Самоорганизация и эволюция Земли

 Геосфера представляет  совокупность иерархически связанных  подсистем — ландшафтной оболочки, физико-географических стран, зональных областей, местностей и т. д. Взаимодействие абиотических (рельеф, распределение температур, освещенность, влажность, космические излучения) и биотических (растительный и животный мир) факторов определяет разнообразие свойств геосферы. Ее целостность обусловлена слаженным взаимодействием всех подсистем.

 Важнейшей подсистемой  геосферы и зоной наиболее  активной деятельности живого  вещества является ландшафтная  оболочка. Ее толщина не превышает  нескольких сотен метров. Характер солнечно-земных связей, расположение относительно экватора и рельеф поверхности определяют зональность распределения животного и растительного мира, пригодность отдельных ее областей к проживанию и производственной деятельности человека.

При изучении Земли геологи и палеонтологи разделили ее историю на отдельные эры, периоды и эпохи. Это разделение не случайно. Переход от одной эры к другой знаменовался кардинальными изменениями в облике Земли. Эти изменения наблюдаемы, их следы видны в отложениях разного типа. Определяя возраст отложений, и осуществили эту периодизацию.

4. Биосфера

Понятие биосферы было введено  австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914) для обозначения всей совокупности живых организмов Земли. Большой  вклад в учение о биосфере внес выдающийся русский ученый В. И. Вернадский. Биосфера является частью геосферы. Это сфера распространения живого вещества, которая включает все экосистемы Земли. Она является сложноорганизованной иерархической системой, между подсистемами которой (организмы, популяции, сообщества, экосистемы) осуществляются взаимодействия благодаря обмену веществом, энергией и информацией. По оценкам ученых время существования биосферы оценивается в ~3,5 млрд. лет. С появлением живого вещества биологические процессы и биотические факторы стали определяющими в становлении состава современных атмосферы, гидросферы и почвенного покрова литосферы. На смену периоду геолого-химической эволюции планеты пришел период геолого-биологический.

Границы биосферы определяются наличием пригодных абиотических условий (определенный состав воздуха, достаточное количество воды, благоприятные температуры, наличие минеральных веществ, определенная соленость и кислотность среды, определенное давление). Живое вещество занимает очень узкий пространственный интервал на границе микро — и макромира. Верхняя граница биосферы определяется высотой полета птиц (около 10 км), хотя микроорганизмы обнаруживаются и на значительно больших высотах. Нижняя граница биосферы простирается до 3 км вглубь литосферы и до 10 км вглубь гидросферы. Распределение живого вещества внутри биосферы неравномерно. Основная его масса сосредоточена в тонком приземном слое — биостроме(до нескольких сотен метров).

Биосфера условно может  быть представлена в виде взаимосвязанной  совокупности, состоящей из экотопа и биоценоза.

Экотоп (или биотоп) представляет совокупность взаимосвязанных участков литосферы, гидросферы и атмосферы, с которыми взаимодействуют организмы  и которые являются средой их обитания и источником ресурсов. Структура  и функционирование биоценоза (совокупности живых организмов, проживающих на данной территории) определяется множественностью взаимосвязей между организмами и элементами экотопа.

      Средний элементный состав живого вещества состоит из наиболее распространенных во Вселенной элементов. От состава экотопа он существенно отличается высоким содержанием биогенных элементов — углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы.

В настоящее время  на Земле известно около 500 тыс. видов  растений и 1,5 млн. видов животных. Соотношение между разными типами организмов можно представить в виде «волчка жизни» (по Н. Ф. Реймерсу). Устойчивое равновесное движение волчка обуславливается пропорциональностью его частей и количеством поступающей от Солнца энергии. Изменение солнечной активности может привести к существенному изменению соотношения видов, что неоднократно наблюдалось в истории развития биосферы.  

Каждый организм представляет собой самоорганизующуюся систему, состоящую из множества функционально  согласованных органных систем (нервная, пищеварительная, гормональная, кровеносная, выделительная), основу которых составляют отдельные, согласованно функционирующие органы, состоящие из специализированных клеток. Все организмы и их сообщества находятся в тесном взаимодействии между собой.

       Биосфера является открытой самоорганизующейся системой. Ее эволюция осуществляется благодаря энергоинформационному обмену с окружающим пространством. Временной ход развития биосферы носит направленный характер и выражается в повышении уровня организации, нарастании усложнения и упорядоченности живого вещества: последовательное появление прокариотов (клеток без ядра) — эукариотов(клеток с ядром) — многоклеточных организмов — организмов с твердыми скелетами — организмов с высокоразвитой нервной системой и мозгом — возникновение разумного человека и общества. Этот процесс можно представить как чередование этапов медленных постепенных изменений, прерываемых скачкообразными переходами к новым качественным состояниям.

      Процессы самоорганизации биосферы во многом определяются солнечно-земными связями, и прежде всего, потоками солнечной энергии, их качеством и периодичностью поступления. Достаточно давно человеком было замечено, что на Земле с определенной повторяемостью изменяется численность отдельных популяций животных и урожайность культур. Обобщил имеющиеся эмпирические данные и дал им теоретическое обоснование А. Л. Чижевский (1897-1964), представив их как «земное эхо солнечных бурь».

       Изменение абиотических условий неоднократно приводило биосферу в неустойчивое состояние и ставило живое на грань вымирания. В точках бифуркации неизменно происходила смена форм живого вещества на более приспособленные к новым условиям, которая была связана с изменением строения и функций существующих структурных элементов организма, появлением и развитием новых органных систем. Но и из старых форм сохранялись отдельные виды, сумевшие выжить. И сегодня мы наблюдаем следы былых биосфер Земли. Благодаря им существует то великое многообразие живых организмов, которое в конечном итоге определяет устойчивость развития. Однако в последнее столетие оно оказалось нарушенным вследствие интенсивной производственной деятельности человека. Это чревато катастрофическими последствиями не только для живого вещества, но и всей планеты в целом.

Заключение

В результате взаимодействия геологических, химических и биотических  процессов установился современный  состав литосферы, гидросферы и атмосферы, которые существенно отличаются от раннего периода существования планеты. Однако и термодинамические процессы не потеряли своей значимости. Они и сейчас во многом определяют характер тектонических, атмосферных и гидросферных явлений.

При изучении Земли геологи  и палеонтологи разделили ее историю  на отдельные эры, периоды и эпохи. Это разделение не случайно. Переход от одной эры к другой знаменовался кардинальными изменениями в облике Земли. Эти изменения наблюдаемы, их следы видны в отложениях разного типа. Определяя возраст отложений, и осуществили эту периодизацию.

Что ждет Землю в будущем? На этот вопрос можно ответить лишь с большой степенью неопределенности, абстрагируясь как от возможного внешнего, космического влияния, так и от деятельности человечества, преобразующего окружающую среду, причем не всегда в лучшую сторону.

         В конце концов недра Земли остынут до такой степени, что конвекция в мантии и, следовательно, движение материков (а значит и горообразование, извержение вулканов, землетрясения) постепенно ослабнут и прекратятся. Выветривание со временем сотрет неровности земной коры, и поверхность планеты скроется под водой. Дальнейшая ее судьба будет определяться среднегодовой температурой. Если она значительно понизится, то океан замерзнет и Земля покроется ледяной коркой. Если же температура повысится (а скорее всего именно к этому и приведет возрастающая светимость Солнца), то вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты. Очевидно, ни в том, ни в другом случае жизнь человечества на Земле будет уже невозможна, по крайней мере в нашем современном представлении о ней.

Список использованной литературы

1. Воронцов Н. Н. История эволюционного учения. — М.: Изд.отдел УНЦ    ДО МГУ, 2009. — 640 с.

2. Еськов К. Ю. История Земли и жизни на ней: От хаоса до человека . — М.: НЦ ЭНАС, 2004.

3. Руденко А. П. Теория саморазвития открытых каталитических систем. — М.: Изд-во МГУ, 2009. — 276 с.

4. Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Владос, 2005. — 380 с. — 10 000 экз.

5. Щербаков А. С. Самоорганизация материи в неживой природе (Философские аспекты синергетики). — М.: Изд-во МГУ, 2000. — 110 с.