Эволюция биосферы (стр. 1 из 4)

Содержание

Глава 1. Эволюция биосферы

Учение В.И. Вернадского о биосфере

Биоразнообразие биосферы как результат её эволюции

Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы

Глава 2. Понятие о популяции

Статические показатели популяции

Динамические показатели популяции

Продолжительность жизни

Динамика роста численности популяции

Глава 3. Урбанизация

О процессах урбанизации

Урбанистические системы

Глава 4. Полномочия граждан и общественных экологических объединений в области охраны окружающей среды

Экологические обязанности граждан

Список литературы

1. Эволюция биосферы

Учение В.И. Вернадского о биосфере

По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этим организмами.

Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Исключительная значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитии экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающими понятием.

Учение В. И. Вернадского о биосфере – это целостное фундаментальное учение. Органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

По представлениям В. И Вернадского, биосфера включает:

· живое вещество (т.е все живые организмы),

· биогенное (т.е уголь, известняки, нефть и др.)

· косное ( в его образовании живое не участвует, например магнетические горные породы)

· биокосное (создается с помощью живых организмов)

· радиоактивное ( вещество)

· космического происхождения (метеориты)

· рассеянные атомы

Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой.

Важнейшей частью в биосфере В. И. Вернадского являются представление о её возникновении и развитии . Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции (табл. 8.1) в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего – животные. Главное в их развитии являются выход на сушу и заселение материков и, наконец, появление человека.

Эволюция биосферы и её основных составляющих (по Ф. Рамаду,1981)

Время, число лет Геологическая эпоха Биосфера Литосфера Гидросфера Атмосфера
5*109 4.5*109 Ранний архей Формирован солнечной сис-мы. Наиболее древние породы. Конденсация океана Свободный кислород отсутствует
3*109 2*109 Докембрий Первые бактерии Первые орган., способные к фотосинтезу Быстрый рост фитопланктона Вулканизм Докембрийск. оледенение Появление кислорода из оксидов железа Содержание кислорода состов. 1% современ. значения. Образование озонового слоя.
7*108 5*108 2,25*108 Палеозойская эра Появление многоклеточных Появление сосудистых растений и насекомых Оледенение Сахары. Образование каменноугольных отложений Увеличение обьема океана Содержание кислорода составляет 3-10% современн.
108 – 7*107 Мезозойская эра Появление млекопитающих Появление покрытосеменных растений Вулканизм Отложение мела и гипса в осадочных породах Содержание кислорода увеличивается
5*107 2*107 107 106 Кайнозойская эра Эоцен Олигоцен Миоцен Плиоцен Четвертичный период Появление злаковых Увеличение видимого разнообразия млекопитающих Первый примат по линии антропоидов. Первый из известных человекообразных Оледенение Образование бурого угля. Вулканизм Уровень моря на 120 км ниже современн. Процентное содержание кислорода близко к современному Содержание кислорода соответствует современному

В жатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е. лишение жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, “по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью”.

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлено тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

Венцом творчества В.И. Вернадского стало учение о ноосфере , т.е. сфере разума.

В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и не живой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Биоразнообразие биосферы как результат её эволюции

В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессий), и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние:

· аллогенные (внешние) факторы – геологические и климатические;

· автогенные (внутренние) процессы, обусловленные только живым

компонентом. Благодаря действию и взаимодействию этих факторов сформировались биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на биосферном уровнях. Основа устойчивости биосферы (экосферы) – разнообразие составляющих ее экосистем.

Простейшие анаэробы, из которых состояли первые на Земле экосистемы, образовались из этих органических веществ и, возможно, других, синтезируемых под воздействием мощного ультрафиолетового излучения. Тогда еще не было кислорода в атмосфере и, следовательно, озонового слоя, который сейчас является преградой для этого излучения.

Первыми автотрофами стали прокариоты – сине-зеленые водоросли и, возможно, цианобактерии. Затем 1,5-2 млрд. лет тому назад появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства r-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд. лет назад.

В начале кембрийского периода, примерно 600 млн. лет назад, содержащие кислорода в атмосфере достигло 0,6%, а затем произошел ещё один эволюционный взрыв – появились новые формы жизни – губки, кораллы, черви, моллюски. Уже к середине палеозоя содержание кислорода впервые стало близко к совершенству, и к этому времени жизнь не только заполнила все моря, но и вышла на сушу. Растительный покров, достаточное количество кислорода и питательных веществ в дальнейшем привели к возникновению таких крупных животных, как динозавры, млекопитающие и, наконец, человек. Но, несмотря на обилие автотрофов, в конце палеозоя, примерно 300 млн. лет назад, содержание кислорода в атмосфере упало до 5% от современного уровня и повысилось содержание углекислого газа. Это привело к изменению климата, снижению интенсивности процессов размножения и, как следствие, к бурному накоплению массы отмерших органических веществ, что создало запасы ископаемого топлива (каменный уголь, нефть). Затем содержание кислорода стало снова повышаться и с середины мелового периода. Примерно 100 млн. лет назад, отношение О2 /СО2 близко к совершенству, хотя и испытывало колебания в определенных пределах.

Из истории развития атмосферы ясно, что человек абсолютно зависим от других организмов, населяющих среду, в которой он обитает. Только от их жизнедеятельности и от их разнообразия зависит стабильность атмосферы и, следовательно, биосферы.

Групповой отбор – это естественный отбор в группах организмов, но не обязательно связанных тесными мутуалистическими связями. Это весьма сложное и во многом спорное явление. Но в первом приближении он представляет собой подобие отбора генотипов в популяции, но вымирают не отдельные генотипы, а целые популяции и, с другой стороны, получают развитие новые популяции, для которых эти условия более благоприятны.

Групповой отбор тоже увеличивает разнообразие и устойчивость сообществ.

Сопряженная эволюция и групповой отбор повышают биоразнообразие экосистем, устанавливают определенные взаимоотношения между ними как между наземными, так и водными, и даже между обоими типами. Все это в целом ведет к повышению устойчивости биосферы как глобальной экосистемы.