Биосфера и ее эволюция

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.