Теорії виникнення і розвитку біосфери Землі

Зміст

 

Напрями дослідження біосфери Землі…………………………………..7

Теорії виникнення і розвитку біосфери Землі………………………….9

а) Теорія спонтанного зародження…………………………………..9

б) Теорія панспермії ……………………………….…………………11

в) Теорія стаціонарного стану……………………………………….І І

г) Точка зору креационісгів………………………………………….12

д) Точка зору еволюціоністів………………………………………...19

3. І Іодальпіий розвиток біосфери…………………………………29

Вступ

 

Проблема еволюції біосфери

 

Існує два аспекти проблеми еволюції біосфери. Перший з них відноситься до історії біосфери за час виникнення життя на Землі до почала дії діяльності людини на біосферу. Другий пов'язаний з вивченням біосфери в епоху впливу, що все посилюється, на неї антропогенних чинників.

Наявні відомості про зміни біосфери в геологічному минулому дуже нерівномірно освітлюють еволюцію її основних компонентів. В результаті успіхів палеонтологічних досліджень одержана обширна інформація про зміни послідовних флор і фаун, значно менше відомостей г про зміни середовища незаселеного організмів, особливо про зміни атмосфери. В результаті цього існували значні труднощі в рішенні ключового для розуміння механізму еволюції біосфери питання про взаємодію змін її біотічеськіх і абіотічеськіх компонентів.

Тільки останнім часом в результаті прогресу у вивченні розвитку абіотічеськіх компонентів біосфери виникли реальні можливості з'ясування закономірностей еволюції біосфери в геологічному минулому. Вивчення цих закономірностей, що мають істотне значення для розуміння історії біосфери, необхідно також для з'ясування тенденцій розвитку біосфери, необхідне також розвитку біосфери в сучасну епоху для з'ясування тенденцій і для оцінки очікуваних змін біосфери в майбутньому.

Хоча у наш час антропогенні чинники часто роблять значніший вплив на біосферу в порівнянні з природними чинниками її еволюції, для оцінки антропогенних змін біосфери у багатьох випадках потрібне визначення її фонових змін в ході природної еволюції. Разом з цим матеріали про природні зміни біосфери у минулому мають велике значення для обґрунтування і перевірки моделей сучасних змін біосфери.

Як зазначено вище, питання про антропогенні зміни біосфери привернуло увагу в другій половині нашого сторіччя, коли різко посилилася увага діяльності людини на навколишнг середовище. Забруднення атмосфери, вод суші і океанів, знищення природного рослинного покриву, вимирання багатьох відров тварин, разрушенієпочв і другиепоследствіяхозяйственной діяльності человекасделалінеобходімим значне розширення екологічних досліджень. Переважна більшість цих досліджень було присвячено цих локальним проблемам екології, тобто вивченню взаємодії організмів і зовнішнього середовища в регіональних екологічних системах. Глобальні проблеми екології. Що відносяться до біосфери в цілому або до її значних частин, вивчалися порівняно небагатьма дослідниками.

Інтерес до глобальних екологічних проблем зріс останні роки, коли з'ясувалося, що господарська діяльність людини почала робити вплив на великомасштабні природні процеси. Слід зазначити. Що хоча природні умови на значній частині земної кулі вже давно змінений результаті антропогенних дій, до недавнього минулого ці зміни були головним чином сумою локальних змін, які потім розповсюдилися на великі простори тільки в результаті розширення сфери господарської діяльності людини. Наприклад, вирубка лісів на одному континенті не робила впливу на ліси інших континентів, будівництво дамб на окремих річках не впливало на стік інших. Не пов'язаних з ними річок, і т.д.

Інше положення виникає, коли людина починає впливати на глобальні природні процеси, в цьому випадку дія на навколишнє: середовище одного району може змінювати природні умови в інших районах, віддалених від місця дії на величезні відстані.

Деякі приклади дії людини на великомасштабні природні процеси були відомі раніше. Наприклад, знищення перелітних птахів в готельних

країнах середніх широт змінювало фауну тропічних країн, частину якої Іі певні сезони складали ці птахи. Аналогічне положення було з деякими мігруючі морськими тваринами, рибами і т.д. Проте ці приклади відносяться до тим компонентом біосфера, вплив якої на неї в цілому порівняно невеликий.

Останніми роками встановлено, що під впливом діяльності людини почали змінюватися хімічний склад і фізичний стан атмосфери і океану, внаслідок чого виникає можливість антропогенної зміни інших компонентів біосфери. При цьому із-за інтенсивного горизонтального перемішування атмосфери і верхніх шарів океанічних вод антропогенна дія на океан, і особливо на атмосферу, може розповсюджуватися на величезну відстань від району, де ці дії здійснюються.

Оскільки атмосферні процеси роблять істотний вплив на всі компоненти біосфери, включаючи живі організми, очевидно, що великомасштабні зміни системи атмосфера-океан неминуче приведуть до змін біосферу в цілому, яка може виявитися несприятливими і навіть катастрофічними для людського суспільства.

Оскільки нерегульована дія людини на великомасштабні процеси в атмосфері і океані може привести, кінець кінцем, до глобальної екологічної кризи, очевидна необхідність вивчення можливих великомасштабних антропогенних змін біосфери для кількісного прогнозу цих змін при різних варіантах господарського розвитку. Такий прогноз потрібен для вибору оптимальних шляхів технічного прогресу, що не надає згубної дії на навколишнє середовище.

Для вирішення цього завдання, як і інших завдань екології, необхідно подолати принципову трудність, яка відсутня в багатьох інших наукових дисциплін. Вивчення взаємин живих організмів ( включаючи людину) з навколишнім середовищем вимагає використання матеріалів і методів багатьох наукових спеціальностей, що відносяться до біології, географії, геофізики, геохімії, геології, економіки, техніки і т.д.

У наш час,когда величезне збільшення об'єму інформації в кожній області науки сприяє розділенню цих областей на всю більшу кількість багатьох наукових напрямів для вирішення проблем, що вивчаються, стає все більш обмеженою. Тим часом без такого синтезу подальший прогрес сучасної екології неможливий.

Вказаний синтез особливо необхідний для з'ясування впливу антропогенних чинників на глобальну екологічну систему ( біосферу), структура якої володіє найбільшою складнощів в порівнянні з регіональними і локальними екологічними системами.

Останніми роками був виконаний ряд спроб комплексного вивчення антропогенних змін в біосфері. Один з циклів робіт цього напряму був присвячений вивченню сучасного вивчення клімату. У вказаних дослідженнях було встановлено, сто в результаті спалювання все зростаючих кількостей вугілля, нафти і інших видів викопного палива в сучасну атмосферу відбувається зміна хімічного складу атмосфери, головним чином, пов'язане із зростанням кількості атмосферного вуглекислого газу. Це вже привело до деякої зміни глобального клімату, причому вказана зміна швидко зростає і, як встановлено у ряді досліджень, через декілька десятиліть приведе до такої відмінності кліматичних умов від умов недавнього минулого, яке раніше здійснювалося впродовж багатьох тисяч або мільйонів років.

У цій роботі ми розглянемо різні точки зору вчених на появу і розвиток біосфери Землі, а також прогнози можливих змін біосфери під впливом людської діяльності.

1.Напрями дослідження біосфери Землі

Зміна глобального клімату приведе до істотних змін всіх основних компонентів біосфери, включаючи гідросферу, кріосферу, грунти, рослинний покрив і тваринний світ. У зв'язку з цим виникає завдання розробки прогнозів можливих змін біосфери під впливом діяльності людини при різних варіантах господарського розвитку. Оскільки від цього прогнозу буде істотне залежати довгострокове господарське планування, пов'язане з крупними капіталовкладеннями, очевидно, що він повинен володіти високою достовірністю.

Необхідну надійність прогнозів змін біосфери можна забезпечити в результаті подальшого розвитку глобальної екології, що вимагає розробки наступних основних напрямів досліджень:

Вивчення компонент біосфери з метою складання їх докладного кількісного опису, що відноситься до всіх районів земної кулі.

Вивчення круговоротів енергії і головних видів мінерального і органічного вещеситва в біосфері для різних географічних областей.

Побудова чисельних моделей для кожної компоненти біосфери, що дозволяють досліджувати процеси, що розвиваються в значній по масштабах районах. В результаті цих досліджень повинна бути побудована комплексна чисельна модель для біосфери в цілому, що враховує взаємодію всіх компонент біосфери.

Отримання емпіричних матеріалів тих, що характеризують стан біосфери в геологічному минулому, з метою з'ясування можливості використання чисельних моделей при розробці прогнозів зміни біосфери в майбутньому.

Застосування чисельних моделей для розрахунків змін біосфери у минулому, що розширить можливість пояснення механізму еволюції.

2.Теорії виникнення і розвитку життя на Землі

 

Теорія спонтанного зародження

Ця теорія була поширена в древньому Китаї, Вавілоні і Єгипті як альтернатива креационізму, з яким вона співіснувала. Арістотель (384—322 до н. е.), якого часто називають засновником біології, дотримувався теорії спонтанного зародження. На основі власних спостережень він розвивав цю теорію далі, пов'язуючи всі організми в безперервний ряд - - «сходи природи» (всаіа паїигае).

Цим твердженням Аристотель підтримав більш раннє висловлювання Емпедокла про органічну еволюцію. Згідно з гіпотезою Арістотеля про спонтанне зародження, певні «частки» речовини містять деякий «активний зародок», який при відповідних умовах може утворити живий організм. Арістотель мав рацію, вважаючи, що цей зародок міститься в заплідненому яйці, але помилково вважав, що він є в сонячному світлі, твані і гнилому м'ясі. З поширенням християнства теорія самозародження була не в пошані; її визнавали ті, хто вірив в чаклунство тощо Але ця ідея продовжувала існувати десь на задньому плані протягом ще багатьох віків. Ван Гельмонт (1577 1644), вельми знаменитий і вдалий вчений, описав експеримент, в якому він нібито створив за два тижні мишей. Для цього потрібні були брудна сорочка, темна шафа і жменя пшениці. Активним зародком він вважав людський піт.

У 1688 р. італійський біолог і лікар Франчесько Реді, що жив у Флоренції, підійшов до проблеми виникнення життя більш суворо і піддав сумніву теорію спонтанного зародження. Реді встановив, що білі черв'ячки, що з'являються на гниючому м'ясі - личинки мух. Провівши ряд експериментів, він отримав дані, які підтверджували думку про те, що життя може виникнути тільки з попереднього життя (концепція біогенезу). Ці

експерименти, однак, не призвели до відмови від ідеї самозародження, І хоч вона дещо відійшла на задній план, вона продовжувала залишатися головною теорією в неклерикальному середовищі. У той час як експерименти Реді, здавалося б, спростували теорію спонтанного зародження, перші мікроскопічні дослідження Антоні ван Левенгука посилили цю теорію стосовно мікроорганізмів. Сам Левенгук не вступав в суперечки між прихильниками біогенезу і спонтанного зародження, однак його спостереження під мікроскопом залишали спадок обом теоріям і, зрештою, спонукали інших вчених поставити експерименти для розв'язування питання про виникнення життя шляхом спонтанного зародження. У 1765 р. Ладзаро Спаланцані провів наступний досвід: піддавши м'ясні і овочеві відвари тривалому кипінню, він відразу ж їх запечатав, а потім зняв з вогню. Досліджуючи рідину через декілька днів, Спаланцані не виявив ніяких ознак життя. З цього він зробив висновок, що висока температура вбила всі форми живих істот, і без них ніщо живе вже не могло виникнути.

У 1860 р. проблемою походження життя зайнявся Луї Пастер. До цього часу він вспів вже багато чого досягти в мікробіології, зумів вирішити проблеми, що загрожували шовкопряддству і виноробству. Він показав також, що бактерії існують всюди і що неживі матеріали легко можуть бути заражені ними, якщо їх належно не простерилізувати.

Внаслідок ряду експериментів, в основі яких лежали методи Спаланцані, Пастер довів справедливість теорії біогенезу і остаточно спростував теорію самозародження.

Однак підтвердження теорії біогенезу породило іншу проблему. Якщо для виникнення живого організму необхідний інший живий організм, то звідки ж узявся самий перший живий організм? Чи Було це первинним Теорія панспермії

Ця теорія не пропонує ніякого механізму для пояснення первинного виникнення життя, а висуває ідею про її неземне походження. Тому її не можна вважати теорією виникнення життя як такою; вона просто переносить проблему в якесь інше місце Всесвіту.

Теорія панспермії стверджує, що життя могло виникнути один або декілька разів в різний час в різних частинах Галактики або Всесвіту. Для обгрунтування цієї теорії використовуються багаторазові появи НЛО, наскальні зображення предметів, схожих на ракети і «космонавтів», а також повідомлення про нібито зустрічі з інопланетянами. Радянські і американські дослідження в космосі дозволяють вважати, що імовірність виявлення життя в межах Сонячної системи нікчемна, однак вони не подають ніяких відомостей про можливе життя поза цією системою. При вивченні матеріалів метеоритів і комет в них були виявлено різноманітні «попередники живого» — такі речовини, як ціаногени, синильна кислота і органічні сполуки, що можливо зіграли роль «насіння», що падало на голу Землю. З'явився ряд повідомлень про знаходження в метеоритах об'єктів, що нагадують примітивні форми життя, однак докази на користь їх біологічної природи поки не здаються вченим переконливими. Також деякі прихилникі теорії панспермії вважають, що життя занесене інопланетянами заради експерименту. І що зараз іноземні істоти спостерігають за життям і розвитком людства.

Теорія стаціонарного стану

Згідно з цією теорією, Земля ніколи не виникала, а існувала вічно, вона завжди здатна підтримувати життя, а якщо і змінювалася, то дуже мало. Види також існували завжди. Оцінки віку землі сильно варіювали — від приблизно 6000 років за розрахунками архиєпископа Ашера до 5 млрд. років за сучасними оцінками, заснованими на обліку швидкостей радіоактивного розпаду. Більш довершені методи датування дають все більш високі оцінки віку Землі, що дозволяє прихильникам теорії стаціонарного стану вважати, що Земля існувала вічно. Згідно з цією теорією, види також ніколи не виникали, вони існували завжди і у кожного виду є лише дві альтернативи — або зміна чисельності, або вимирання. Прихильники цієї теорії не визнають, що наявність або відсутність певних викопних залишків може вказувати на час появи або вимирання того або іншого виду, і приводять як приклад представника хордових риб — латимерію.

Прихильники теорії стаціонарного стану стверджують, що тільки вивчаючи тепер існуючі види і порівнюючи їх з викопними залишками, можна робити висновок про вимирання, так і в цьому випадку певно, що він виявиться невірним. Використовуючи палеонтологічні дані для підтвердження теорії стаціонарного стану, її нечисленні прихильники інтерпретують появу викопних залишків в екологічному аспекті (збільшення чисельності, міграції в місця сприятливі для збереження залишків і т.д). Велика частина доказів на користь цієї теорії пов'язана з такими незрозумілими аспектами еволюції, як значення розривів в палеонтологічному літописі, і вона найбільш детально розроблена саме в цьому напрямку.

Точка зору креаціоністів

Згідно з цією теорією, життя виникло внаслідок дії розуму в минулому; її дотримуються послідовники майже всіх найбільш поширених релігійних навчань. У 1650 р. архиєпископ Ашер з м. Арма (Ірландія) обчислив, що Бог створив світ в жовтні 4004 р. до н. е. а закінчив свою працю 23 жовтня о 9 ранку, створивши людину. Ашер визначив цю дату, додавши вік всіх людей, що згадуються в біблійній генеалогії від Адама до Христа («хто кого народив»). Однак прості розрахунки показують, що Адам повинен був жити в Деякі креаціоністи розглядають процес формування біосфери, засновуючи свої погляди на оповіданні про створення світу, записане в першій книзі Біблії - Буття.Не можна забувати, що повідомлення книги Буття було написано не для пояснення механізмів створення. Воно висловлює основні події, описуючи, що було створено, в якому порядку і коли, або в який день, вперше з'явилося.

Перший день

"Хай станеться світло! І сталося світло.І побачив Бог світло, що добре воно, і Бог відділив світло від темряви. І Бог назвав світло: День, а темряву назвав: Ніч. І був вечір, і був ранок, день перший." (Буття 1:3, 5). Сонце і місяць, звичайно, існували в космічному просторі задовго до цього першого дня, але їх світло не досягало поверхні землі, залишаючись невидимим земному спостерігачу. Тепер же, в цей перший день, світло, очевидно, стало видимим на землі, і на земній кулі, що обертається, дні стали змінювати ночі.

Прояснення, ймовірно, здійснювалося поступово і продовжувалося довго, так що світло з'явилося не вмить, як це відбувається, коли включають електричну лампу. У перекладі книги Буття Дж. У. Уаттсом це висловлюється наступними: І поступово виникло світло (Виразний переклад Буття). Це світло виходило від сонця, але самого сонця не було видно із-за суцільної хмарності. Тому світло, що потрапляло на землю, було розсіяним світлом, як це указується в коментарі до вірша 3 в перекладі Ротергема. (Дивися виноску Ь до вірша 14.)

Другий день

"І сказав Бог: Нехай станеться твердь посеред води, і нехай відділяє вона між водою й водою.І Бог твердь учинив, і відділив воду, що під твердю вона, і воду, що над твердю вона. І сталося так.І назвав Бог твердь Небо. І був вечір, і був ранок день другий." (Буття 1:6-8). В Синодному перекладі Біблії, як і в деяких інших перекладах, тут уживається слово "твердь". Це привело деяких вчених до висновку, що повідомлення книги Буття запозичене з міфів про створення, де ця твердь небесна зображається у вигляді металевого зведення. Проте навіть в англійській Біблії короля Якова, де уживається слово твердь, примітка на полях свідчить: простір. Це вірно, тому що єврейське слово ракия, яке в Перекладі Нового Світу переведене словом простір, має значення розтягання, розповсюдження або протягу.

Повідомлення в Бутті говорить, що Бог створив простір, але воно не говорить, як він це зробив. Яким би чином не відбувалося описане відділення, це, мабуть, виглядало так, ніби вода над пространством була піднята із земної поверхні. А пізніше мовиться, що по тверді небесної [простору небес, НМ] могли літати птахи, як це висловлюється в Буття 1:20.

Третій день

"І сказав Бог: Нехай збереться вода з-попід неба до місця одного, і нехай суходіл стане видний. І сталося так.І назвав Бог суходіл: Земля, а місце зібрання води назвав: Море. І Бог побачив, що добре воно." (Буття 1:9, 10).

Знову в повідомленні не описується, як це було зроблено. Поза сумнівом, утворення суші супроводжувалося колосальними зсувами земної поверхні. Геологи пояснили б такі корінні зсуви пластів теорією катастроф. Але Буття указує на керівництво і управління Творцем.

В біблейському повідомленні, де описується, як Бог питає Іова про його знання щодо землі, згадуються різні відомості з історії землі: її розміри, хмарність, обмеження морів суш - в цілому, багато що із створення, що охоплювало тривалі проміжки часу. Серед іншого, Біблія говорить, що Бог, уподібнюючи землю будівлі, запитав Іова: На чому затверджені підстави її, або хто поклав наріжний камінь її? (Іов 38:6).

Цікаво, що земна кора, подібно до підстави, набагато товще під материками, особливо під гірськими ланцюгами; вона глибоко занурена в розташовану нижче мантію, подібно до коріння дерева в грунт. Уявлення, що

позначає джерело світла. У у своєму переводі Ротергем робить наступну підрядкову примітку до слова світила: У вірші 3 ор - розсіяне світло. Далі пояснюється, що єврейське слово маор у вірші 14 позначає щось, випромінююче світло. Хоча в перший день крізь пелену атмосфери, очевидно, пробивалося розсіяне світло, але із-за хмарних шарів, які тоді ще обволікали землю, джерела цього світла залишалися прихованими для земного спостерігача, четвертий день, це, ймовірно, змінилося.

Оскільки атмосфера спочатку була багата вуглекислим газом, по всій землі, можливо, переважав жаркий клімат. Проте, завдяки буйному росту рослинності протягом третього і четвертого періодів створення, ця стримуюча тепло оболонка вуглекислого газу була частково поглинена. Рослини, у свою чергу, виділяли кисень, що є передумовою для забезпечення на землі життя тварин.

Тепер земний спостерігач міг би розрізняти сонце, місяць і зірки, які повинні були служити для знамень, і часів, і днів, і років (Буття 1:14). Місяць указував би на проходження місячних місяців, а сонце - на проходження сонячних років. Коли пори року в той четвертий день стали так, вони, поза сумнівом, були набагато м'якше, ніж вони стали пізніші (Буття 1:15)

П'ятий день

"1 сказав Бог: Нехай вода вироїть дрібні істоти, душу живу, і птаство, що літає над землею під небесною твердю.І створив Бог риби великі, і всяку душу живу плазуючу, що її вода вироїла за їх родом, і всяку пташину крилату за родом її. І Бог побачив, що добре воно." (Буття 1:20, 21).

Цей вірш Біблії говорить про морських чудовисьок, викопні залишки яких були недавно знайдені вченими.

Шостий день

"І сказав Бог: Нехай видасть земля живу душу за родом її, худобу й плазуюче, і земну звірину за родом її. І сталося так." (Буття 1:24). Отже, в шостий день з'явилися наземні тварини, охарактеризовані як дикі і домашні. Але на цьому останній день ще не закінчився. Ще один, останній, чудовий рід повинен був бути створений.

"Сказав Бог: Створімо людину за образом Нашим, за подобою Нашою, і хай панують над морською рибою, і над птаством небесним, і над худобою, і над усею землею, і над усім плазуючим, що плазує по землі.І Бог на Свій образ людину створив, на образ Божий її Він створив, як чоловіка та жінку створив їх." (Буття 1:26, 27).

В другому розділі Буття, мабуть, додаються деякі деталі. Проте це не є, як уклали деякі, іншим повідомленням про створення, яке суперечило б даним з першого розділу. Почате повідомлення лише підхоплюється з певного моменту третього дня, після того, як з'явилася суша, але до створення наземних рослин, і даються додаткові подробиці у зв'язку з появою людей: Адама, живої душі, його місцепроживання - саду під назвою Іїдем - і жінки Сви, його дружини (Буття 2:5-9, 15-18, 21, 22).

Вищесказане служить для того, щоб допомогти нам зрозуміти, що мовиться в Бутті. З цього цілком реалістичного повідомлення виходить, що процес створення продовжувався не 144 години (6 * 24), а охоплював багато тисячоліть.

Наш розгляд показує, що повідомлення книги Буття про створення виступає як переконливий в науковому відношенні документ. Воно представляє основні категорії рослин і тварин, які в своїй великій різноманітності розмножуються тільки по роду їх. Палеонтологічний літопис підтверджує це. Так, вона показує, що кожен рід виник раптово, за відсутності справжніх перехідних форм, які пов'язували б його з яким-небудь колишнім родом, як це повинно було бути по теорії еволюції

Теорія вірогідності надає яскравий доказ того, що повідомлення книги Буття про створення повинне виходити з досвідченого джерела. У повідомленні приводиться 10 головних етапів в наступному порядку:

1. почало; 2. первозданна земля, що знаходиться в темноті і оповита важкими газами і водою;

світло;

простір або атмосфера;

материки;

наземні рослини;

сонце, місяць і зірки, помітні в просторі; почало пір року;

морські чудовиська і істоти, що літають;