168678 (625169), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Більшість авторів гіпотез про походження життя на Землі припускали, що протягом величезного проміжку часу наша планета була інертною і на її поверхні, в атмосфері і океані відбувався повільний абіогенний синтез органічних сполук, який привів до утворення перших примітивних організмів. Встановилося майже традиційне уявлення про те, що на Землі відбувалася тривала хімічна еволюція, яка передувала біологічній і охоплювала інтервал часу не менше 1 млрд. років.
Фосилізовані (такі, що скам'яніли) залишки організмів зустрічаються у відкладеннях етапів геологічної історії, що охоплюють 570 млн. років. За ініціативою американського геолога Ч. Шухерта цей період названий фанерозойським еоном, або фанерозоєм (від грец. phaneros— очевидний, чіткий і zое — життя). До фанерозою належать три останні ери в історії земної кори: палеозойська, мезозойська і кайнозойська.
Стародавня і найтриваліша частина геологічної історії названа криптозоєм (від грец. kriptos — прихований), що охоплює величезний проміжок часу — 570—4500 млн. років тому. Вона позначається як докембрій. Цей первинний етап геологічної історії біосфери прийнято поділяти на два послідовні періоди:
а) архейська ера тривалістю близько 1900 млн. років,
б)протерозойська ера тривалістю близько 2000 млн. років. Геохронологічна шкала викликає інтерес в аспекті розгляду послідовності етапів розвитку біосфери, оскільки дає змогу датувати історію виникнення видів організмів. Так, архей — це час примітивних одноклітинних бактерій, протерозой — час різноманітних бактерій і водоростей. З початком палеозою пов'язують першу появу численних безхребетних, що мають мушлю, окам'янілі останки яких знаходять у гірських породах повсюди. У палеозої з'явилися перші хребетні близько 450 млн. років тому (ордовицький період), перші комахи — 350 млн. років тому (девон), перші рептилії — 300 млн. років тому (кам'яновугільний період), перші хвойні — 220 млн. років тому (пермський період). З мезозоєм пов'язана поява перших динозаврів і перших ссавців (200 млн. років тому в тріасі) і перших птахів, і соснових дерев (160 млн. років тому в юрському періоді).
Кисень в атмосфері. У розвитку біосфери найважливішу роль відіграло поступове зростання концентрації кисню в атмосфері, яке створило умови для формування озонового шару в атмосфері, переходу на сушу життя, що зародилося в океані, і появи надалі вищих тварин. Первинна атмосфера була майже без кисню (0,1 % від сучасного рівня). Зміна складу атмосфери почалася приблизно 2 млрд. років тому, коли з'явилися перші фотосинтезуючі організми. Цей процес розвивався до появи 1,5 млрд. років тому сучасних хлорофілових "кліток", які стали виділяти велику кількість кисню і поглинати вуглекислий газ. Їх попередники — прокаріоти (клітина без ядра) були першими фотосинтезуючими організмами (ймовірно, це були синьо-зелені водорості, виявлені в докембрійських відкладеннях в Онтаріо).
Приблизно 1 млрд. років тому кількість кисню становила 1% від сучасного рівня. У цю епоху важливою була роль фотосинтезуючої активності фітопланктону, з'явився озоновий шар, який затримує згубні для організмів ультрафіолетові промені, що сприяло подальшому розвитку органічного життя в поверхневому шарі води.
Близько 600 млн. років тому почався важливий біосферний процес: заселення материків живими істотами — з'явилися нижчі автотрофні рослини, потім складніші види рослин, що супроводжувалося різким збільшенням вмісту кисню в атмосфері (від 3 % від сучасного рівня 700 млн. років тому до 50 % до початку крейдяного періоду 140 млн. років тому).
Основні етапи розвитку біосфери. Можна умовно виокремити такі послідовні етапи еволюції біосфери: синтез простих органічних сполук, біогенез, антропогенез, техногенез і ноогенез.
1. Синтез простих органічних сполук (хімічна еволюція) в геосферах Землі здійснювався під дією ультрафіолетової радіації: метану, аміаку, водню, пари води. Початок етапу — 3,5—4,5 млрд. років тому.
2. Біогенез — перетворення речовини геосфери Землі в живу речовину біосфери (утворення високомолекулярних органічних сполук з простих сполук під дією геофізичних чинників). Початок етапу — 2,5—3,5 млрд. років тому (поява живої речовини біосфери).
3. Антропогенез — поява людини і перетворення її на соціальну істоту, формування суспільної організації людських співтовариств у процесі виробничої трудової діяльності. Початок етапу — 1,5—3 млн. років тому (поява людини).
4. Техногенез — перетворення природних комплексів біосфери в процесі виробничої діяльності людини і формування техногенних і природно-технічних комплексів, тобто техносфери, як складової біосфери. Початок етапу — 10—15 тис. років тому (поява міських поселень).
5. Ноогенез — процес перетворення біосфери в стан розумово керованої соціально-природної системи (ноосфери). Її можна схарактеризувати як стан біосфери, за якого здійснюються:
а) раціональне використання природи, тобто раціональне природокористування;
б) стійкий розвиток світової людської спільноти.
Слід зазначити, що важливий вплив на еволюцію біосфери справив дрейф континентів, у результаті якого еволюція різних груп організмів пішла різними шляхами. Згідно з теорією дрейфу континентів, висунутою Альфредом Вегенером у 20-х роках XX ст., сучасні континенти виникли з єдиного масиву сущі, що одержав назву Пангея, який існував на нашій планеті ще в палеозої як острів у Світовому океані. Приблизно 200—250 млн. років тому наприкінці палеозою — на початку мезозою Пангея "розкололася" на два великі масиви суші, які стали "розходитися", що зумовило формування нових океанів. Індія і континенти, що знаходяться зараз у Південній півкулі (Південна Америка, Африка, Антарктида, Австралія), утворювали разом єдиний материк Гондвана. Нинішня Північна Америка, Європа і Азія утворили материк Лавразія.
В юрський період Гондвана і Лавразія відокремилися одна від одної. На той час еволюція динозаврів досягла досить високого ступеня, хвойні ліси існували вже впродовж мільйонів років, з'явилися перші птахи і ссавці. Ще до того як почався поділ Гондвани на південні континенти й Індію, що існують нині, динозаври і хвойні ліси зайняли панівне становище серед живих організмів. Після поділу Гондвани еволюція видів на різних континентах пішла різними шляхами. Так, сумчасті ссавці досягли великої різноманітності в Австралії і Південній Америці, тоді як плацентарні ссавці зайняли домінуюче становище на інших континентах.
Приблизно в цей же час відбувся поділ Лавразії, де вже існували хижі, копитні гризуни, примати і багато інших ссавців. Тому не дивно, що північноамериканські, азіатські і європейські види ссавців пов'язані між собою ближчою спорідненістю, ніж із ссавцями Австралії і Південної Америки. Нинішні континенти сформувалися в основному наприкінці мезозою, близько 110 млн. років тому, хоч Індія, переміщаючись на північ, з'єдналася з Азією тільки 20—30 млн. років тому. [5]
1.4 Будова біосфери
Планета Земля унікальна. На ній серед інших планет Сонячної системи в тонкому шарі, де взаємодіють вода (гідросфера), земля (літосфера) і повітря (атмосфера), мешкають живі організми. Цей шар називається біосферою (від грец. bios— життя, sphaira— куля).
Біосфера (за В.І. Вернадським) — область планети, в якій існує або коли-небудь існувало життя і яка постійно піддається або піддавалася дії живих організмів.
Погляди видатного вченого про провідну роль живої речовини в утворенні сучасного хімічного складу атмосфери, гідросфери і частини літосфери отримали різностороннє підтвердження.
Біосфера є єдиним місцем існування людини та інших живих організмів. З побудов В. І. Вернадського та інших учених випливає закон незамінності біосфери.
За цим законом, кінцеве завдання охорони природи — це збереження біосфери як єдиного місця існування людського суспільства. Сучасні філософські концепції зводяться до того, що процес взаємодії суспільства і біосфери має бути керованим і не повинен призвести до деградації біосфери як середовища існування суспільства. На відміну від біогенезу цей етап еволюції біосфери розглядають як етап розумного розвитку, тобто ноогенезу. Відповідно відбувається поступове перетворення біосфери в ноосферу. Під цим терміном мається на увазі особлива оболонка Землі, що включає суспільство з індустрією, мовою, господарською діяльністю, релігією. Ноосфера розглядалась як "мислячий пласт", що розгортається над біосферою, зовні її.
Біосфера неминуче перетвориться на ноосферу, тобто сферу, де розум людини відіграватиме домінуючу роль у розвитку системи "людина — природа". Цей закон справедливий, хоча деякі сучасні учені розглядають його як соціальну утопію. Водночас очевидно, що якщо людство не почне регулювати свою чисельність, управляти власними діями на природу, спираючись на її закони, то воно приречене на загибель. Тому значення закону ноосфери бачиться в тому, що люди управлятимуть не природою, а перш за все собою.
В. І. Вернадський вважав, що ноосфера — це нове геологічне явище на Землі. В ній вперше людина стає могутньою геологічною силою. Але мислити і діяти людина, як і все живе, може тільки в області розповсюдження життя, тобто в біосфері, з якою вона нерозривно пов'язана і з якої не може піти.
Біосфера — це геологічна земна оболонка, яка не тільки охоплена життям, а й структурно ним організована. При цьому біосфера як планетна система входить у більшу надсистему Землі, якій властива єдність взаємодії земних і космічних процесів.
Таким чином, найважливішими особливостями біосфери є її організованість і стійка динамічна рівновага. Організованість означає, що біосфера — не хаос розрізнених складових, а деяке єдине і пов'язане ціле.
Наприклад, термодинамічний рівень організованості біосфери виражається в наявності двох взаємопов'язаних шарів: верхнього, освітленого (фотобіосфера), де існують фотосинтезуючі організми, і нижнього, ґрунтового (афотобіосфера), де розміщена зона підземного життя.
Сучасна біосфера разом із живою речовиною включає повністю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери.
Гідросфера. Ця геосфера є сукупністю океанів, морів, озер, річок, боліт, підземних вод і льодовиків. Вона утворює переривисту водну оболонку Землі, що займає більше 70% її поверхні. Маса гідросфери розподілена вкрай нерівномірно: 98,3% її становить Світовий океан, 1,6% зв'язано в материкових льодах і лише 0,1% припадає на води материків.
Вода — один із найважливіших, незамінних природних ресурсів, хімічна сполука водню і кисню. Найпростішу формулу — Н2О — має водяна пара. Молекула рідкої води складається головним чином зі сполуки двох простих молекул (Н2О)2. Лід — сполука трьох простих молекул – (Н2О)3. Вода — це єдина речовина на Землі, що існує в природі в усіх трьох агрегатних станах: рідкому, твердому, газоподібному.
Гідросфера — компонент неживої матерії, але з нею пов'язано життя на Землі. Там, де є вода, є і життя. Вода — найважливіша складова будь-якої живої клітини. Біохімічні реакції протікають у воді, оскільки більшість органічних сполук із біологічної підмножини водорозчинні. На зорі виникнення життя летючі органічні сполуки розсіювалися в атмосфері й розпадалися. Ті, що не розчинялися у воді, занурювалися на дно, а у воді залишалися переважно водорозчинні речовини, які й брали участь у подальшій еволюції життя.
Функції води дуже різноманітні. Вода порівняно з рештою речовин земного походження має унікальні й аномальні властивості, наприклад, термодинамічні (теплоємність, константи паротворення і кристалізації) і фізико-хімічні (в'язкість, досягнення максимальної щільності при 4°С, нестисливість, високий коефіцієнт поверхневого натягу, плавучість льоду, розчинювальна здатність, можливість формування лужного, нейтрального і кислого середовища).
Різноманітність скупчень і рухів води в різних її фазових станах — це хмари, водоспади, річки, озера, засніжений ліс, льодовики, морський прибій, тобто естетичний ресурс планети Земля.
Світовий океан, що є основною частиною гідросфери, — це середовище існування величезної кількості найрізноманітніших представників рослинного і тваринного світу і світу мікроорганізмів. Всі морські організми поділяють на три великі групи: планктон, нектон і бентос. Планктон (від грец. planktos — ширяючий, блукаючий та оп — живе) — найбільша за числом видів група організмів, що включає рослини і тварин, які не здатні самостійно пересуватися, "ширяючих" у товщі води і переміщуваних течіями. Планктон поділяють на фіто- і зоопланктон. Основна маса фітопланктону зосереджена в поверхневому (60 – 80-метровому) шарі води океанів, де для фотосинтезу достатньо сонячного світла. До нектону (від грец. nektos — плавний) належать тварини, здатні самостійно пересуватися у воді (риби, водні ссавці, кальмари та ін.). Організми, прикріплені до дна водоймищ, що повзають по ньому і зариваються в нього, відносять до бентосу (від грец. benthos— глибина), який поділяється на фітобентос (різноманітні багатоклітинні водорості) і зообентос (губки, хробаки, молюски та інші безхребетні).
Маса живої речовини в гідросфері розподілена вкрай нерівномірно. Найбільшу біомасу має фітопланктон, області концентрації якого займають близько 10% площі Світового океану і в основному розташовані на шельфах. Оскільки для більшості представників нектону і зообентосу фітопланктон є основним або єдиним джерелом їжі, розподіл областей їх концентрації приурочений до ареалів фітопланктону.
Літосфера. У сучасному розумінні літосфера (від грец. litos — камінь та sphaira — куля) — верхня тверда оболонка Землі, товщина якої коливається в межах 50—200 км. Верхня частина літосфери утворює земну кору, а нижня — верхню частину мантії Землі. Земна кора, що є, на відміну від гідросфери, суцільною оболонкою планети, складається із трьох шарів: осадового, гранітного і базальтового. Осадовий шар в основному складений осадовими породами (глинами, пісковиками, вапняками, доломітом, гіпсом та ін.), що утворилися на поверхні Землі в основному в результаті відкладення продуктів вивітрювання і руйнування стародавніх порід, хімічного і механічного випадання осаду з води, а також продуктів життєдіяльності організмів. Потужність осадового шару вкрай мінлива: в одних місцях його немає, в інших він досягає товщини 20—26 км. Загальний об'єм цього шару становить близько 10 % від обсягу всієї земної кори, причому основна частина порід, що його складають, припадає на материки і шельфи океанів.
Нижня межа біосфери проходить у верхній частині земної кори. Виразне розповсюдження життя простежується тут лише до глибини в декілька десятків метрів, проте з підземними водами мікроорганізми розповсюджуються до глибин 2-3 км, хоча відомі випадки виявлення мікроорганізмів у нафтових водах і нафті, видобутих при бурінні свердловин з глибин більше 4 км.
З погляду концентрації живої речовини в біосфері особливий інтерес становить ґрунтовий шар, товщина якого в різних ландшафтних і кліматичних зонах змінюється в широких межах (від декількох сантиметрів до 1—1,5 м). Практично вся рослинність суші, а отже, і весь її тваринний світ пов'язані з ґрунтом як необхідним джерелом їжі.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
