И.В. Бурковский - Морская биогеоценология. Организация сообществ и экосистем (1119242), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Организмы буквально пронизываются энергией и веще­ством, модифицируя их, частично связывая в упорядоченные структуры клет­ки, частично выводя в виде рассеянной энергии и преобразованного вещества,изменяя при этом среду обитания. Система воспроизводства содержит в зако­дированном виде полную информацию, необходимую для построения соответ­ствующего белка (тела). Как она появилась — остается загадкой.До недавнего времени казалось совершенно невероятным происхождениежизни из первичных даже сложных молекул.

Известна такая аналогия: вероят­ность случайного возникновения осмысленной нуклеотидной последователь­ности соответствует вероятности того, что несколько килограммов типографс­кого шрифта, сброшенного с крыши небоскреба, сложатся в определенную стра­ницу романа «Война и мир». Для этого потребовалось бы время большее, чемвремя существования нашей Вселенной (15-20 млрд. лет). Отсюда распростра­ненное среди ряда исследователей привлечение эзотерических и теологичес­ких объяснений происхождения жизни.Только в последние 20-25 лет стало ясно, что самоорганизующиеся систе­мы обладают способностью корректировать свое поведение на основе предше­ствующего опыта. В рамках неравновесной термодинамики И. Пригожина (1985;2001) новые системы возникают из старых (после их разрушения — выведенияиз равновесного состояния) спонтанно и случайно.

Возникновение нового ос­новано на особых свойствах информации, как таковой, на которую не распрос­траняются законы сохранения как на материю или энергию и которая можетбыть заново создана и безвозвратно потеряна (некоторыми астрофизиками, изу­чающими Черные дыры, это эзотерическое свойство подвергается сомнению;взамен предлагается гипотеза «множественности состояний» информации, не­которые из которых остаются незамеченными Наблюдателем). В точке бифур­кации нарождается множество информационных вариантов будущей системы,но случайно выбор останавливается только на одном из них. Так могла возник­нуть жизнь на Земле: из имевшихся на тот момент фрагментов старой неживойсистемы, но под влиянием новой информации.Достаточно устойчиво существует и другая точка, зрения, согласно кото­рой жизнь была занесена в виде спор или первичных организмов на Землю.Вопрос о происхождении жизни на углеродной основе, таким образом, перено­сится в дальний Космос, но одновременно появляется проблема выживанияпривнесенной жизни в геофизической системе нашей планеты.Возникшая жизнь изначально обладала двумя важнейшими свойствами: (1)адаптивностью — способностью приспосабливаться к среде, что обеспечивалоей воспроизводство в изменчивой среде, и (2) контролем среды — способностьюизменять ее в нужном для себя и потомков направлении.

Появилась положитель­ная обратная связь, направляющая все дальнейшее развитие жизни (см. гл. 11).К моменту появления первичной жизни на Земле (3,6-4,1 млрд. лет назад)резкой границы между Первичным океаном (гидросферой) и сушей не было:Глава 2. Возникновение и развитие физической и биологической организации.47Таблица 1. Геохронология Земли (Еськов, 2000 г; изм. и доп.)ЗонЭраПериод(млн. лет)Катархей(4500-3500)Архей(3500-2600)ранний(2600-2000)средний(2000-1100)поздний(1100-700)ооО)1!КайнозойКембрий(570-500)Ордовик(500^40)Силур(440-415)Девон(415-360)Карбон(360-295)Пермь(295-240)Триас(240-205)Юра(205-145)Мел(245-66)Самые важные событияКриптозой(докембрий)Формирование первичной атмо-гео-гидросферы. Химическая ибиохимическая эволюция (первые два этапа на пути к жизни).Возникновение и эволюция прокариотной анаэробной жизни ипростейших биогеохимических циклов (включение жизни вгеохимические процессы превращения и изменения среды).Развитие первых факультативно-аэробных и облигатно-аэробныхпрокариотных фотосинтетиков, увеличение содержания кислорода ватмосфере.

Достижение точки Пастера.Возникновение и эволюция эукариотных аэробных организмов (фотои гетеротрофов). Увеличение размеров, глубины и соленостиПервичного океана. Увеличение концентрации кислорода ватмосфере до 10% от современного.Возникновение и развитие первых многоклеточных, увеличениеразмеров организмов, образование скелета, развитие фильтрации,формирование пеллетов, ведущих к очищению толщи воды отминеральной и органической взвеси, увеличение фотической зоны ираспространение жизни на большие глубины. Увеличениеэффективности фотосинтеза и первичной продукции, влекущих ростколичества и разнообразия гетеротрофов.

Активизация жизни всоздании среды обитания, в биогеохимических процессах.Возникновение озонового щита.ФанерозойВспышка таксономического разнообразия беспозвоночных в море.Выход жизни на сушу. Расцвет сосудистых растений. Формированиепочвы и наземного ландшафта.Начало расцвета наземной фауны.Эволюция наземной фауны.Достижение высочайшей продуктивности наземной растительности.Ее массовое отмирание, разложение и накопление некромассы,ведущие к резкому снижению атмосферного кислорода. Образованиеполезных ископаемых.Эволюция наземной и водной жизниЭволюция наземной и водной жизни. Дрейф материков.Интенсивное развитие крупных пресмыкающихся, начало векадинозавров. Дрейф материков.Расцвет и вымирание динозавров, полное расхождение материков.Формирование Мирового океана в современных границах исовременного химического состава.

Расцвет цветковых растений,птиц, насекомых.ПалеогенБурная эволюция млекопитающих.(66-25)НеогенПоявление и развитие человекообразных обезьян.(25-3)ЧетвертичныйПоявление и развитие человека.(3-0)суша представляла собой плоскогорье, слегка возвышающееся над колеблющим­ся (приливы-отливы) уровнем океана, и отвесные скалы; т.е.

существовалаогромная по площади зона, аналогичная современной литорали приливно-отливных морей. Первые организмы, таким образом, были одновременно и мел-48И.В. Бурковский. Морская биогеоценология. Организация сообществ и экосистемководными океаническими (обитатели океанических луж) и литосферными.Многие первичные бактерии, вероятно, возникли на заливаемой суше, а не вокеане (Заварзин, 2004).Первое время жизнь развивалась в условиях первичной атмосферы, обла­давшей восстановительными свойствами. Ничтожные концентрации химичес­кого кислорода уходили на окисление извергающихся из вулканов металлов ине допускали возможности существования аэробной жизни.3,6-2,6 млрд. лет назад существовали вначале только разнообразные анаэ­робные, а позднее и факультативно аэробные организмы.

Среди них: хемоавтотрофы, фотоавтотрофы, близкие современным цианобактериям, и гетеротрофы (Заварзин, 2004). Таким образом, в простейшем сообществе существовалипродуценты, консументы и редуценты — весь необходимый набор для наипро­стейшего биогеохимического цикла. В.И. Вернадский (1932) впервые предска­зал (тогда это не было известно), что организмы с самого начала эволюциони­ровали в некотором разнообразии и в теснейшей связи с окружающей средой. Ссамого раннего момента жизнь эволюционировала вместе со средой обитания,как единая система (биогеоценоз), вовлеченная в биогеохимические превраще­ния. В этом контексте жизнь можно рассматривать как способ стабилизациисуществующих на планете геохимических циклов.

И по их эффективности можносудить об ее эволюционном продвижении (см. гл. 11). К началу протерозоя (2,6млрд. лет назад) был преодолен рубеж концентрации кислорода в атмосфереравный 0,22% (т.е. 1% от современного значения — 22%) — точка Пастера,когда микроорганизмы получают возможность (энергетически оправдано) пе­рейти от процессов брожения к процессам дыхания.

Второй способ энергети­чески более выгоден, так как при расщеплении одной молекулы глюкозы полу­чается 38 калорий вместо двух при брожении; это был энергетический прорыв.Кислород образовался двумя способами: химическим (накапливался вследствиезавершения интенсивного выхода железа и уменьшения трат на его окисление)и биологическим (цианобактерии и др.). Параллельно формировался озоновыйслой, защищавший организмы от губительного действия УФ и благоприятству­ющий как фотосинтезу, так и развитию аэробной гетеротрофной жизни.

С этогорубежа началось интенсивное (взрывное — в геологическом масштабе време­ни) заселение планеты жизнью. Как результат последовательного симбиотического процесса появились эукариоты.За следующий период (2,6-1,6 млрд. лет) биосфера создала уже вполнеокислительную атмосферу Земли (10% от современного уровня) и в дальней­шем поддерживала всё возрастающий уровень насыщенности атмосферы кис­лородом, хотя и были колебания в отдельные эпохи.

Это, вместе с растущимозоновым слоем (1.6 млрд. лет), создало предпосылки для ещё большего рас­ширения зоны распространения аэробных эукариот. А анаэробные организмыстали вытесняться в специфические среды, где пребывают и поныне. Высокиеконцентрации кислорода стимулировали дальнейшую эволюцию эукариот —возникла многоклеточность (на этот счет существует несколько гипотез). Пер-Глава 2. Возникновение и развитие физической и биологической организации.49вые многоклеточные организмы возникли около 0,9-1,1 млрд.

лет назад; этобыли водные и бесскелетные беспозвоночные. Но в кембрии (0,5 млрд. лет) ужеизвестны все основные группы морских беспозвоночных. Произошел резкийскачок в формообразовании.Ведущими факторами последующей эволюцииживотных оставались кислород и пища.

Но центр эволюции жизни перемес­тился на сушу. Особенно важным было появление крупных сосудистых (со ске­летом) растений, которые укоренялись в грунте и снижали эрозию поверхностикоры. Огромная биомасса, которую они создавали, шла на образование почвы ипитание наземных животных. Велика роль гигантских растений и в формирова­нии ландшафтов на поверхности Земли; благодаря им происходили расшире­ние заселяемых площадей и увеличение разнообразия условий для животных ирастений.

Характеристики

Список файлов книги