первые живые существа — прокариоты — возникли, вероятнее всего, через 600 миллионов лет после образования Земли.* Это были предки современных сине-зеленых водорослей, появившиеся в мелководных, хорошо прогреваемых лагунах мирового океана. На заре истории земной жизни количество типов прокариотов, вероятно, было огромным. И все они были очень хорошо приспособлены к условиям окружающей среды. ______________ * Некоторые находки в кремнистых сланцах Свазиленда (ЮАР) позволяют утверждать, что развитая биосфера существовала на Земле 3,4 миллиарда лет тому назад. Но зарождение жизни, вероятнее всего, произошло значительно раньше. На основе анализа осадочных пород, обнаруженных в Австралии, высказываются предположения о зарождении жизни около 3,9 миллиарда лет тому назад. Есть ученые которые считают, что возраст жизни на Земле превышает 4 миллиарда лет.
Прокариоты осуществляли реакцию фотосинтеза, в результате чего образовывался свободный кислород. Их активность, связанная с производством кислорода, положила начало трансформации состава атмосферы и гидросферы, а также некоторым окислительным процессам. Осадочные породы, содержащие окислы железа, возраст которых никак не меньше 2,5 миллиарда лет, свидетельствуют о том, что уже в это время в атмосфере содержался свободный кислород — газ, смертельно опасный для прокариотов. Но процесс насыщения атмосферы кислородом шел крайне медленно. Около 3,5 миллиарда лет на Земле было царство прокариотов. Содержание кислорода в одну тысячную доли современной концентрации было достигнуто лишь около 1,2 миллиарда лет тому назад. Этого оказалось достаточно, для того чтобы в составе биосферы (сначала только в океане) появились первые эукариоты, жизнедеятельность которых была основана на кислородном дыхании. До превращения биосферы в царство эукариотов было еще далеко. В науке существует специальный термин — точка Пастера. Он означает такую концентрацию свободного кислорода, при которой кислородное дыхание становится более эффективным (примерно в 50 раз) способом использования внешней энергии Солнца, чем анаэробное брожение. Тогда решающее преимущество получают организмы, способные к кислородному дыханию. Такой критический уровень, равный примерно одной сотой современной концентрации кислорода, был достигнут примерно 600—700 миллионов лет тому назад. В этот момент произошел биологический взрыв, в результате которого в океане появились не только многоклеточные эукариоты, но и практически все типы животных.
Около 400 миллионов лет тому назад, когда концентрация свободного кислорода достигла 10% современного уровня, над Землей образовался озонный экран, предохраняющий живое вещество от жесткого космического излучения, и жизнь смогла выйти на сушу. Как только это случилось, интенсивность реакции фотосинтеза резко возросла, и соответственно увеличилось поступление кислорода в атмосферу. Благодаря этому, всего за 100 миллионов лет был достигнут современный уровень концентрации кислорода — 16%. Это произошло около 200 миллионов лет тому назад. После этого создалась ситуация близкая к равновесной. Растения в океане и на суше производили вместе (примерно поровну) 100—150 миллиардов тонн кислорода в год, который практически полностью потреблялся в процессе дыхания животными, а также в ходе химических реакций при окислении продуктов вулканизма и разрушающихся горных пород. Углекислота, являющаяся основной пищей растений, интенсивно расходуется на производство биомассы в процессе фотосинтеза и используется при образовании карбонатных осадочных пород. Поэтому концентрация углекислого газа, несмотря на то, что он продолжал поступать в атмосферу с вулканическими извержениями за счет дегазации мантии Земли, все время убывала. Когда появился Человек, концентрация углекислого газа в атмосфере уменьшилась во много раз. Вследствие этого снизились интенсивность фотосинтеза и сократилось производство растительной биомассы. Биосфера стала умирать. Этот процесс продолжался до недавнего времени, до того момента, когда активность Человека, связанная с использованием запасов углерода, накопленного былыми биосферами (это — преимущественно
ископаемые углеводороды: каменный уголь, нефть, газ, сланцы), не привела к значительным поступлениям углекислоты в атмосферу. За последние 100 лет общее количество этого газа в атмосфере увеличилось более чем на 20% и продолжает возрастать. Но это создает проблему, которую я подробно описал в первой главе этой книги. Тайна зарождения ЖИЗНИ Все, что мы видим вокруг нас на Земле, порождено ЖИЗНЬЮ. Но откуда появилось живое вещество, как свершился этот Акт Творения? В результате каких процессов образовалась, по выражению Вернадского, пленка живого вещества, лежащая между космосом и неживым, т. е. косным, веществом Земли? Мы почти ничего не можем сказать об этом величайшем событии в истории мироздания, причина происхождения которого до сих пор остается уделом гипотез, не подкрепленных достаточно надежным эмпирическим материалом. О загадке появления жизни думали многие поколения ученых. Попытки найти ответ на этот вопрос могут основываться на одной из двух альтернативных гипотез. Первая — признать, что ЖИЗНЬ возникла независимо от развития Универсума, что она — вечна и изначальна, как и Универсум. Так считал выдающийся шведский ученый Сванте Август Аррениус. Для него не существовало самого этого вопроса. Вторая — исходить из того, что ЖИЗНЬ есть результат универсального эволюционизма и возникла как естественный этап в процессе усложнения Вселенной. Это — точка зрения универсального эволюционизма.
Обе эти гипотезы, равно как и гипотеза о начальном взрыве, возможно произошедшем во Вселенной, к сожалению, не имеют достаточно надежного экспериментального фундамента, и мой выбор второй из них имеет во многом субъективный характер. Гипотеза Аррениуса о том, что жизнь была занесена на Землю из космоса, была очень популярна, и Вернадский относился к ней весьма серьезно. Механизм панспермии действительно мог бы содействовать распространению жизни из космоса. Но принятие гипотезы Аррениуса не решает проблему. Она лишь сводит один вопрос к другому, не менее трудному: а откуда взялась жизнь в космосе? Несмотря на огромные достижения науки во второй половине XX века, она и теперь безуспешно пытается открыть завесу над важнейшей земной тайной — тайной зарождения ЖИЗНИ. Мы знаем только то, что около четырех миллиардов лет тому назад на Земле появилась качественно новая форма организации материи, которая обладает удивительной способностью усваивать с помощью фотосинтеза внешнюю энергию, энергию Солнца прежде всего*. ______________ * Именно — прежде всего, ибо еще в конце прошлого века замечательный русский микробиолог С.Н.Виноградский (организатор и первый директор института экспериментальной медицины в Петербурге) открыл хемосинтез — процесс образования некоторыми бактериями органических веществ из двуокиси углерода и других компонентов, который происходит за счет энергии химических реакций. Так, например, возникают серные бактерии при окислении серы. Открытие реакций хемосинтеза существенно расширило научные представления о возможности возникновения развития форм жизни, которыми располагает Природа. Может быть, не только Солнце, но и геохимические процессы внутри геосферы были еще одним источником энергии, без которых живое вещество не могло бы возникнуть?
|
|||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-23; просмотров: 392; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.16.50.1 (0.008 с.) |