Биология

Эволюция биосферы земли



                      Государственный университет управления

        Институт информационных систем управления
                        студенческий билет №18-98м



                                          Реферат по дисциплине

    “ Концепции современного естествознания”
                                 на тему
      “ Эволюция биосферы Земли”

                       Студента  ММиИОЭ 1-1

          Печерицина Алексея



                                     ПЛАН:

   Введение_____________________________1
    Развитие биосферы в докембрии _______ 1
    1. Добиогенное развитие земли______________1
     2. Возникновение органических соединений__3
     3.  Возникновение живых организмов_______4
     4.  Возникновение биосферы________________5
      5. Появление автотрофов__________________5
      6. Изменение состава атмосферы___________6
      7. Эволюция живого вещества и климат ____7

 Развитие биосферы в фанерозое________7
     1. Развитие животных со скелетными
образованиями______________________________________7
     2.  Основные итоги развития биосферы_____9
     3.  Появление наземных растений__________10

 Особенности эволюции органического мира , важные для развития биосферы
     ______11

    Появление человека   _________________13



                     Аннотация

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.
     РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ В ДОКЕМБРИИ

               ДОБИОГЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЗЕМЛИ

      По современным представлениям ,возраст   Земли оценивается около 5
млрд. лет . Во время своего образования Земля , вероятно представляла
холодное тело  , близкое по составу к метеоритам  .Материал , из
которого она образовалась  , содержал радиоактивные элементы .
Присутствовали , очевидно , и короткоживущие изотопы . Вещество Земли
первоначально характеризовалась однородностью состава .
      Вследствие выделения тепла при гравитационном сжатии  и особенно
при радиоактивном распаде недра Земли стали постепенно разогреваться .
Однако из-за постоянной потери тепла через поверхность и недостаточности
радиогенного тепла полного расплавления Земли не произошло .
      В начальные моменты плавки вещества Земли процессы выплавления и
дегазации , очевидно , охватывали всю поверхность  , которая была
относительно ровной  и слагалась лишь материалом излившихся базальтов  и
первичным веществом планеты .Однообразие и монотонность ландшафтов
нарушалось лишь бесчисленным количеством вулканов да беспрепятственно
достигавшими земной коры солнечными лучами  .
      Проходили миллионы лет  .И по мере того , как шло время ,
постепенно менялся облик планеты :  формировались гидросфера и атмосфера
. В результате процессов плавления Земли  , на ее поверхность выносилась
вода и разнообразные газы . За счет этой воды и начала формироваться
гидросфера  , масса которой постепенно росла  , а соответственно
увеличивалась и площадь ее поверхности .
      С увеличением площадей , покрытых водой , все меньше становилось
наземных вулканов  , и все больше увеличивалось число подводных
извержений или вулканических построек  в виде очень пологих островов  ,
поднимающихся над водой.
      Помимо воды , выделявшейся в виде паров  и жидком состоянии , из
недр Земли одновременно поступали газы и дымы : CH4,CO,S,HCl,HF,HBr  и
др. Одни из них растворялись в водах гидросферы и участвовали тем самым
в формировании ее солевого состава ; другие же  , которые практически не
растворялись в воде   , образовывали атмосферу .
      Одновременно с образованием гидросферы происходило формирование
атмосферы  . Основными компонентами ее были водяные пары  , метан ,
окись углерода , аммиак , азот , CO2. Состав атмосферы примерно отвечал
составу современных вулканических газов  . Естественно , параллельно с
увеличением объема гидросферы происходило возрастание содержания газов в
атмосфере.
      С какого-то момента , когда содержание паров воды и газов в
атмосфере достигло существенного уровня  стали существовать условия ,
благоприятствующие возникновению жизни .

         ВОЗНИКНОВЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

В то время атмосфера была  проницаема для космического излучения в
несравненно большей степени , чем сейчас , поскольку основные компоненты
современной атмосферы - азот и кислород  - не играли заметной роли  ,
отсутствовал озоновый экран  , меньше было паров воды . Можно
предположить  , что в таких условиях в древней  атмосфере  должны были
постоянно образовываться   сложные органические молекулы    (
эксперименты показали  , что  при особых воздействиях  ( ультрафиолетовое
излучение , ионизирующее излучение ) на смеси газов и паров воды ,
сходные с возможным первичным составом атмосферы , могут возникать
разнообразные органические вещества , которые входят в состав
биологических макромолекул ). Но эти соединения под влиянием
коротковолнового  излучения должны были подвергаться и постоянному
разрушению . Поэтому предполагают , что образовавшиеся  соединения
сохранялись лишь в том случае , если они попадали в водоемы , в которых
верхний слой воды был достаточен , чтобы задержать губительную
коротковолновую  радиацию .
      Таким образом , органические соединения постепенно  могли
накапливаться в первичном океане и должны были служить не только
материалом  для создания первых организмов  , но и необходимой
питательной средой для них .



       ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

Предполагается , что органические соединения , рассеянные в воде , в
результате  бесчисленных взаимодействий друг с другом  , переодических
образований   привели в конце концов к возникновению специфических
скоплений органического вещества . Эти скопления могли не только
длительно существовать  , но и расти  , а затем постепенно обмениваться
веществом с окружающей средой  , делиться на части себе подобные.  Это
момент  был революционным скачком  , в результате которого “капля “
органического вещества  превратилась в живое существо  . Дальше все  было
относительно проще  , так как не требовалось радикального изменения
состояния вещества , а шло лишь усовершенствование живой материи.
      Конечно  , это лишь одна из наиболее возможных схем пути
возникновения жизни на Земле  . В действительности все могло быть иначе .
Нельзя с полной уверенностью сказать ,что жизнь возникла именно на Земле
. Она могла быть и принесена в виде каких-то простейших организмов с
метеоритным веществом из космоса  , в то время , когда еще не было
плотной атмосферы , которая могла  сильно разогреть или даже сжечь
метеорит .

                 ВОЗНИКНОВЕНИЕ БИОСФЕРЫ

Появление в древнем океане одного жизнеспособного организма могло
привести к мгновенному в масштабе геологического времени распространению
жизни на Земле . Ведь у живых организмов не было никаких соперников , а
пище в виде разнообразных органических веществ - целый океан  . В связи с
этим принято полагать , что возникновение жизни на Земле и возникновение
биосферы с геологической точки зрения явления синхронные . Кислород в
небольших количества выделялся вследствие частичной диссоциации молекул
вода и углекислого газа .

                    ПОЯВЛЕНИЕ АВТОТРОФОВ

 Но вот в процессе  эволюции простейших организмов какой-то организм за
счет энергии  Солнца  осуществил в своем теле синтез органического
водорода , сопровождающийся разложением воды и выделением свободного
кислорода  . Появился первый автотрофный организм  , родоначальник
фотосинтезирующих   растений .  Это событие ознаменовало величайшую
революцию в развитии жизни  , поскольку именно фотосинтез является
двигателем органических процессов .
      Эта революция сопровождалась практически уничтожением старого
органического мира . На смену примитивным  , малоэффективным в
энергетическом отношении организмам  , использовавшим энергию брожения ,
получающуюся за счет уничтожения органических веществ , пришли более
совершенные  организмы  , которые использовали энергию солнечных лучей  и
сами создавали органические вещества.
      Автотрофные организмы , как и гетеротрофные , практически мгновенно
 , в смысле геологического времени , распространились на все пространство
Земли  .
Ограничивающими факторами были , вероятно , лишь коротковолновое
излучение , которое не давало возможности выйти организмам на сушу , но и
делало непригодным для обитания самую поверхностную часть гидросферы , и
недостаток  солнечного света в воде не глубине , превышающей несколько
десятков метров.


            ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ


Для первой половины архея было характерно резкое преобладание  в воде и
атмосфере углекислого газа  , значительно количество аммиака  , а так же
вероятно  , присутствие метана  и паров соляной  , фтористой  и серной
кислот .
      Во вторую половину архея  и в раннем протерозое в атмосфере и
гидросфере уже присутствовал свободный кислород, увеличилось содержание
азота  и уменьшилось распространение CO2 .
      Третий этап развития газовой оболочки Земли , начавшийся около 2
млрд. лет назад  , качественно отличается от предшествующих ему этапов .
Для него характерно полное отсутствие аммиака , преобладание свободного
азота , значительное содержание свободного кислорода . Атмосфера имела
уже состав , аналогичный ее современному составу.

      ЭВОЛЮЦИЯ  ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА И КЛИМАТ

Полагают , что очень большое воздействие на среднегодовую температуру
воздуха на Земле оказывает содержание в атмосфере углекислого газа  . Он
пропускает солнечные лучи , но  поглощает основную часть тепловых лучей ,
идущих от поверхности земли  , что препятствует охлаждению Земли  и
повышает общую температуру на ее поверхности . Наличие CO2  обуславливает
так называемый оранжерейный эффект воздушной оболочки Земли .
      По мере изменения состава и массы атмосферы среднегодовая
температура должна была существенно меняться . В архее она значительно
превышала современную . Уже примерно около 2 млрд. лет назад температура
должна была быть близкой к современной .
      Великие оледенения , аналогичные известному оледенению Европы и
Северной Америки  и каменноугольному оледенению были в обоих полушариях и
позднем протерозое.



  РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ В ФАНЕРОЗОЕ

      РАЗВИТИЕ ЖИВОТНЫХ СО СКЕЛЕТНЫМИ
                                ОБРАЗОВАНИЯМИ .

Начало кембрийского периода , а следовательно и начало фанерозоя ,
ознаменовались очень важным событием в развитии органического мира .
Впервые появились организмы , обладающие карбонатными , фосфатными  и
хитиновыми скелетными образованиями .
      Чрезвычайно большую геологическую роль в кембрии играли
археоциаты: морские беспозвоночные животные с внутренним известковым
скелетом очень сложного и тонкого строения , иногда напоминающие вазочки
и кубики величиной от нескольких миллиметров до 40см.
Эти животные наподобие кораллов строили на дне  мелких участков морей
своеобразные береговые и барьерные  известковые рифы . Они вероятно
питались микроскопическим  фитопланктоном , спорами водорослей и
бактериями . Археоциаты очень быстро распространились в морях ,
захватывая средние и небольшие глубины и вытесняя из них обитавшие там
водоросли. Археоциаты появились в кембрийском периоде и в этом же
периоде вымерли.
      Карбонатным или реже фосфатным скелетным образованием
(двустворчатая раковина с неодинаковыми створками ) обладали плеченогие
, одиночные двусторонне-симметричные животные , ведущие прикрепленный
образ жизни . Обитали они на морском дне  . В кембрии появилась и
большая группа древнейших членистоногих - трилобитов , имевших хитиновый
панцирь  . Это уже были преимущественно ползающие по дну животные
      В общем с начала кембрийского периода мир животных , несомненно ,
начал развиваться очень бурно , сложно  , с вымиранием одних групп
организмов и появлением других , более многочисленных  . В результате к
концу кембрия существовали представители почти всех типов животного мира
, хотя наиболее распространенными были трилобиты и археоциаты .
            С чем связано появление на границе докембрия и кембрия
организмов с карбонатными и фосфатными скелетами , до сих пор точно  не
ясно , но главная причина - изменение содержания кислорода в атмосфере
. Распространено представление , что именно к кембрийскому периоду
содержание его в атмосфере достигло почти 1% от содержания его в
современной атмосфере . Это привело  к образованию у поверхности Земли
озонового экрана   , благодаря чему  жесткое излучение Солнца стало
проникать в верхние слой гидросферы  и животный мир смог проникнуть в
крайнее мелководье - наиболее благоприятную для обитания зону. Именно
мелководье наиболее благоприятно для образования карбонатных и некоторых
фосфатных материалов, поскольку в водах его содержится наименьшее
количество углекислого газа  , резко повышающего растворимость
минералов. Появление у организма того или иного скелета давало им
большое преимущество перед бесскелетными формами . Поэтому в процессе
борьбы за существование у многочисленных форм организмов стали возникать
скелетные образования.



      Основные итоги развития биосферы

Итак , живые организмы создали свободный кислород на Земле  .Увеличение
его количества привело к образованию озонового экрана  , что расширило
границы распространения жизни в гидросфере . Фотосинтез растений стал
идти более интенсивно  . Увеличилась в связи с этим масса автотрофных
организмов и количество выделяемого ими кислорода  и поглощаемого
углекислого газа  .
      На границе криптозоя и фанерозоя появился новый мощный фактор ,
повлиявший на эволюцию биосферы - образование осадочных пород вследствие
накопления извести в результате жизнедеятельности многоклеточных
животных .До этого карбонатные породы образовывались лишь в результате
деятельности водорослей .
      Этот фактор был полезен для развития животного мира  в целом  ,
поскольку постоянно приводило к изъятию из гидросферы значительной части
углекислого газа  . В связи с этим породообразующая роль живых
организмов с ходом времени все увеличивалась  , что сопровождалось
параллельным уменьшением роли водорослей и бактерий в процессах
образования биогенных карбонатных отложений.


                  Появление наземных растений

По-видимому , в конце силурийского периода произошло событие
первостепенной важности для всего дальнейшего развития биосферы -
появление наземных растений . Это событие стало возможным благодаря тому
, что к концу силура содержание кислорода в атмосфере достигло уровня в
10% от современного . Образование озона стало  происходить на большой
высоте  , поэтому ультрафиолетовое излучение солнца уже не должно было
оказывать губительное влияние  на организмы  , находящиеся на
поверхности суши .
      Первой растительностью , появившейся на суше , по мнению
Давиташвили и ряда других ученых  , была группа растений , которую
иногда выделяют  в особый тип нематофитов , являющийся как бы
промежуточным звеном между водорослями и сосудистыми растениями   .
Можно полагать , что нематофиты произрастали в прилежащей к  морю полосе
суши . Остатки нематофитов встречены в отложениях позднего силура и
девона .
В верхнесилурийских отложения известны остатки и древнейших  сосудистых
растений  - псилофитов . Это были очень своеобразные споровые растения ,
имевшие вид невысоких кустарников  без листьев  . Эти растения не могут
быть названы  деревьями  , а их скопления - лесом , тем более  , что у
этих растений тело еще не было дифференцировано не только на листья , но
и даже на                    стебель и корень . Был лишь многократно
ветвящийся вверху  и внизу ствол .
      Псилофитовая флора может рассматриваться как следующий шаг , после
появления нематофитов , эволюции растений  . Появившиеся в дальнейшем
новые типы споровых наземных  растений ( плуановые , членистостебельные
, папоротники ) уже более интенсивно наступали на сушу   и постепенно
захватывали ее .
      В среднем девоне уменьшение  содержания углекислого газа  было
значительно больше ,  чем увеличение кислорода  .Животный мир девона
характеризовался пышным расцветом  брахиопод , кораллов ,
строматопороидей, мшанок. В общем фауна беспозвоночных в девоне достигла
наибольшего расцвета .
      Возможно , значительное увеличение содержания в девоне кислорода
и уменьшение углекислого газа способствовали   появлению в девоне
кистеперых рыб , способных не только поглощать кислород из воды , но и
дышать воздухом . Поэтому они могли выползать на сушу и , вероятно
являлись предками земноводных позвоночных , которые появились  , в конце
девонского периода .
      Первыми земноводными были стегоцефалы ( крышеголовые) - неуклюжие
, коротконогие , с волочившимся по земле туловищем животные , с головой
, покрытой панцирем из массивных костных образований .
      Представляется  , что происшедшее в девоне увеличение содержания
кислорода и уменьшение  концентрации углекислого газа в воздухе
благоприятствовали и появлению на суше паукообразных , скорпионов ,
насекомых
      Наземная растительность этого периода была уже типично лесного
типа . Крупные древовидные папоротники , плуановые и хвощовые нередко
достигали  до 40 м и более  . К концу периода разнообразие растительного
мира еще более увеличилось и появились первые хвойные растения .



  ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА , ВАЖНЫЕ ДЛЯ РАЗВИТИЯ
БИОСФЕРЫ.
      В каменноугольной флоре широко были распространены споровые
влаголюбивые растения  (плуан , хвощи и папоротники). Затем началось
появление голосеменных растений, в том числе и хвойных  .Эти растения
обладали значительными преимуществами  по сравнению со своими
предшественниками и поэтому не только шире  их расселились по
поверхности суши , но и в значительной мере вытеснили их из зон ,
которые те вначале безраздельно занимали. В связи с этим в мезозойскую
эру господствующее  положение на суши приобрели голосеменные растения.
      Затем на смену им пришло господство покрытосеменных растений , еще
 более высокоорганизованных  .
Первые покрытосеменные появились в середине  мезозойской эры . В
кайнозое они быстро завладели всей поверхностью Земли .
      С точки зрения развития биосферы , большой интерес представляет
возможная направленность эволюции покрытосеменных .Травянистый тип
покрытосеменных растений произошел  от древесного . Процесс развития
трав из древесных растений представляется следующим: деревья -
кустарники -полукустарники - многолетние травы - однолетние травы. Травы
являются наиболее приспособленными представителями  растительности .
Темпы эволюции травы был очень высок  , и очень быстро после своего
возникновения  покрытосеменные растения расселились на громадных
территориях .

      Благодаря развитию биосферы Земля постепенно приобрела
всевозможные цвета и оттенки и стала планетой-оазисом среди других
планет солнечной системы. Живое вещество не только является главным и
необходимым  компонентом  биосферы , определяющим ее развитие , но и
наиболее изменчивой и наиболее быстро эволюционирующей составной частью
земной коры .
      Разнообразные процессы, связанные с существованием и развитием
живого вещества, не только представляют собой главные факторы эволюции
всей биосферы и осадочного породообразования на протяжении длительной
геологической истории Земли , но и , очевидно , являются основной
причиной образования самой земной коры.



                 ПОЯВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА

Появление на Земле человека представляло собой одно из самых
значительных событий в длительной истории биосферы. По существу
,неизмененные ландшафты , не несущие на себе заметных следов воздействия
человека , в настоящее время ,возможно , сохранилось только в пределах
значительных глубин океанов . Все остальные  ландшафты изменены под
влиянием деятельности человека.
      Вначале своего существования человек являлся ординарным
компонентом биогеоценозов , принципиально не отличавшихся от других
входивших в эти биогеоценозы организмов по воздействию на окружающую его
природу. В начальный период воздействие человека на биогеоценозы , в
которые он входил  , ограничивалось лишь потреблением   им некоторой
части  продуцировавшейся в них растительностью и животной биомассой .
      Несмотря на то   ,  что уже раннего  питекантропа   от животных
отличала способность трудиться , длительное время воздействие человека
на биосферу  было  чрезвычайно ничтожным . Собирательство  растительной
пищи и охота на животных  мало отличали этого древнейшего человека от
животных.
      Время , отвечающее раннему и среднему палеолиту , которое
окончилось примерно  30-40 тыс. лет назад , представляло собой эпоху
складывания человеческого общества в виде первобытного человеческого
стада  .
      Это стадо уже не было чисто биологическим объединением , поскольку
представители его уже не только использовали примитивные орудия , но и
изготавливали их. Однако оно не было и настоящим человеческим обществом
, так ка в нем господствовали силы естественного отбора.
      Лишь на рубеже среднего и позднего палеолита , после появления
современного , в биологическом смысле , человека , возникла первая
настоящая общественно-экономическая формация - первобытнообщинный строй
. С этого времени чисто биологические законы развития человека оказались
оттесненными социальными законами развития человеческого общества .
      В позднем палеолите одновременно с появлением родового  строя и
развитием человеческого общества происходило относительно быстрое
развитие материальной и духовной культуры . Значительно совершеннее
стали орудия охоты и труда , люди стали строить себе жилища, шить
одежду.
      Мезолит , неолит и бронзовый век охватывает следующий период
воздействия человека на природу  , имевший продолжительность около 7
тысяч лет  и длившийся примерно от 10 до 3 тыс. лет назад.
      Развитию человеческого общества в этот период способствовало в
какой-то мере улучшение природных условий - послеледниковое время .
Климат стал более теплым , из-подо льда освободились обширные территории
суши , на которых расселились люди .Широкое развитие приобретают
рыболовство , скотоводство и земледелие .
      Воздействие человека на биосферу в рассматриваемый период времени
было уже не только разнообразным , но и достаточно глубоким . Это было
воздействие  не  только на животный мир , но и на растительный и даже
почвенный покров.
      С начала исторического этапа  для все возрастающего воздействия
человеческой деятельности на биосферу имели основное значение быстро
увеличивающийся рост численности населения и развитие техники.



                       ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Население Земли к началу нашей эры составляло около 200 млн. человек , а
в настоящее время - около 5 млрд. Неуклонный рост населения быстро
сказывался на природе всей нашей планеты , что усугублялось
одновременном чрезвычайно ускоряющимся прогрессом техники .
      Значительная часть лесов оказалось вырубленной и выжженной . На их
месте возникали пашни , луга и пустоши. Произошла  замена естественных
биогеоценозов на искусственные. В наше время воздействие человека на
биосферу очень разнообразно и глубоко.Часто - это небезвредное влияние :
загрязнение атмосферы , гидросферы приводят к накоплению вредных веществ
, что естественно скажется на  будушем нашей планеты. В реферате быля
рассмотренны громадные временные   сроки . В течении миллионов лет наша
планета оставалась нетронутой  , а за очень короткий отрезок с ней
произошли громадные изменения  .



              Список используемой литературы:
1.Акимова Т.А. ,Хаскин В.В. “Основы экоразвития”
2. Войткевич “ Основы теории происхождения земли”
3.Николов “ Долгий путь жизни”
4.Казначеев В.П. “Учение Вернандского  о биосфере и ноосфере”
5.”Экологически уроки прошлого и современность”.Л. Наука . 1991.





смотреть на рефераты похожие на "Эволюция биосферы земли"