Розвиток рослинного світу

Чи завжди рослинний покрив нашої планети був таким, яким ми його бачимо в даний час? Чи завжди на Землі росли ті рослини, які оточують нас зараз? Відповіді на ці та інші питання ви знайдете в розділі, присвяченому розвитку рослинного світу на Землі.

Поняття про еволюцію рослинного світу.   На Землі існує величезна різноманітність примітивних і високорозвинених рослин. Все це розмаїття рослинного царства з'явилося на Землі історично, т. Е. Розвивалося від простого до складного поступово, протягом тривалого періоду існування нашої планети і було пов'язане з умов середовища. Від перших організмів на основіпрогресивного   (Від лат. прогрессус   - "просувається вперед", "поступальний") розвитку виникали більш складні форми рослин. Цей процес супроводжувався вимиранням організмів, не пристосованих існувати в умовах, що змінилися, і появою нових форм, більш пристосованих. Вимерлі і всі нині існуючі рослини виникли в процесі постійної зміни якостей видів, т. Е. Виникли в процесіеволюції   (Від лат. еволюта   - "розгортання").

Еволюція - це незворотний процес історичного (що протікає в часі) зміни (розвитку) живого світу.

Еволюція рослинного світу   почалася на Землі дуже давно, з моменту появи перших живих організмів, і триває в даний час.

Більш 3,5 млрд років тому на Землі в стародавньому теплому океані виникли перші живі мешканці. Вони були примітивними (т. Е. Нерозвиненими, простими) одноклітинними організмами, схожими на сучасних бактерій. Харчувалися вони тим, що знаходилося в навколишній воді океану: розчиненими мінеральними і органічними речовинами (гетеротрофно).

Через багато тисяч років в океанічних водах з'явилися організми, що мають в клітинах хлорофіл. Такі організми стали використовувати сонячну радіацію (випромінювання) в якості джерела енергії для синтезування (виробітку) необхідних їм органічних речовин. Так з'явилися перші автотрофи, Які змогли харчуватися, здійснюючи фотосинтез.

Поява фотосинтезу - найбільша подія в історії розвитку життя на нашій планеті. Фотосинтез дав початок новому способу існування організмів, пов'язаному з автотрофним харчуванням.

Перші автотрофи, хоча і використовували енергію сонячного випромінювання, але ще не виділяли в атмосферу вільний кисень, так як весь його використовували. Тільки з появоюціанобактерій , Більш енергійно здійснюють фотосинтез, почалося поступове накопичення кисню в атмосфері Землі. Це створило можливість розвитку організмів, яким для процесу дихання необхідний кисень.

Ціанобактерії - найдавніша група живих організмів, що виникла близько 2,6 млрд років тому. Ціанобактерії існують і в даний час. Це одноклітинні і багатоклітинні (нитчасті) організми, в клітинах яких немає оформленого ядра. За цією ознакою, а також за загальним будовою клітин їх відносять донадцарствудоядерние , або прокаріоти   (Від лат. про - "перед", "раніше" і грец.каріон   - "ядро").

Тривалий період часу на нашій планеті панували тільки бактерії і ціанобактерії. Вони з часом освоїли сушу і утворили на ній шар родючого грунту, створили біосферу.

Близько 1,3 млрд років тому з'явилися більш складні, ніж ціанобактерії, організми -зелені   і золотисті водорості . Вони населяли прісні і солонуваті водойми. У цих групах водоростей  вперше на Землі добре відокремилося в клітці ядро, з'явилося багато внутрішньоклітинних органел і виник статевий спосіб розмноження  - злиття двох клітин і утворення зиготи, яка дає початок новому організму.

Всі організми, в клітинах яких є ядро, відносять донадцарствуядерні , або еукаріоти   (Від грец. еу   - "добре", "повністю"). Рослини, гриби, тварини і людина - представники еукаріот.

В ході еволюції зелених водоростей (що мешкали в прісних або солонуватих водоймах) виникли фотосинтезирующие вищі наземні рослини.

Одноклітинні зелені водорості стали родоначальниками всіх сучасних груп рослин. Від них 600-700 млн років тому з'явилися у водному середовищі багатоклітинні зелені, бурі, червоні водорості. У грунтовій середовищі виникли представники іншого царства - гриби. Виникнення многоклеточности зумовило розвиток різних типів тканин.

Виникнення статевого розмноження і поява багатоклітинних організмів - найбільша подія в розвитку життя на нашій планеті .

Хоча тоді, 600 млн років тому, кисню в атмосфері було мало (в 100 разів менше, ніж зараз), але з нього вже утворивсяозоновий екран навколо Землі. Ще через 200 млн років озоновий екран став таким потужним, що захистив від згубної сонячної радіації виходять на берег живих мешканців. Завдяки цьому життя почало активно розвиватися не тільки у воді, але і на суші.

Першими рослинами (тепер уже давно вимерлими), приблизно 450-420 млн років тому поселилися на вологих берегах прісних водойм, булириніофіти . Вони походять від прикріплених до дну водойми зелених водоростей. Рівень води змінювався, рослини періодично виявлялися то в воді, то на суші. У риниофитов, Що досягали висоти 20-25 см, не було справжніх листків, але вже розвинулися покривна тканина  з устьицами, яка захищала від висихання, механічна тканина, Що зміцнює тіло рослини в повітряному середовищі, коренеподібні освіти, що прикріплюють рослина до грунтуі поглинають воду з розчиненими мінеральними речовинами, примітивна провідна система. У них ще не було коренів і листя, були тільки зелені стебла і спорангії, в яких розвивалися спори.

З цього часу еволюція рослин йшла по шляху зростаючого пристосування до умов наземного існування.

Через 100 млн років риніофіти вимерли, але до цього часу вже з'явилися мохи,плавуни, хвощі і папороті.

350-370 млн років тому клімат на всій поверхні Землі був теплим і вологим, як в оранжереї. Стародавні папороті, хвощі і плавуни виростали в величезні дерева. Вони вже мали зелене листя і коріння. Стебло виконував роль органу пересування поживних речовин.

Все різноманіття живих організмів і рослин на Землі з'явилося в процесі еволюції. У водах океану зародилися перші примітивні організми, що дали початок першим рослинам. Поява фотосинтезу (автотрофность), статевого процесу, многоклеточности - найважливіші етапи у розвитку рослинного світу. Всі рослини - представники надцарства еукаріот.

У розділі "Розвиток рослинного світу" ви можете вивчити:

Поняття про еволюцію рослинного світу

Вступ

Питання про те, коли на Землі з'явилося життя, завжди хвилювало не тільки вчених, але і всіх людей. Походження життя, виникнення живих істот - одна з центральних проблем природознавства. Живі організми на відміну від неживих мають сукупність ознак: обмін речовин і енергії, здатність до зростання і розвитку, розмноження, до підтримки певного складу. Крім того, для них характерна наявність саморегульованої метаболічної системи (обмін речовин) і вони мають здатність до точного самовідтворення власної метаболічної системи (реплікація ДНК, її матричне копіювання і специфічно детермінований синтез білків-ферментів) і ін.

Відповідно до сучасних уявлень, життя - це одна з форм існування матерії, закономірно виникає за певних умов у процесі її розвитку. Суть різних поглядів на походження життя можна виразити в трьох головних концепціях. Одна з них - ідеалістичні релігійні уявлення про створення всього живого з неживого Творцем, інша - абіогенез 1 і третя - біогенез 2.
^

Історія уявлень про виникнення життя на Землі

  В теорії абиогенеза два принципово різних підходи: наївно-матеріалістичні уявлення давніх греків про самозародження живих організмів з неживої природи і сучасні діалектико-матеріалістичні уявлення про природне виникнення життя. Зокрема, Аристотель  в принципі дотримувався матеріалістичних уявлень про абіогенез живих істот з неорганічної природи. Однак його погляди і погляди його середньовічних послідовників перетворилися в механістичні уявлення про самозародження високорозвинених органічних форм (як рослин, так і тварин) безпосередньо з неорганічної матерії (бруд, мул, піт і т.д.), а також про породження одними формами інших ( наприклад, гуси, вівці - з плодів дерев).

Перший удар по уявленням про самозародження завдали експерименти флорентійського натураліста Франческо Реді, який довів неможливість самозародження мух в м'ясі. Поряд з досвідченими відкритими судинами з м'ясом він використовував контрольні, зав'язані марлею і недоступні для мух. У контрольних посудинах черви (личинки мух) не могли самозароджуватися. Однак ці експерименти Франческо Реді не змогли спростувати уявлення про самозародження, усталені століттями.

Через кілька років після проведених експериментів Франческо Реді голландський учений ^ Антоні Левенгук відкрив мікроскопічні істоти, "самозародження" яких можна було спостерігати в крапельці чистої води. Це відкриття Антоні Левенгуком мікросвіту дало поштовх розвитку уявлень про самозародження, але вже на рівні мікросвіту. Не дали остаточної відповіді і експерименти італійського вченого Ладзаро Спаланцані, яке продемонструвало неможливість самозародження мікроскопічних живих істот в поживних рідинах і бульйонах після їх кип'ятіння в запаяних ретортах. Незгодні з висновками Ладзаро Спаланцані вчені вважали, що в його експериментах був порушений доступ в судини активного початку, нібито міститься в повітрі і необхідного для самозародження. Тільки дотепні досліди видатного французького вченого-мікробіолога Луї Пастера змогли переконати всіх скептиків і розтрощити уявлення про самозародження.

Вперше визначення біогенезу було виведено на підставі дослідів ^ Луї Пастера. Він нагрівав бульйон в колбі з довгим, двічі зігнутим кінчиком, в якому осідали всі спори мікроорганізмів, що містяться в повітрі, надходить в колбу після кип'ятіння бульйону. Така конструкція колби не перешкоджала доступу повітря, тобто "Активного початку". Колба залишалася стерильною місяцями, але варто було змочити бульйоном зігнуте коліно, як в колбі починалося інтенсивний розвиток мікроорганізмів. Досліди Луї Пастера зіграли важливу роль в розвінчанні уявлень про самозародження і допомогли утвердитися гіпотезі біогенезу. Був сформульований закон "Все живе з живого", який мав велике значення для розвитку біологічної науки і в той же час більш ніж на півстоліття виключив можливість розгляду абіогенного (з неорганічної природи) шляху виникнення живої матерії. Біогенез як гіпотеза про походження життя не дає матеріалістичного відповіді на питання про витоки появи органічної матерії у Всесвіті. Однак вона може цілком матеріалістично пояснити виникнення життя на Землі шляхом заселення її спорами мікроорганізмів та інших нижчих форм життя.
^

Гіпотези виникнення життя на Землі

Перенесемося на 4 мільярди років тому. Атмосфера не містить вільного кисню, він знаходиться тільки в складі окислів. Майже ніяких звуків, крім свисту вітру, шипіння викидає з лавою води і ударів метеоритів об поверхню Землі. Ні рослин, ні тварин, ні бактерій. Може бути, так виглядала Земля, коли на ній з'явилося життя? Хоча ця проблема здавна хвилює багатьох дослідників, їх думки на цей рахунок сильно розрізняються. Про умови на Землі того часу могли б свідчити гірські породи, але вони давно зруйнувалися в результаті геологічних процесів і переміщень земної кори.

Як вважає відомий фахівець в області проблеми виникнення життя Стенлі Міллер, про виникнення життя і початку її еволюції можна говорити з того моменту, як органічні молекули самоорганізовувалися в структури, які змогли відтворювати самих себе. Але це породжує інші питання: як виникли молекули; чому вони могли самовідтворюватися і збиратися в ті структури, які дали початок живим організмам; які потрібні для цього умови?

У 1924 році російським біохіміком ^ Олександром Івановичем Опаріним , А пізніше, в 1929 році, Дж. Холдейном була висловлена \u200b\u200bгіпотеза про виникнення життя як результаті тривалої еволюції вуглецевих сполук, яка лягла в основу сучасних уявлень. Олександр Іванович Опарін виходив з того, що виникнення живих істот з неживої природи неможливо в сучасних умовах. Абіогенне виникнення живої матерії, можливо, було тільки в умовах стародавньої атмосфери. Довести це можна логічно, проаналізувавши історію виникнення Землі і формування атмосфери.

Вік Землі становить близько 5 мільярдів років. Передбачається, що Сонце і планети Сонячної системи виникли з хмари космічного пилу. За рахунок руху (обертання) і сил гравітації все нові і нові частинки збільшували масу Землі. При цьому сили гравітації зростали, щільність Землі збільшувалася і відбувалося її розігрівання. Як і будь-яке розігріте тіло, Земля остигала, переходила з газоподібного в рідкий стан, а потім на її поверхні почала формуватися тверда кірка. В результаті цих процесів відбувалися хімічні реакції, важкі речовини осідали до центру і утворювали ядро \u200b\u200bЗемлі, а більш легкі - оболонку. За рахунок сил гравітації Земля утримувала газову оболонку. У міру її охолодження з конденсованих в верхніх шарах атмосфери водяної пари утворилися моря і океани. З розігрітій поверхні Землі, гарячих морів і океанів інтенсивно випаровувалася вода, яка, конденсуючись в верхніх шарах атмосфери, знову поверталася у вигляді рясних злив. Все це супроводжувалося грозами. Часті і потужні електричні розряди - один з джерел енергії, який міг використовуватися для абіогенного синтезу органічних сполук. Для таких же цілей джерелом енергії могли служити жорстке ультрафіолетове випромінювання (через відсутність в атмосфері Землі кисню, а значить, і озонового екрану), радіація високих енергій і теплова енергія земних надр.

Більшість дослідників сходяться на тому, що в процесі утворення атмосфери брали участь реакції, що сформували численні газоподібні сполуки. Основними з них є гідриди (метан, аміак, вода газоподібна), а також водень і деякі інші гази, але при повній відсутності газоподібного кисню.

Згідно з однією з гіпотез життя почалося в шматочку льоду. Хоча багато вчених вважають, що присутній в атмосфері вуглекислий газ забезпечував підтримку тепличних умов, інші вважають, що на Землі панувала зима. При низькій температурі всі хімічні сполуки більш стабільні і тому можуть накопичуватися у великих кількостях, ніж при високій температурі. Занесені з космосу осколки метеоритів, викиди з гідротермальних джерел і хімічні реакції, що відбуваються при електричних розрядах в атмосфері, були джерелами аміаку і таких органічних сполук, як формальдегід і ціанід. Потрапляючи в воду Світового океану, вони замерзали разом з нею. У крижаній товщі молекули органічних речовин тісно зближувалися і вступали у взаємодії, які приводили до утворення гліцину та інших амінокислот. Океан був покритий льодом, який захищав новоутворені сполуки від руйнування під дією ультрафіолетового випромінювання. Цей крижаний світ міг розтанути, наприклад, при падінні на планету величезного метеорита.

А може бути, життя виникло в районах вулканічної діяльності? Безпосередньо після утворення Земля являла собою вогнедишний куля магми. При виверженнях вулканів і з газами, що вивільняються з розплавленої магми, на земну поверхню виносилися різноманітні хімічні речовини, необхідні для синтезу органічних молекул. Так, молекули чадного газу, опинившись на поверхні мінералу піриту, що володіє каталітичними властивостями, могли реагувати з сполуками, що мали метильние групи, і утворювати оцтову кислоту, з якої потім синтезувалися інші органічні сполуки.
^

Освіта первинних органічних сполук

Вперше отримати органічні молекули - амінокислоти - в лабораторних умовах, що моделюють ті, що були на первісній Землі, вдалося американському вченому Стенлі Міллера в 1952 році. Тоді ці експерименти стали сенсацією, і їх автор отримав всесвітню популярність. В даний час він продовжує займатися дослідженнями в області предбіотичною (до виникнення життя) хімії в Каліфорнійському університеті. Установка, на якій був здійснений перший експеримент, представляла собою систему колб, в одній з яких можна було отримати потужний електричний розряд при напрузі 100 кВ. Міллер заповнив цю колбу природними газами - метаном, воднем і аміаком, які були присутні в атмосфері первісної Землі. У колбі, розташованої нижче, була невелика кількість води, що імітує океан. Електричний розряд по своїй силі наближався до блискавки, і Міллер очікував, що під його дією утворюються хімічні сполуки, які, потрапивши потім в воду, відреагують один з одним і утворюють більш складні молекули. Результат перевершив всі очікування. Вимкнувши ввечері установку і повернувшись на наступний ранок, Міллер виявив, що вода в колбі придбала жовтувате забарвлення. Те, що утворилося, виявилося бульйоном з амінокислот - будівельних блоків білків. Таким чином, цей експеримент показав, як легко могли утворитися первинні інгредієнти живого. Всього-то й потрібні були - суміш газів, маленький океан і невелика блискавка.

^

Що вважати життям?

  Які ж елементи системи були необхідні, щоб у неї з'явилися характеристики живого організму? Велике число біохіміків і молекулярних біологів вважають, що необхідними властивостями володіли молекули РНК. РНК - це особливі молекули. Одні з них можуть реплицироваться, мутувати, таким чином, передаючи інформацію, і, отже, вони могли брати участь в природному відборі. Правда, вони не здатні самі каталізувати процес реплікації, хоча вчені сподіваються, що в недалекому майбутньому буде знайдений фрагмент РНК з такою функцією. Інші молекули РНК задіяні в "зчитуванні" генетичної інформації і передачі її на рибосоми, де відбувається синтез білкових молекул, в якому беруть участь молекули РНК третього типу.

Таким чином, найпримітивніша жива система могла бути представлена \u200b\u200bмолекулами РНК, подвоюється, що піддаються мутаціям і схильними до природного відбору. В ході еволюції на основі РНК виникли спеціалізовані молекули ДНК - хранителі генетичної інформації - і не менш спеціалізовані молекули білка, які взяли на себе функції каталізаторів синтезу всіх відомих в даний час біологічних молекул.

У якийсь момент часу "жива система" з ДНК, РНК і білка знайшла притулок всередині мішечка, утвореного ліпідної мембраною, і ця більш захищена від зовнішніх впливів структура послужила прототипом найперших клітин. Що стосується дати та послідовності появи таких первинних клітин, то це залишається загадкою. Крім того, за простими імовірнісним оцінками для еволюційного переходу від органічних молекул до перших організмам не вистачає часу - перші найпростіші організми з'явилися занадто раптово.

Протягом багатьох років вчені вважали, що життя навряд чи могла виникнути і розвиватися в той період, коли Земля постійно піддавалася зіткнень з великими кометами і метеоритами, а завершився цей період приблизно 3,8 мільярда років тому. Однак нещодавно в найдавніших на Землі осадових породах, знайдених в південно-західній частині Гренландії, були виявлені сліди складних клітинних структур, вік яких становить, принаймні, 3,86 мільярдів років. Значить, перші форми життя могли виникнути за мільйони років до того, як припинилася бомбардування нашої планети великими космічними тілами. Але тоді можливий і зовсім інший сценарій. Органічне речовина потрапляло на Землю з космосу разом з метеоритами і іншими позаземними об'єктами, які бомбардували планету протягом сотень мільйонів років з моменту її утворення. Нині зіткнення з метеоритом - подія досить рідкісне, але і зараз з космосу разом з міжпланетним матеріалом на Землю продовжують надходити точно такі ж з'єднання, як і на зорі життя.

Падали на Землю космічні об'єкти могли зіграти центральну роль у виникненні життя на нашій планеті, так як, на думку ряду дослідників, клітини, подібні бактеріям, могли виникнути на іншій планеті і потім вже потрапити на Землю разом з астероїдами. Одне зі свідчень на користь теорії позаземного походження життя було виявлено всередині метеорита, за формою нагадує картоплину і названого ALH84001. Спочатку цей метеорит був частинкою марсіанської кори, яка потім була викинута в космос в результаті вибуху при зіткненні величезного астероїда з поверхнею Марса, що сталося близько 16 мільйонів років тому. А 13 тисяч років тому після тривалої подорожі в межах Сонячної системи цей осколок марсіанської породи у вигляді метеорита приземлився в Антарктиці, де і був недавно виявлений. При детальному дослідженні метеорита всередині нього були виявлені паличкоподібні структури, що нагадують за формою скам'янілі бактерії, що дало привід для бурхливих наукових суперечок про можливість життя в глибині марсіанської кори.
^

Еволюція життя на Землі

  В даний час, так, напевно, і в майбутньому, наука не зможе дати відповідь на питання, як виглядав найперший організм, що з'явився на Землі, - предок, від якого беруть початок три основні гілки древа життя. Одна з гілок - еукаріоти, клітини яких мають оформлене ядро, що містить генетичний матеріал, і спеціалізовані органели: мітохондрії, що виробляють енергію, вакуолі і ін. До еукаріотні організмам відносяться водорості, гриби, рослини, тварини і людина.

Друга гілка - це бактерії - прокаріотні (доядерние) одноклітинні організми, що не мають вираженого ядра і органел. І нарешті, третя гілка - одноклітинні організми, іменовані археями, або архей, клітини яких мають таку саму будову, як і у прокаріотів, але зовсім іншу хімічну структуру ліпідів.

Багато архебактерии здатні виживати в украй несприятливих екологічних умовах. Деякі з них є термофіли і живуть тільки в гарячих джерелах з температурою 90С і навіть вище, де інші організми просто загинули б. Чудово відчуваючи себе в таких умовах, ці одноклітинні організми споживають залізо і сірковмісні речовини, а також ряд хімічних сполук, токсичних для інших форм життя. На думку вчених, знайдені термофільні архебактерии є вкрай примітивними організмами і в еволюційному відношенні - близькими родичами найдавніших форм життя на Землі. Цікаво, що сучасні представники всіх трьох гілок життя, найбільш схожі на своїх прабатьків, і сьогодні живуть в місцях з високою температурою. Виходячи з цього, деякі вчені схильні вважати, що, найімовірніше, життя виникло близько 4 мільярдів років тому на дні океану поблизу гарячих джерел, що викидають потоки, багаті металами і високоенергетичними речовинами. Взаємодіючи один з одним і з водою стерильного тоді океану, вступаючи в найрізноманітніші хімічні реакції, ці сполуки дали початок принципово новим молекулам. Так, протягом десятків мільйонів років в цій "хімічної кухні" готувалося найбільше блюдо - життя. І ось близько 4,5 мільярдів років тому на Землі з'явилися одноклітинні організми, самотнє існування яких тривало весь докембрийский період.

Сплеск еволюції, що дав початок багатоклітинних організмів, стався набагато пізніше, трохи більше півмільярда років тому. Хоча розміри мікроорганізмів настільки малі, що в одній краплі води можуть поміститися мільярди, масштаби проведеної ними роботи грандіозні.

Вважають, що спочатку в земній атмосфері і Світовому океані не було вільного кисню, і в цих умовах жили і розвивалися лише анаеробні мікроорганізми. Особливим кроком в еволюції живого було виникнення фотосинтезуючих бактерій, які, використовуючи енергію світла, перетворювали вуглекислий газ в вуглеводні сполуки, що служать їжею для інших мікроорганізмів. Якщо перші фотосинтетики виділяли метан або сірководень, то з'явилися одного разу мутанти почали виробляти в процесі фотосинтезу кисень. У міру накопичення кисню в атмосфері і водах анаеробні бактерії, для яких він згубний, зайняли безкисневі ніші.

У древніх викопних рештках, знайдених в Австралії, вік яких обчислюється 3,46 мільярдів років, були виявлені структури, які вважають залишками ціанобактерій - перше фотосинтезирующих мікроорганізмів. Про колишню пануванні анаеробних мікроорганізмів і ціанобактерій свідчать строматоліти, що зустрічаються в мілководних прибережних акваторіях НЕ забруднених солоних водойм. За формою вони нагадують великі валуни і представляють цікаве співтовариство мікроорганізмів, що живе в вапнякових або доломітових породах, що утворилися в результаті їх життєдіяльності. На глибину декількох сантиметрів від поверхні строматоліти насичені мікроорганізмами: в самому верхньому шарі мешкають фотосинтезирующие ціанобактерії, що виробляють кисень; глибше виявляються бактерії, які до певної міри терпимі до кисню і не потребують світлі; в нижньому шарі присутні бактерії, які можуть жити лише у відсутності кисню. Розташовані в різних шарах, ці мікроорганізми становлять систему, об'єднану складними взаєминами між ними, в тому числі харчовими. За мікробної плівкою виявляється порода, що утворюється в результаті взаємодії залишків отмёршіх мікроорганізмів з розчиненим у воді карбонатом кальцію. Вчені вважають, що коли на первісній Землі ще не було континентів, і лише архіпелаги вулканів височіли над поверхнею океану, мілководді буяло строматолітами.

В результаті життєдіяльності фотосинтезуючих ціанобактерій в океані з'явився кисень, а приблизно через 1 мільярд років після цього він почав накопичуватися в атмосфері. Спочатку утворився кисень взаємодіяв з розчиненим у воді залізом, що призвело до появи оксидів заліза, які поступово осідали на дні. Так протягом мільйонів років за участю мікроорганізмів виникли величезні поклади залізної руди, з якої сьогодні виплавляється сталь.

Потім, коли переважна більшість заліза в океанах піддалося окислення і вже не могло пов'язувати кисень, він в газоподібному вигляді пішов в атмосферу.

Після того як фотосинтезуючі ціанобактерії створили з вуглекислого газу певний запас багатого енергією органічної речовини і збагатили земну атмосферу киснем, виникли нові бактерії - аероби, які можуть існувати тільки в присутності кисню. Кисень їм необхідний для окислення (спалювання) органічних сполук, а значна частина одержуваної енергії перетворюється в біологічно доступну форму - аденозинтрифосфат (АТФ). Цей процес енергетично дуже вигідний: анаеробні бактерії при розкладанні однієї молекули глюкози отримують тільки дві молекули АТФ, а аеробні бактерії, що використовують кисень, - 36 молекул АТФ.

З появою достатнього для аеробного способу життя кількості кисню дебютували і еукаріотні клітини, які мають на відміну від бактерій ядро \u200b\u200bі такі органели, як мітохондрії, лізосоми, а у водоростей і вищих рослин - хлоропласти, де відбуваються фотосинтетические реакції.

Дослідження викопних останків організмів в породах різного геологічного віку показали, що протягом сотень мільйонів років після виникнення еукаріотні форми життя були представлені мікроскопічними кулястими одноклітинними організмами, такими як дріжджі, а їх еволюційний розвиток протікало дуже повільними темпами. Але не набагато більше 1 мільярда років тому виникло безліч нових видів еукаріот, що позначило різкий стрибок в еволюції життя.

Перш за все це було пов'язано з появою статевого розмноження. І якщо бактерії і одноклітинні еукаріоти розмножувалися, виробляючи генетично ідентичні копії самих себе і не потребуючи статевому партнері, то статеве розмноження у більш високоорганізованих еукаріотних організмів відбувається наступним чином. Дві гаплоїдні, мають одинарний набір хромосом статеві клітини батьків, зливаючись, утворюють зиготу, що має подвійний набір хромосом з генами обох партнерів, що створює можливості для нових генних комбінацій. Виникнення статевого розмноження призвело до появи нових організмів, які і вийшли на арену еволюції.

Три чверті всього часу існування життя на Землі вона була представлена \u200b\u200bвиключно мікроорганізмами, поки не стався якісний стрибок еволюції, що привів до появи високоорганізованих організмів, включаючи людину. Простежимо основні віхи в історії життя на Землі.

^ Чотири мільярди років тому загадковим чином виникла РНК. Можливо, що вона утворилася з з'явилися на первісній Землі більш простих органічних молекул. Вважають, що стародавні молекули РНК мали функції носіїв генетичної інформації і білків-каталізаторів, вони були здатні до реплікації (Самоудвоение), мутували і піддавалися природному відбору. В сучасних клітинах РНК не мають або не виявляють цих властивостей, але грають дуже важливу роль посередника у передачі генетичної інформації з ДНК на рибосоми, в яких відбувається синтез білків.

^ 3,9 мільярда років тому   з'явилися одноклітинні організми, які, ймовірно, виглядали, як сучасні бактерії, і архебактерии. Як стародавні, так і сучасні прокаріотні клітини влаштовані відносно просто: вони не мають оформленого ядра і спеціалізованих органел, в їх желеподібною цитоплазмі розташовуються макромолекули ДНК - носії генетичної інформації, і рибосоми, на яких відбувається синтез білка, а енергія виробляється на мембрані цитоплазми, навколишнього клітку.

^ Два мільярди років тому   з'явилися сложноорганізованние еукаріотні клітини, коли одноклітинні організми ускладнили свою будову за рахунок поглинання інших прокариотних клітин. Одне з них - аеробні бактерії - перетворилися в мітохондрії - енергетичні станції кисневого дихання. Інші - фотосинтетические бактерії - почали здійснювати фотосинтез всередині клітини-господаря і стали хлоропластами в клітинах водоростей і рослин. Еукаріотні клітини, які мають ці органели і чітко відокремлений ядро, що включає генетичний матеріал, складають всі сучасні складні форми життя - від цвілевих грибів до людини.

^ 1,2 мільярда років тому   стався вибух еволюції, обумовлений появою статевого розмноження і ознаменувався появою високоорганізованих форм життя - рослин.
^

геохронологічна таблиця

ери		Періоди і їх тривалість (в млн. років)	Тваринний та рослинний світ
Назва і тривалість (в млн. Років)	вік (В млн. Років)
Кайнозойская (нового життя), 67	67	Антропоген, 1,5	Поява і розвиток людини. Тваринний та рослинний світ прийняв сучасний вигляд.
		Неоген, 23,5	Панування ссавців, птахів
		Палеоген, 42	Поява хвостатих лемурів, долгопятов, пізніше - парапітек, дріопітеків. Бурхливий розквіт комах. Триває вимирання великих плазунів. Зникають багато груп головоногих молюсків. Панування покритонасінних рослин.
Мезозойська (середнього життя), 163	230	Крейдяний, 70	Поява вищих ссавців і справжніх птахів, хоча і зубасті птиці ще поширені. Переважають костисті риби. Скорочення папоротей і голонасінних. Поява і поширення покритонасінних
		Юрський, 58	Панування ссавців. Поява археоптерикса. Процвітання головоногих молюсків. Панування голонасінних.
		Тріасовий, 35	Початок розквіту плазунів. Поява перших ссавців, справжніх костистих риб.
Палеозойська (давньої життя), 340	Можливо, 570	Пермський, 55	Швидкий розвиток плазунів. Виникнення зверозубих плазунів. Вимирання трилобітів. Зникнення кам'яновугільних лісів. Багата флора голонасінних.
		Кам'яновугільний, 75-65	Розквіт земноводних. Виникнення перших плазунів. Поява літаючих форм комах, павуків, скорпіонів. Помітне зменшення трилобітів. Розквіт папоротеподібних. Поява насінних папоротей.
		Девонський, 60	Розквіт щіткових. Поява кистеперих риб. Поява стегоцефалів. Поширення на суші вищих спорових.
		Силурийский, 30	Пишне розвиток коралів, трилобітів. Поява біґосів хребетних - щиткових. Вихід рослин на сушу - псилофіти. Широке поширення водоростей.
		Ордовикский, 60 Кембрійський, 70	Процвітають морські безхребетні. Широке поширення трилобітів, водоростей.
Протерозойская (раннього життя), понад 2000	2700		Органічні залишки рідкісні і нечисленні, але ставляться до всіх типів безхребетних. Поява первинних хордових - підтипу безчерепних.
Архейська (найдавніша в історії Землі), близько 1000	Можливо,\u003e 3500		Сліди життя незначні

1 абіогенез  - утворення органічних сполук, поширених в живій природі, поза організмом без участі ферментів; виникнення живого з неживого.

2 біогенез- утворення органічних сполук живими організмами; емпіричне узагальнення, яке стверджує, що все живе походить від живого.

Введение ..................................................................................... ... ... 3

1.Появленіе живих організмів ............................................................ ..4

2.Етапи розвитку життя і їх роль в еволюції Землі ................................. .7

3.Вернадскій про роль живого речовини в еволюції земної оболонки і

біосфери ....................................................................................... .10

Висновок .................................................................................... .14

Список використаної літератури ................................................. ...... ... 16

Вступ

Живий світ виник на планеті Земля незабаром після її формування - близько 3,5 млрд. Років тому - в результаті самоорганізації з неживих хімічних систем. З тих часів живі організми в складі популяцій, співтовариств, біогеоценозів зазнають необоротне історичний розвиток - філогенез. Біологічна еволюція відбувається паралельно і взаємозумовлено з геологічної перебудовою Землі.

Сформований біорізноманіття включає в себе еволюційно молоді гурти, а також і групи стародавні, що створили такі види, які були здатні виграти боротьбу за існування з новими, більш складними організмами і зайняти вільні екологічні ніші. Тому на сучасній Землі благополучно співіснують і взаємодіють у складних біогеоценозах найрізноманітніші організми - від бактерій і вірусів до вищих рослин і тварин.

Робота живої речовини в біосфері досить різноманітна. Жива речовина охоплює і перебудовує все хімічні процеси біосфери. Жива речовина є найпотужніша геологічна сила, що росте з ходом часу. Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини (біогенна міграція) або ж вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якої (О 2, СО 2, H 2 S і т.д.) переважно обумовлені живою речовиною як тим, що в даний час населяє дану систему, так і тим, яке діяло на Землі протягом всієї геологічної історії.

Мета представленої роботи полягає в розкритті питання про роль живих організмів в еволюції землі.

Завдання роботи:

• Охарактеризувати появу живих організмів;
• Розглянути етапи розвитку життя та їх роль в еволюції землі;
• Проаналізувати праці Вернадського «про роль живого речовини в еволюції земної оболонки».

1.Появленіе живих організмів

Від античних часів до середньовіччя багато філософів і вчені вважали, що живі організми можуть виникати з неживої матерії. Але ця принципово важлива думка не отримувала доказів.

Видатний французький мікробіолог Луї Пастер поставив крапку в суперечках про самозародження життя, довівши, що навіть мікроби - найдрібніші вільноживучі клітини - не можуть виникати з мертвої, прокипяченной живильного середовища. Він придумав знамениту колбу з довгим S-образним шийкою, в якій після кип'ятіння бульйону, незважаючи на те, що горлечко залишалося відкритим і доступним для «життєвої сили», мікроби, тим не менш, не заводилися.

Восторжествував закон: все живе - від живого. Але означало це, що життя не могла зародитися на Землі з неживого субстрату в доісторичні часи, коли ще не було ніяких організмів, та й склад земної поверхні, ймовірно, був іншим, ніж в сучасну епоху.

Існує цікава гіпотеза вічності життя, яка в уявленнях шведського фізико-хіміка кінця XIX століття Аррениуса відома як теорія панспермії. Відповідно до цієї гіпотези життя завжди присутній в космосі у вигляді дрібних спор мікроорганізмів, які мігрують між планетами, галактиками в складі комет, метеоритів і інших космічних тіл, що перетинають великі простори.

Існує ще теорія спрямованої панспермії, згідно з якою життя у вигляді найпростіших організмів на Землю занесли інопланетяни, які випередили нас за рівнем розвитку на мільярди років.

У сучасній біології склалося два підходи до пояснення цих механізмів і відповідно дві моделі абіогенного походження життя: бульйонно-коацерватная і твердоматрічная моделі.

Бульйонно-коацерватная модель виходить з того, що складні органічні речовини виникли в розчинах (в «бульйоні»), з яких формувалися Коацервати - прямі попередники протоклеток. Уже Ламарк в 1802 р висловив ідею про мимовільне зародження живого під дією «флюїдів» - теплоти і електрики. Пізніше Чарльз Дарвін в одному з приватних листів висловлював думку про самозародження життя на Землі в якомусь «маленькому теплом водоймі». Він допускав, що життя виникло з молекул хімічних речовин, які під дією світла, тепла і електрики взаємодіяли, даючи складні з'єднання. При цьому Дарвін зауважував, що таке було можливо тільки в епоху первісної Землі, так як в сучасних умовах всякий новий організм ставав би жертвою конкуренції або хижацтва з боку вже існуючих організмів.

У 20-і роки XX століття гіпотеза виникнення життя на основі хімічної еволюції була детально розроблена російським академіком А. О. Опаріним і, незалежно від нього, американцем Дж. Холденом, а пізніше отримала деякі експериментальні підтвердження. У сучасному тлумаченні, відповідно до цієї гіпотези, життя виникло з неорганічних речовин в кілька етапів, причому хімічна еволюція перейшла в біологічну еволюцію.

Вік Землі визначають в 5-7 млрд років. У цей ранній період наша планета представляла розпечене газо-пилова хмара. Близько 4 млрд років тому утворилася кора. Приблизно 3,6 млрд років тому вже виникло життя. За геологічними даними перші організми - бактерії та синьо-зелені водорості - населяли води світового океану: моря, лагуни, ванни, гідротерми (місця виходу гарячих газів). Але появі мікроорганізмів передувала тривала хімічна еволюція, в ході якої на першому етапі з неорганічних речовин синтезувалися органічні біополімери.

За Опаріну 4 млрд років тому атмосфера землі складалася з аміаку (NH 3), метану (CH 4), вуглекислого газу (CO 2) і пари води (H 2 O). За сучасними даними аміак і метан, можливо, були відсутні, але не виключається наявність водню (Н 2), хлору (Cl 2), азоту (N 2), сірководню (H 2 S). Гази виривалися з остигаючого центру земного «хмари». Кисень не доходив до атмосфери, окислюючи по шляху різні речовини. Коли температура поверхні впала нижче 100 градусів, почався період гарячих дощів, сформувався світовий океан, численні моря і дрібні водойми.

У 1953 р молодий американський аспірант С. Міллер зумів відтворити в колбі штучний абіогенний синтез органічних речовин. З метану, аміаку, водню і води при температурі 80 градусів Цельсія, при високому тиску і при пропущенні електричних розрядів напруженістю 60 тисяч вольт він отримав жирні кислоти, сечовину, оцтову кислоту і, найголовніше, прямі попередники білка - амінокислоти. Пізніше американець С. Фокс при нагріванні суміші амінокислот синтезував і сам білок - у вигляді найпростішого поліпептиду. Були отримані також і нуклеотиди - попередники ДНК і РНК.

Таким чином, теорія Опаріна-Холдена здійснювала тріумфальна хода в лабораторіях біохіміків середини XX століття. Однак з'явилася і альтернативна версія про те, що органічні речовини могли приносити на Землю в складі комет і метеоритів. Але як би там не було, від органічних речовин до найпростішої клітини - дистанція величезного розміру. Як уявляв собі Опарін, на другому етапі хімічної еволюції відбувалося концентрування органічних речовин в щільних крапельках - коацерватах.

Твердоматрічная модель походження життя виходить з того, що органічні речовини утворилися не в розчині, а на твердих фазах мінералів. Мінеральна поверхню може служити каталізатором, тобто різко прискорювати реакції синтезу, і одночасно зразком (матрицею) для тієї хімічної структури, яка на ній синтезується.

Сучасна наука вже має в своєму розпорядженні знаннями, достатніми, щоб стверджувати: життя виникла на первісній Землі цілком природним шляхом як процес самоорганізації, на основі перетворення неорганічних субстратів в органічні макромолекулярні комплекси і, далі, в протоклітини. Що стосується конкретних механізмів утворення органічних комплексів, то, як показує останній матеріал, майбутнє, очевидно, за твердоматрічнимі моделями, серед яких найбільш продуктивна модель апатитовой матриці.

2.Етапи розвитку життя і їх роль в еволюції землі

Як уже було відзначено вище, перші сліди життя на Землі датуються віком приблизно 3,6 млрд, або 3600 млн, років. Таким чином, життя виникло незабаром після утворення земної кори. Історію розвитку життя вивчають за даними геології і палеонтології, оскільки в структурі земної поверхні збереглося багато викопних решток, вироблених живими організмами. Це - так звані осадові породи, що містять величезні пласти крейди, пісковиків та інших порід, які представляють донні опади вапняних раковин одноклітинних форамініфер, коралів, молюсків, кремнієві скелети і інші тверді залишки древніх організмів.

Зміна форм життя на Землі йшло паралельно з геологічної перебудовою структури і рельєфу земної кори, складу атмосфери, кордонів світового океану та іншими геологічними процесами. Ці зміни і обумовлювали в вирішальною мірою напрямок і динаміку біологічної еволюції. Відповідно до найбільш значними подіями гео-біологічної еволюції в історії Землі виділяють великі інтервали часу - ери, всередині них - періоди, в межах періодів - епохи і т. Д. Простежимо і ми найбільш важливі події, що міняли крок за кроком біосферу нашої планети

Тоді весь період розвитку життя на Землі як раз і складе один умовний рік нашого календаря - від 1 січня (3600 млн. Років тому), коли утворилися перші протоклітини, до 31 грудня (0 років), коли живемо ми з вами. Як бачимо, відлік геологічного часу прийнято вести в зворотному порядку.

Архейської ера (ера найдавнішої життя) - від 3600 мільйонів років до 2600 млн років, протяжність 1 млрд років - приблизно чверть всієї історії життя (на нашому умовному календарі це - січень, лютий, березень і кілька днів квітня). У архейської еру виникли про- і еукаріотні клітини з різним типом харчування і енергетичного забезпечення і намітився перехід до багатоклітинних організмів.

Протерозойская ера (ера раннього життя) - від 2600 до 570 млн років - найдовша ера, що охоплює близько 2 млрд років, тобто більше половини всієї історії життя (на нашому умовному календарі це період від квітня до початку листопада). Кінець протерозою ознаменувався і дуже важливим геологічним подією, яке сильно вплинуло на подальшу біологічну еволюцію. Протягом протерозойського ери панування прокаріот змінилося пануванням еукаріот, стався радикальний перехід від одноклітинності до многоклеточности, сформувалися всі основні типи тваринного царства.

Палеозойська ера (ера давнього життя) - від 570 до 230 млн років - загальна протяжність 340 млн років. Черговий період інтенсивного гороутворення, за яким і проводять поділ протерозою і палеозою, привів до зміни рельєфу земної поверхні. Посеред колишнього океану встали материки, колишні ділянки суші опинилися під водою. У цих умовах доля більшості груп організмів вирішувалася радикально - бути чи не бути. Деякі групи вимерли, але інші пристосовувалися і освоювали нові місця існування слідом за змінами земної поверхні і клімату. Слід звернути увагу на те, що більшість груп організмів, що зародилися в попередні епохи, продовжують співіснувати з знову з'являються молодими групами, хоча багато скорочують свій обсяг. Природа розлучається з тими, хто не відповідає мінливих умов, але максимально зберігає вдалі варіанти, відбирає і розвиває з них найбільш пристосовані і, крім того, створює нові форми.

Загальний підсумок Палеозоя - заселення суші рослинами, грибами і тваринами. При цьому і ті, й інші, і треті в процесі своєї еволюції ускладнюються анатомічно, набувають нові структурні та функціональні пристосування для розмноження, дихання, харчування, що сприяють освоєнню нового середовища існування. Еволюція йде по шляху морфофизиологического прогресу. Завершується Палеозой, коли на нашому календарі 7 грудня. Природа поспішає, темп еволюції в групах високий, стискаються терміни перетворень, але на сцену тільки виходять перші плазуни, а час птахів і ссавців ще далеко попереду.

Мезозойська ера (ера середнього життя) - від 230 до 67 млн \u200b\u200bроків - загальна протяжність 163 млн років. Підняття суші, що почалося в попередньому періоді, триває. Існує єдиний материк. Його загальна площа дуже велика - значно більше, ніж в даний час. Континент покритий горами, сформовані Урал, Алтай і інші гірські масиви. Клімат стає все більш посушливим. Мезозойська ера повноправно називається ерою плазунів. За 160 млн років вони пережили свій розквіт, найширшу дивергенцію по всьому середах проживання і вимерли в боротьбі з неминучою стихією. На тлі цих подій величезні переваги отримали теплокровні організми - ссавці і птиці, які перейшли до освоєння звільнених екологічних сфер. Але це вже була нова ера. До «Нового року» залишалося 7 днів.

Кайнозойської ера (ера нового життя) - від 67 млн \u200b\u200bроків до теперішнього часу. Це ера квіткових рослин, комах, птахів і ссавців. В цю еру з'явився і чоловік.

Таким чином, кожна чергова великомасштабна перебудова земної поверхні спричиняла неминучі еволюційні перетворення в живому світі. Кожне нове похолодання призводило до вимирання непристосованих. Дрейф материків визначив відмінність темпів і напрямків еволюції в изолятах.

З іншого боку, прогресивний розвиток і розмноження груп рослин і тварин позначалося і на самій геологічної еволюції.

3. Вернадський про роль живого речовини в еволюції земної оболонки і біосфери

До проблем вивчення ролі живого речовини в еволюції земної оболонки і біосфери Вернадський прийшов через заняття геохимией і вивчення еволюції земної кори. Він був першим, хто зрозумів, що весь лик Землі, її ландшафти, хімізм океану, структура атмосфери - все це породження життя. В результаті виникла нова наукова дисципліна - біогеохімія.

В основі цієї картини розвитку Землі як космічного тіла повинна була лежати якась початкова гіпотеза, яка фіксує факт становлення життя на нашій планеті. Вернадський не займався спеціально проблемою виникнення життя, обмежившись констатацією емпіричного факту: життя на Землі виникло. Для сукупності всіх існуючих організмів (включаючи мікроскопічні) він ввів термін жива речовина, і, з'ясовуючи його повний хімічний склад, підійшов до вивчення всіх хімічних і енергетичних процесів, які відбуваються в тій оболонці Землі, в якій існує жива речовина, тобто в біосфері.

Біосфера - оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої визначаються сукупною діяльністю живих організмів. Сам термін біосфера ввів Е. Зюсс (1875), який розумів її як тонку плівку життя на земної поверхні, значною мірою визначає «лик Землі». Заслуга ж створення цілісного вчення про біосферу належить Вернадському.

Біосфера охоплює частину атмосфери до висоти озонового екрану (20-25 км), частина літосфери, особливо кору вивітрювання, і всю гідросферу. Нижня межа опускається в середньому на 2-3 км під поверхню суші і на 1-2 км під дно океану. Вернадський розглядав біосферу як область життя, що включає поряд з організмами і середовище їх проживання. Він виділив сім різних, але геологічно взаємопов'язаних типів речовин: живу речовину, біогенна речовина (горючі копалини, вапняки та ін., Тобто речовина, що створюється і що переробляє живими організмами), відсталу речовину (утворюється в процесах, в яких живі організми беруть участь), биокосное речовина (створюється одночасно живими організмами і в ході процесів неорганічної природи, наприклад грунт), радіоактивну речовину, розсіяні атоми і речовину космічного походження (метеорити, космічний пил).

Центральна ланка в концепції Вернадського про біосферу - уявлення про живу речовину. «Живі організми є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, її визначальної. Для того щоб в цьому переконатися, ми повинні висловити живі організми як щось ціле і єдине. Так, виражені організми представляють жива речовина, тобто сукупність всіх живих організмів, в даний момент існуючих, чисельно виражене в елементарному хімічному складі, у вазі, в енергії. Воно пов'язане з навколишнім середовищем біогенним струмом атомів: своїм диханням, харчуванням і розмноженням », - писав В.І. Вернадський у своїй книзі «Хімічна будова біосфери Землі і її оточення».

Жива речовина розподілено в біосфері вкрай нерівномірно. Максимум його доводиться на приповерхневі ділянки суші і гідросфери, де в масі розвиваються зелені рослини і живуть за їх рахунок гетеротрофні організми (організми, які використовують як джерело вуглецю екзогенні органічні речовини). Більше 90% всього живого речовини біосфери, утвореного головним чином вуглецем, киснем, азотом і воднем, доводиться на наземну рослинність (97-98% біомаси суші).

Загальна маса живої речовини в біосфері оцінюється в 1,8-2,5 х 10 18 г (в перерахунку на суху речовину) і становить лише незначну частину маси біосфери (3 × 10 24 г). Проте Вернадський, спираючись на численні дані, вважав живу речовину найбільш потужним геохімічним і енергетичним фактором, провідною силою планетарного розвитку.

Основне джерело біохімічної активності організмів - сонячна енергія, яка використовується в процесі фотосинтезу зеленими рослинами і деякими мікроорганізмами для створення органічної речовини, що забезпечує їжею і енергією всі інші організми. Завдяки діяльності фотосинтезуючих організмів близько 2 млрд років тому почалося накопичення в атмосфері вільного кисню, потім утворився озоновий шар, що захищає від жорсткого космічного випромінювання. Фотосинтез і дихання зелених рослин підтримують сучасний газовий склад атмосфери. Поява кисню в первинній безкисневому атмосфері Землі розглядається як найважливіший етап еволюції біосфери.

Життя на Землі в геологічно осяжний період завжди існувала в формі складно організованих комплексів різноманітних організмів (біоценозів). Разом з тим живі організми і середовище їхнього життя тісно пов'язані, взаємодіють один з одним, утворюючи цілісні системи - біогеоценози. Харчування, дихання і розмноження організмів і пов'язані з ними процеси створення, накопичення і розпаду органічної речовини забезпечують постійний кругообіг речовини і енергії. З цим кругообігом пов'язана міграція атомів хімічних елементів - їх біогеохімічні цикли, в ході яких атоми більшості хімічних елементів проходять незліченну кількість разів через живу речовину.

В ході розвитку життя неодноразово відбувалася зміна одних груп організмів іншими, але при цьому завжди підтримувалося більш-менш постійне співвідношення форм, що виконують ті чи інші геохімічні функції.

Сукупна діяльність живої речовини на Землі безперервно підтримувала режим неорганічного середовища, необхідної для існування життя, тобто відносний гомеостаз (здатність біологічних систем протистояти змінам і зберігати сталість складу і властивостей) в біосфері, одним з характерних властивостей якої В.І.Вернадський вважав організованість. Тому біосферу можна також визначити як складну динамічну систему, яка здійснює уловлювання, накопичення і перенесення енергії шляхом обміну речовин між живою речовиною і навколишнім середовищем.

Таким чином, історія живої речовини в ході часу виражається в повільній зміні форм життя, форм живих організмів, безперервно пов'язаних між собою генетично, від одного покоління до іншого, без перерви. Століттями ця думка висловлювалася в вигляді здогадки. У 1859 р вона нарешті отримала міцне обгрунтування у великому вченні Ч. Дарвіна (1809-1882) про еволюцію видів (рослин і тварин, в тому числі і людини).

Одним з центральних ланок концепції біосфери є вчення про живу речовину. В процесі еволюції видів біогенна міграція атомів, т. Е. Енергія живого речовини біосфери, збільшилася в багато разів і продовжує зростати, елементів. Живої речовини властива також висока швидкість протікання хімічних реакцій в порівнянні з речовиною неживим, де схожі процеси йдуть в тисячі і мільйони разів повільніше.

Для живої речовини характерно те, що складають його хімічні сполуки, найголовнішими з яких є білки, стійкі лише в живих організмах. Після завершення процесу життєдіяльності вихідні живі органічні речовини розкладаються до хімічних складових частин. Жива речовина існує на планеті в формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому знову утворене генетично пов'язані з живим речовиною минулих епох. Це головна структурна одиниця біосфери, що визначає всі інші процеси поверхні земної кори. Для живої речовини характерно наявність еволюційного процесу. Генетична інформація будь-якого організму зашифрована в кожній його клітині.

Сучасна біосфера утворилася в результаті тривалої еволюції під впливом сукупності космічних, геофізичних і геохімічних чинників. Початковим джерелом всіх процесів, що протікають на Землі, було Сонце, але головну роль в становленні і подальшому розвитку біосфери зіграв фотосинтез. Біологічна основа генезису біосфери пов'язана з появою організмів, здатних використовувати зовнішнє джерело енергії, в даному випадку енергію Сонця, для освіти з найпростіших сполук органічних речовин, необхідних для життя.

Сьогодні загальновизнаною є та система поглядів на біосферу, яку створив В. І. Вернадський, який посилається на ж.б. Ламарка, помітивши, що "він дав нам уявлення про роль біосфери в історії нашої планети".

Вперше ідею про геологічні функціях "живого речовини", представленого сукупністю всього органічного світу в вигляді "єдиного нероздільного цілого" висловив В. І. Вернадський. У 1919 р В. І. Вернадський дав одне з найперших своїх визначень живої речовини: "Під ім'ям живої речовини я буду мати на увазі всю сукупність організмів, рослинних і тварин, у тому числі і людини". Згодом він уточнював це визначення. Уточнення стосувалися суджень про трансформацію (перетворення) різних форм енергії, їх ролі у функціонуванні "живого речовини" і ролі "живої речовини" в історії хімічних елементів на Землі. За Вернадським жива речовина - це та ланка, яка з'єднує історію хімічних елементів з еволюцією організмів і людини, а також з еволюцією всієї біосфери.

Список використаної літератури

1. Вонсовський С.В. Сучасна природничо-наукова картина світу. -М .: НОРМА, 2008. -686с.
2. Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. -М .: Юніті, 2007. -632с.
3. Дж.Фейкберг. З чого створений Світ. -М .: Світ, 1989. -299с.
4. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства. Підручник для ВНЗ. -М .: КноРус, 2007. -412с.
5. Концепції сучасного природознавства. - М .: Вища школа, 2004. -455с.
6. Колчинский Е. І. Еволюція біосфери. -М: Знання, 2001. -259с.
7. Рузавин Г.І. Концепція сучасного природознавства. -М .: НОРМА, 2007. -395с.
8. Садохин А.П. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник. -Омега-Л, 2008. -632с.

Суханов А.Д. Концепції сучасного природознавства. Підручник для вузів. -М .: Дрофа, 2007. -642с.

Живі організми з'явилися на Землі протягом першого мільярда років її існування

Найдавніші викопні свідчать про те, що життя на Землі існувала протягом більшої частини історії нашої планети. На заході Австралії палеонтологи виявили особливі мінеральні утворення, звані строматолітами, які, мабуть, сформувалися в результаті діяльності бактерій не менше 3,4 мільярда років тому, і копалини бактеріальні залишки, вік яких, за радіометричним датуваннями, становить близько 3,5 мільярда років. Інші свідчення говорять про те, що життя могло виникнути набагато раніше, протягом перших кількох сотень мільйонів років після того, як поверхня Землі охолола і затверділа.

Питання про те, як зародилося життя, - одна з найцікавіших і найскладніших наукових проблем. Ми поки не маємо в своєму розпорядженні ніякими копалинами свідоцтвами існування життя раніше 3,9 мільярда років тому, оскільки не виявлені давніші осадові відкладення. Відтворити умови, при яких зародилися найдавніші організми, дуже важко, тому що наші знання про хімічні і фізичні умови на Землі в найдавніші часи далеко не повні. Проте дослідники висунули ряд гіпотез про те, як самовідтворюються організми могли з'явитися і почати еволюціонувати. Хоча жодна з гіпотез поки не стала загальноприйнятою, науці вдалося пролити певне світло на ці фундаментальні питання.

Сотні лабораторних дослідів, що проводилися з п'ятдесятих років XX століття, показали, що найпростіші з хімічних сполук, наявних на Землі, в тому числі вода і вулканічні гази, могли в результаті реакцій утворювати багато з молекул, що складають будівельні блоки живих клітин, в тому числі молекули речовин, з яких складаються білки, ДНК і клітинні мембрани. Метеорити, що прилітають з космосу, теж містять деякі з цих будівельних блоків, а астрономи за допомогою радіотелескопів знайшли багато таких молекул в міжзоряному просторі.

Для того щоб виникло життя, повинні були виконуватися три умови. По-перше, повинні були утворитися групи молекул, здатні до самовідтворення. По-друге, копії цих молекулярних комплексів повинні були володіти мінливістю, так щоб одні з них могли ефективніше користуватися ресурсами і успішніше протистояти дії середовища, ніж інші. По-третє, ця мінливість повинна була успадковуватися, дозволяючи деяким формам чисельно збільшуватися при сприятливих умовах середовища.

Ніхто поки не знає, яка комбінація молекул вперше задовольнила перерахованим умовам, але вчені показали можливий принцип роботи цих процесів, вивчаючи молекули речовини, званого РНК. Нещодавно вдалося з'ясувати, що деякі молекули РНК можуть у багато разів прискорювати швидкості хімічних реакцій, в тому числі реакції відтворення елементів інших молекул РНК. Якщо молекули на кшталт РНК були здатні до самовідтворення (можливо, за сприяння інших молекул), вони могли створити основи для виникнення дуже простого живого організму. Якщо такі самовідтворюються комплекси виявлялися укладені в бульбашки, утворені мембранами з певних хімічних речовин, вони могли сформувати протоклітини - найдавніші форми найпростіших клітин. Зміни, що відбуваються з молекулами, могли призвести до виникнення форм, які, наприклад, відтворювалися в певному середовищі ефективніше. Тим самим, почалося б дію природного відбору, який дав би можливість протоклітини, що володіє вигідними особливостями молекулярної будови, розмножуватися успішніше і ставати все складніше.

Для того щоб висунути правдоподібну гіпотезу походження життя, потрібно відповісти ще на багато питань. Дослідники, які вивчають походження життя, поки не знають навіть, які комплекси хімічних сполук могли почати самовідтворюватися. Навіть якщо ми зможемо створити живу клітину в лабораторії на основі простих хімічних сполук, це ще не свідчитиме про те, що в природі, на молодій Землі, мільярди років тому сталося те ж саме. Але принципи, що лежать в основі хімічних джерел життя, а також можливі подробиці процесу її виникнення є, як і інші природні явища, об'єктом наукових досліджень. Історія науки показує, що навіть такі складні питання, як питання про те, яким чином виникло життя, можуть стати доступні для наукового вирішення в результаті розвитку теорій, розробки нового обладнання та відкриття нових фактів.