Эвалюция Биосферы

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………… …….. 3

Геологические условия …….. …….. …….. …….. ……………………………….. 5

Эволюция…………………………………………………………………………. 8

Роль абиотических и биотических  круговоротов………………………...........13

Порядок распространения  жизни……………………………………………….16

Состав вещества………………………………………………………………….19

Заключение……………………………………………………………………….24

Список литературы………………………………………………………………25

 

Введение

 

Человек связан с природой неразрывными узами. Начиная с первобытного периода своего существования он пытался ее познать в целях использования. Природа давало ему пищу, растительную и животную; одежду, жилище; орудия и оружие - каменные, металлические; энергию огня, воды, ветра.

Постепенно из наблюдений и опыта использования различных  природных объектов возникли науки. Наука о природе - естествоведение - дифференцировалась на отдельные отрасли знания: биологию, геологию  физику, химию. Каждая из них углублялась в изучение деталей и выделяла новые науки, например ботаника: анатомию, морфологию, физиологию, систематику, филогению растений, микробиологию. То же происходило с зоологией и многими другими науками.

С развитием отдельных  наук о природе все настоятельнее  проявляется потребность в выявлении  всеобъемлющей картины жизни  на планете Земля и общих процессов, происходящих на ней.

Ламарк впервые вводит термин “биосфера”, обозначающий область жизни и влияние живых организмов на процессы, происходящие на Земле.

Биосфера тесно связана с деятельностью человека, и сохранность равновесия ее состава зависит от него.

В настоящее время в  связи с весьма ощутимыми последствиями научно-технического прогресса, ставящим под угрозу дальнейшее существования человека, во всех странах мира испытывается настоятельная потребность в охране биосферы. А чтобы устранить опасности, нависшие над Землей, необходимо знать историю биосферы, знать, как она существовала до возникновения человека. Знание процессов, происходящих в биосфере, и соответственно разумная организация всей деятельности и жизни человечества может помочь восстановить былую красоту природы.

Под биосферой принято  понимать сложную внешнюю оболочку Земли, населенную организмами. Биосфера качественно отличается от всех других сфер Земли, так как в ее пределах проявляется геологическая деятельность живых существ: растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории Земли - и человека. При этом характерно, что определенные группы живых существ могут оказывать различное, вплоть до диаметрально противоположного, влияния на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее кислородом, животные - углекислым газом, растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую часть углерода обратно, и т.д.

Современная биосфера включает в себя полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы.

Целью данной контрольной работы является изучить эволюцию биосферы. В связи с целью выдвинуты следующие задачи:

• Изучить геологические условия;
• Рассмотреть роль абиотических и биотических круговоротов;
• Рассмотреть порядок распространения жизни;
• Изучить состав вещества.

Данная контрольная работа содержит 25 страницы, состоит из введения, пяти параграфов, заключения и списка литературы.

 

1. Геологические  условия

 

Особенностью планеты  Земля является поверхностная оболочка – биосфера. Эта оболочка является местом сочетания резко отличающихся в физико-химическом отношении компонентов (литосфера, гидросфера, атмосфера), которые  входят в новую организованность. Целостный характер биосферы определяется живым веществом, а область, которую  оно заполняет, получает собственное  название – биосфера. Она в течение  примерно 4 млрд. лет преобразовывала  лик Земли, существенным образом  определяла динамику литосферных, гидросферных и атмосферных процессов и событий. За этот период времени, питаясь энергией космических излучений, биосфера сформировала сложные саморегулирующиеся механизмы, которые обеспечили ей внутреннее саморазвитие, и дали гарантии защиты от губительных факторов космической среды.

Земля оказалась своего рода исключением в ряду планет Солнечной  системы. Только она одна приобрела  себе массивный спутник за счет остатков ударяющихся об нее тел. Можно  предположить, что разгадка понимания  ранней истории формирования Земли  заключена в тайне образования  Луны. Если бы Луна образовалась не из остатков метеоритов и астероидов, то значит, их было не так много, а, следовательно, их бы не хватило на быстрый разогрев Земли. Но, видимо, как раз этого  «добра» падало на Землю достаточно, и для самой планеты и для  образования ее спутника. Ученые рассчитали, что в то время, когда масса  Земли постепенно приближалась к  семидесяти процентам от современной, скорости тел, ударяющихся о поверхность  планеты протоЗемли, достигли такого уровня, что вызвали не только появление отдельных участков расплава, но и перемешивали своими ударами слой до тысячи километров глубиной! (Современный радиус Земли приблизительно равен шести с половиной тысячам километров)¹.

Но уже при росте  массы Земли от 0,70 до 0,95 процентов  ее современной величины, средняя  толщина слоя ударного перемешивания  уменьшается от тысячи до первых сотен  километров. Таким образом, на основной стадии формирования протоЗемли лишь низы примитивной мантии не были подвержены влиянию ударов разнообразных тел. Очевидно следующее: вопреки широко распространенным моделям формирования Земли - «холодная начальная Земля» или «магматический океан» - должна рассматриваться компромиссная, но более сложная модель «умеренно горячей первичной Земли».

Стараниями постоянно  падающих тел, постепенно, набирая обороты, начался прогрев Земли, достигая тысячи градусов на глубинах около тысячи километров, происходила дифференциация вещества, словом, все то, что можно назвать началом развития планеты.

Вполне естественно, что  с течением времени под первичной  поверхностью Земли - пока примитивной  корой, которая подвергалась ударам многочисленных тел - происходила термогравитационная конвекция: тяжелое двигалось вниз, легкое наверх. Это движение так бы и происходило до сегодняшнего дня, как это случилось на ранних стадиях с Марсом или Венерой. Но на их поверхности нет рифтов и движущихся континентов, несмотря на то, что первичный материал, из которого сформировались все планеты солнечной системы, был почти один и тот же.

Однако на Земле, в отличие  от Марса и от Венеры, были водные бассейны и образовались осадочные  породы и затем, в процессе метаморфизации, они превращались в граниты. Иными  словами, кроме базальтовой коры на Земле получились граниты. А гранитная  кора отличается тем, что она легче и может образовывать достаточно «легкие» континенты, плавающие на более плотных базальтах.

С другой стороны, для того, чтобы происходило движение пусть  даже и базальтовых плит по поверхности  планеты, необходимо перемещение вещества под ней. На остывшем Марсе этот механизм не работает, в отличие от Венеры. Тем не менее, континентов подобно  земным на ней нет. Потому что на Венере отсутствуют все те же океаны. Нет даже льда, который лежал бы на базальтах, и движение одного типа коры относительно другого все равно  бы состоялось, пусть бы это и  называлось тектоникой ледяных плит. Вода, главный «виновник» появления  гранитов на Земле появилась на нашей  планете тоже благодаря уникальному  стечению обстоятельств, которых не было на других планетах. Дело в том, что Земля располагается «всего»  на 0,28 астрономической единицы дальше от Солнца, чем Венера. К тому же современный  солнечный поток больше первоначального  на двадцать процентов градусов или  плюс десять. Но это не все равно  для нас. На Венере средняя температура  двадцать пять - тридцать градусов, к  тому же парниковый эффект приводит к  дополнительному разогреву атмосферы. А на Земле постоянная температура  плюс пятнадцать и все время существовали теплые области.

Текучая вода на поверхности  оказалась только на одной планете, только на ней появились граниты, которые были включены в сложный  процесс дифференциации вещества, начавшийся после массивной бомбардировки  протоЗемли астероидами и метеоритами. Но стоило только появиться первой гранитной выплавке, как тут же из нее были «построены» первые континенты. Именно они, подобно ледоколам перемещаясь по Земле, вспарывают ее недра до самого ядра. Только они управляют процессами возникновения или затухания потоков из самых глубин мантии. Не будь на Земле континентов, не было бы того целостного и упорядоченного механизма, который все перемешал внутри нашей планеты².

С другой стороны, движение твердых плит строго закономерно, и  однажды возникнув, они неминуемо  должны были вновь и вновь образовывать суперконтиненты, чтобы затем расходиться  в разные стороны. Количество континентов, их форма могла быть произвольной, но, однажды появившись, они уже  запустили современный геодинамический  «котел» внутри Земли.

2. Эволюция

 

Живое вещество резко обособлено от окружающей косной среды в форме  миллиардов организмов, размеры которых  колеблются от сотен метров до 10-6 см. Они представляют собой автаркические* центры энергетических и физико-химических процессов и непрерывно связаны  с окружающей средой биогенной миграцией  атомов этой среды в них и из них. Законы физики и химии в живом  веществе те же самые, которые мы наблюдаем  во всей остальной природе, но они  не охватывают целиком всех явлений  жизни.

Для живого вещества на планете  Земля речь идёт не о новой геометрии, а об особом природном явлении, свойственном пока только живому веществу, о явлении  пространства - времени, геометрически  не совпадающем с пространством, в котором время проявляется  не в виде четвёртой координаты, а в виде смены поколений. Таким  образом, организм сам создаёт своё вещество и резко отграничен от евклидово-ньютоновского или эйнштейновского понимания его окружения.

Живое вещество в биосфере играет активную роль и ни с чем, ни с какой геологической силой  не может даже быть сравниваемо по своей мощности и непрерывности во времени. В сущности, оно определяет все основные химические закономерности в биосфере. Структура биосферы, функционирующая в течение не менее двух миллиардов лет, очень закономерна и резко отличается от механических структур наших приборов и аппаратов. В биосфере в жизненном процессе проявляется то же самое явление, которое в косной среде наблюдается только в условиях высокой температуры и давления³.

Биосфера представляет собой  многокомпонентную иерархическую  систему. Различные компоненты системы  связаны между собой разными  категориями связи. Наиболее стабильные связи сохраняются. Имеется постоянный источник энергии - это излучение  Солнца. Прогрессирующая буферность биосферы, обусловленная её многокомпонентностью, обеспечивает стабильность вновь возникающих систем. Ведь в итоге отбора сохраняются лишь достаточно стабильные системы. Наследственная изменчивость, изменение условий жизни в итоге жизнедеятельности, а также в результате абиогенных причин открывают неограниченные возможности прогрессивной эволюции. Лишь в ветви, ведущей к человеку, тенденция развиваться вне конкуренции и без контролирующей роли естественного отбора нашла своё достаточно полное выражение.

Закономерности эволюции биосферы обусловлены тремя факторами: своеобразием отношения биосферы к  среде, взаимодействием живого и  неживого в пределах биосферы, особенностями  взаимных отношений между организмами. Живое вещество перерабатывает на нашей  планете три различных формы  энергии:

Лучистую энергию Солнца, тепловую, световую.

Космическую атомную энергию  радиоактивного распада, причина которого неизвестна, но который охватывает, по-видимому, все элементы (α, β, и γ, - излучения).

Космическую, исходящую из нашей галактики (Млечного пути) энергию  рассеянных элементов.

Жизнь возникла на основе круговорота  органического вещества, обусловленного взаимодействием процессов его  синтеза и деструкции. В ходе очередной  дифференциации из круговорота органического  вещества выделился биотический  круговорот, в котором основную роль стали играть организмы. Так возникла биосфера.

Сначала биосфера функционировала  путём взаимодействия одноклеточных  синтетиков* и деструкторов* между  собой и с абиотическими* факторами. Затем в итоге новой дифференциации появились многоклеточные организмы.

Все эволюционные теории, включая  дарвиновскую, базируются на представлении о развитии от простого к сложному. Это представление сталкивается с противоречиями, которых накапливается все больше. В частности, оно противоречит известному в кибернетике правилу Эшби: управляемая система никогда не может быть более сложной, чем управляющая, она всегда более простая. Это правило иногда высказывают так: горшок никогда не может быть сложнее гончара⁴.

Открытие и изучение генетического  кода свидетельствует, что индивидуальное развитие любого живого существа (онтогенез) и развитие систематической группы существ (филогенез) более похожи на редактирование и распечатку готового текста или введение в ЭВМ программы, зашифрованной в дискете. При  этом наблюдается такой парадокс: организмы воссоздают себя, то есть воссоздают новые организмы без  уменьшения сложности своего строения. Более того, палеонтологам известны такие продолжительные периоды эволюции, на протяжении которых сложность организмов увеличивалась.

В то же время попытки  кибернетиков создать автоматы, способные  самовозобновлять себя (то есть «размножаться»), натолкнулись на непреодолимое препятствие: в процессе самовоспроизведения механических систем неминуемо наблюдается уменьшение их сложности («вырождение»). Причину такого несоответствия живых и механических систем, например, М. М. Камшилов усматривает в том, что «живые организмы также не являются самовоспроизводимыми. Они воссоздают себя в условиях чрезвычайно сложной среды — биосферы». Другими словами, организмы получают некоторые «руководящие указания», информацию из внешней среды, из биосферы, причем система, которая руководит развитием индивида, развертыванием информации, записанной в его генетическом коде, намного сложнее самого организма. Что же это за система? В последнее время все более убедительными кажутся выводы В. Вернадского о том, что биосфера в своем развитии руководствуется информацией, которая поступает из Космоса. Он утверждал, что «космические излучения, которые идут от всех небесных тел, охватывают биосферу, пронизывают всю ее и все в ней... Биосферу нельзя понять в явлениях, которые в ней происходят, если будет упущена эта ее резко выступающая связь со строением всего космического механизма».