Биосфера и ее эволюция

 

Биосфера – это область распространения жизни на Земле как целостной, активной и динамичной системы, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, практически всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Целостное учение о биосфере и протекающих в ней процессах было создано и развито в 30-х годах акад. В.И. Вернадским. Совокупность живых организмов – «живое вещество».

Биосфера возникла с появлением жизни на Земле.

3,6 – 3,8 млрд. лет – жизненный возраст биосферы.

10¹⁶ кг – масса биосферы

Эволюция биосферы.

появление простейших клеток-прокариотов;

появление значительно более высокоорганизованных клеток-эукариотов;

объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах;

появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных;

возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как центра сбора, переработки, хранения информации и управления на ее основе функционированием и поведением организмов;

формирование разума как высшей формы деятельности мозга;

образование социальной общности людей – носителей разума.

Вершиной направленного развития биосферы стало появление в ней человека, открывшего эру становления на Земле разума. В истории Земли был период чисто геологической эволюции, его сменил период геолого-биологической эволюции, а с появлением человека открылся период психогенеза – духовной эволюции.

Роль организмов в эволюции биосферы.

1. криптозой

архей (3,6 – 2,6 млрд лет тому назад)

господство одноклеточных(сине-зеленые водоросли, прокариоты)

протерозой (2,6млрд. – 600 млн. л. т. н. )

низшие формы растений, колонии организмов, эукариоты

возникновение фотосинтеза привело к накоплению в воде и атмосфере свободного кислорода, благодаря чему возник и начал развиваться процесс аэробного дыхания – одна из основ прогрессивной эволюции живых организмов Земли.

-появление первых живых систем

-возникновение механизма репликации

-формирование клетки(мембрана)

-поверхностный слой водоемов – зарождение жизни (планктон, бактерии)

2. фанерозой

2.1 палеозой

2.1.1 кембрий(680 млн. л. т. н.)

2.1.2 ордовик(490 млн. л. т. н.)

процветание всех отделов водорослей и морских беспозвоночных. Наиболее распространены трилобиты.

2.1.3 силур(440 млн. л. т. н.)

выход растений на сушу – появление псилофитов. Появление первых наземных беспозвоночных; в морях – первых позвоночных (бесчелюстных щитковых).

2.1.4 девон(400 млн. л. т. н.)

папортникообразные, первые земноводные – стегоцефалы.

2.1.5 карбон(350 млн. л. т. н.)

расцвет земноводных, появление первых пресмыкающихся, первые крылатые насекомые, пауки, скорпионы.

2.1.6 пермь(280 – 230 млн. л. т. н.)

распространение голосеменных растений, развитие пресмыкающихся, насекомых.

2.2 мезозой

2.2.1 триас(230 млн. л. т. н.)

развитие голосеменных и пресмыкающихся(динозавры), появление первых млекопитающих, настоящих костистых рыб.

2.2.2 юрский(190 млн. л. т. н.)

господство голосеменных растений, появление первых птиц; первых покрытосеменных растений.

2.2.3 меловой(65-70 млн. л. т. н.)

распространение покрытосеменных растений, широкое распространение насекомых; постепенное вымирание рептилий(динозавров)

2.3 кайнозой

2.3.1 палеогеновый(60 млн. л. т. н.)

появление парапитеков и дриопитеков

2.3.2 неогеновый(25 млн. л. т. н.)

современные семейства млекопитающих, господство покрытосеменных растений

2.3.3 антропогеновый(2,5 млн. л. т. н.)

появление и развитие человека

Известковые скелеты беспозвоночных образовали осадочные породы(мел, известняк). Отмирание сине-зеленых и красных водорослей способствовало отложению кальция. Некоторые виды водорослей и губок обусловили накопление кремнезема. Каменный уголь образовался из растительных остатков, нефть – из планктона древних морей и других водоемов.

В процессе эволюции живые организмы обособлялись от непосредственной зависимости от среды. Первые организмы(бактерии, водоросли были как бы погружены в питательную среду). Постепенно появились многоклеточные организмы, менее зависимые от изменения внешней среды и имеющие свою внутреннюю среду. Эти многоклеточные организмы обладают системами органов, регулирующими жизненные процессы. Через нервную систему осуществляется связь организма с внешней средой.

Биоценоз. Деревья и травы, образующие лес, и обитающие в нем насекомые, а также разнообразные грибы, бактерии и водоросли, живущие в почве, - все объединены между собой круговоротом веществ и энергии, который осуществляется через пищевые и другие связи. Растительное сообщество вместе с обитателями образуют биоценоз. Биоценозы имеют определенный видовой состав и биомассу – общее количество живого органического вещества, выраженное в единицах массы. Биоценозы существуют в неразрывной связи с абиотической средой.

Популяция. Естественная совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которые длительно существуют на относительно обособленной территории, называют популяцией. Популяции имеют сложную структуру по полу и возрасту, различны по занимаемой площади и числу особей. Численность популяции может резко колебаться по сезонам и годам. Популяция, хотя и обладает потенциальной возможностью неограниченного увеличения численности, обычно насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на занимаемой территории. Например: годы, урожайные для хвойных, отличаются высокой численностью кедровок, белок и соболей, питающихся их семенами.

 Главный фактор, определяющий единство популяции и ее обособленность от других, - свободное скрещивание особей. Отсюда большое сходство особей внутри одной популяции по сравнению с особями других популяций. Обособленность популяций поддерживается географической (горы, реки, пустыни) и биологической (разные сроки цветения или спаривания, половая несовместимость и др.) изоляцией. В популяции происходят все первичные эволюционные процессы, это основная единица эволюции.

Биосфера – единый живой организм.

Многообразие видов живых организмов. Коэволюция – взаимное развитие видов.

Постепенные изменения сменялись резким исчезновением одних видов и расцветом других.

Общая тенденция: из основного «древа жизни» развитие многообразия организмов.

Главный элемент – популяция (изолирование за счет физико-биологических условий)

взаимное приспособление (симбиоз)

живые организмы:

-продуценты (растения, грибы) «производители»

-консументы (животные, человек, некоторые виды растений) «потребители»

-редуценты (бактерии, грибы) разлагают органическое вещество до неорганического

круговороты органического вещества.

 6. В биосфере постоянно идут круговороты веществ. (хим. и др.) ; обмен энергией.

На Земле ежегодно производится и разрушается 10¹² т живого вещества. Такой интенсивный кругооборот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты. В отличие от мертвой материи живое вещество способно к аккумулированию энергии, к размножению и обладает огромной скоростью реакций.

Последние 600 млн. лет, с начала палеозойской эры, характер основных круговоротов существенно не менялся. Шло накопление кислорода, связывание азота, осаждение кальция, накопление фосфора и т. д. Менялись лишь скорости этих процессов. Стабильное состояние биосферы в первую очередь обусловлено деятельностью самого живого вещества. Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ.

При подготовке этой работы были использованы материалы с сайта http://www.studentu.ru