23350 (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