Етапи зародження та розвитку життя на землі

Зміст

1. Етапи зародження та розвитку життя на землі     2
2. Ерозія грунтів,її види та засоби боротьби      9
3. Біологічне розмаїття та шляхи його збереження           12

1. Етапи зародження та розвитку життя на землі

«Життя - процес існування  біологічних систем, основу яких складає  складні органічні речовини і  здатні самовідтворюватися, підтримувати своє існування в результаті обміну енергією, речовиною та інформацією  з середовищем.»

 Сучасна концепція виникнення життя на Землі є результатом широкого синтезу природничих наук, багатьох теорій і гіпотез, висунутих дослідниками різних спеціальностей.

Для виникнення життя на Землі важлива первинна атмосфера (планети). Первинна атмосфера Землі  містила метан, аміак, водяна пара і водень. Саме впливаючи на суміш цих газів електричними зарядами і ультрафіолетовим випромінюванням, вченим вдалося отримати складні органічні речовини, що входять до складу живих білків. Елементарними «цеглинками» живого є такі хімічні елементи як вуглець, кисень, азот і водень. У живій клітині за вагою міститься 70 відсотків кисню, 17 відсотків вуглецю, 10 відсотків водню, 3 відсотка азоту, потім йдуть фосфор, калій, хлор, сірка, кальцій, натрій, магній, залізо.

Отже, перший крок на шляху  до виникнення життя полягає в  утворенні органічних речовин з  неорганічних. Він пов'язаний з наявністю  хімічного «сировини», синтез якого  може відбутися при певному випромінюванні, тиску, температури, вологості. Виникненню найпростіших живих організмів передувала тривала хімічна еволюція. З порівняно невеликого числа сполук (в результаті природного відбору) виникли речовини з властивостями, придатними для життя. Сполуки, що виникли на основі вуглецю, утворили «первинний бульйон» гідросфери. На думку вчених, містять азот і вуглець речовини виникли в розплавлених глибинах Землі і виносилися на поверхню при вулканічній діяльності.

Другий крок у виникненні з'єднань пов'язаний з виникненням  в первинному океані Землі упорядкованих  складних речовин - біополімерів: нуклеїнових  кислот, білків. Як здійснювалось формування біополімерів?

Якщо припустити, що в  цей період всі органічні сполуки  знаходилися в первинному океані Землі, то більш складних органічні  сполуки могли утворитися на поверхні океану у вигляді тонкої плівки і  на прогрівається сонцем мілководді. Безкиснева середу полегшувала синтез полімерів з неорганічних сполук. Кисень як сильний окислювач руйнував би виникають молекули. Порівняно нескладні органічні сполуки почали об'єднуватися у великі біологічні молекули. Утворилися ферменти - білкові речовини-каталізатори, які сприяють виникненню або розпаду молекул. В результаті активності ферментів виникли найважливіші «першоелемент життя» - нуклеїнові кислоти, складні полімерні речовини (що складаються з мономерів). Мономери в нуклеїнових клітинах розташовані таким чином, що несуть певну інформацію, код, що полягає в тому, що кожній амінокислоті, 

що входить в білок, відповідає певний набір з трьох нуклеотидів, так званий триплет нуклеїнової кислоти. На основі нуклеїнових кислот вже можуть будуватися білки і відбуватися обмін із зовнішнім середовищем речовиною та енергією. Симбіоз нуклеїнових кислот утворив «молекулярно-генетичні системи управління». Ця стадія, мабуть, була відправною, переломною у виникненні життя на Землі. Молекули нуклеїнових кислот придбали властивості самовідтворення собі подібних, стали управляти процесом утворення білкових речовин. Біля витоків всього живого стояли ревертаза і матричний синтез з ДНК на РНК, еволюція РНК-ової молекулярної системи в ДНК-овую. Так виник «геном біосфери».

Спека і холод, блискавки, ультрафіолетова реакція, атмосферні електричні заряди, пориви вітру і  водяні струмені - все це забезпечувало  початок або загасання біохімічних  реакцій, характер їх перебігу, генні  «сплески». До кінця біохімічної  стадії з'явилися такі структурні утворення, як мембрани, відмежовує суміш органічних речовин від зовнішнього середовища. Мембрани відіграли головну роль у побудові всіх живих клітин. Тіла всіх рослин і тварин складаються з основних одиниць життя - клітин. Живе зміст клітини - протоплазма. Сучасні вчені прийшли до висновку, що перші організми на Землі були одноклітинними прокаріоти - організмами, позбавленими ядра («Каріо» - в перекладі з грецької «ядро»). За своєю будовою вони нагадують нині бактерії або синьо-зелені водорості.

Для існування перших «живих»  молекул, прокаріотів необхідний, як для всього живого, приплив енергії ззовні. Кожна клітина - маленька «енергетична станція». Безпосереднім джерелом енергії для клітин служить аденозинтрифосфорная кислота і інші сполуки, що містять фосфор. Енергію клітини отримують з їжею, вони здатні не тільки витрачати, але і запасати енергію.Предметом дискусії є питання про те, чи виник на Землі спочатку якийсь один вид організму або з'явилося їх безліч. Припускають, що виникло безліч перший грудочок живої протоплазми. Приблизно 2 млрд. років тому в живих клітинах з'явилося ядро. З прокаріотів виникли еукаріоти - одноклітинні організми з ядром. Їх на Землі налічується 25-30 видів. Найпростіші з них - амеби. У еукаріотів існує в клітці оформлене ядро з речовиною, що містить код синтезу білка. Приблизно до цього часу намітився «вибір» рослинного або тваринного способу життя. Основна відмінність цих способів життя пов'язане зі способом харчування, з виникненням такого важливого для життя на Землі процесу, як фотосинтез. Фотосинтез полягає у створенні органічних речовин, наприклад, цукрів, з вуглекислоти та води при використанні енергії світла. Завдяки фотосинтезу рослини виробляють органічні речовини, за рахунок якого відбувається нарощування маси рослин. Щорічно рослини на Землі виробляють понад 200 мільйонів тонн органічної речовини. З виникненням фотосинтезу в атмосферу Землі став надходити кисень. У результаті фотосинтезу утворилася вторинна атмосфера Землі з високим вмістом кисню. Нинішнє

вміст кисню було досягнуто 250 млн. років тому в ході інтенсивного розвитку наземних рослин.

Поява кисню і багатоклітинних - видатний етап у розвитку життя  на Землі. З цього моменту почалося поступове видозміна і розвиток живих форм. Життя з усіма її проявами справила найглибші зміни в розвитку нашої планети, принаймні зовнішніх її оболонок. Удосконалюючись в процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, беручи все більшу участь у перерозподілі енергії і речовин у земній корі, а також у повітряному і водному оболонках Землі. Виникнення і поширення рослинності призвели до корінної зміни складу атмосфери, спочатку містила дуже мало вільного кисню і складалася головним чином з двоокису вуглецю і, ймовірно, метану в аміаку.

Рослини, асиміляційні вуглець  з CO2, привели до створення атмосфери, що містить вільний кисень і лише сліди CO2. Вільний кисень у складі атмосфери служив не тільки активним хімічним агентом, але також джерелом озону, перепинити шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі ("озоновий екран"). Одночасно вуглець, століттями скупчується в залишках рослин, утворив в земній корі грандіозні енергетичні запаси у вигляді покладів органічних сполук (кам'яне вугілля, торф). Рослинний покрив змінив фізичні та хімічні характеристики планети; змінився, зокрема, коефіцієнт відбиття поверхнею суші різних ділянок сонячного спектру. Розвиток життя в Світовому океані призвело до створення осадових порід, що складаються з скелетів і ін залишків морських організмів. Ці відкладення, їх механічне тиск, хімічні та фізичні перетворення змінили поверхню земної кори. Активне виборче поглинання речовин організмами викликало перерозподіл речовин у верхніх шарах кори. Все це свідчить про наявність на Землі особливої оболонки, названої сов. геохімік В. І. Вернадським біосферою, в якій розгорталися і тривають понині життєві явища.

Як же виникло те розмаїття, яке ми спостерігаємо в живій природі? Адже колись 2-3 мільярди років тому життя була представлена досить одноманітними істотами. Які етапи, періоди і форми розвитку живих організмів на Землі? Які закономірності історичного розвитку організмів?

Щоб відповісти на ці питання, необхідно звернутися до сучасної синтетичної  теорії еволюції. Вона включає палеонтологію, екологію, систематику рослин і тварин та інші науки.

Ідея еволюції живої природи  виникла в Новий час як протиставлення креаціонізму (від лат. "Творення") - вчення про створення світу богом з нічого і незмінності створеного творцем світу.

В подоланні ідей креаціанізм  і телеології важливу роль відіграла  концепція обмеженою мінливості видів у межах відносно вузьких  підрозділів (від одного єдиного  предка) під впливом середовища - трансформізм. Трансформізм в основі своїй має уявлення про зміну і перетворення 

органічних форм, походження одних організмів від інших. Всі трансформісти визнавали змінність видів організмів під дією змін навколишнього середовища.

У становленні ідеї еволюції органічного світу істотну роль зіграла систематика - біологічна наука  про різноманітність всіх існуючих і вимерлих організмів, про взаємини і родинні зв'язки між їх різними  групами (таксонами). Основними завданнями систематики є визначення шляхом порівняння специфічних особливостей кожного виду і кожного таксону більше високого рангу, з'ясування загальних властивостей в тих чи інших таксонів.

Шведський натураліст 18 століття Карл Лінней вперше послідовно застосував бінарну номенклатуру і побудував  найбільш вдалу штучну класифікацію рослин і тварин. У 1751 році вийшла його книга "Філософія ботаніки", в якій К. Лінней писав: "Штучна система слугує лише до тих пір, поки не знайдена природна. Перша вчить лише розпізнавати рослини. Друга навчить нас пізнавати природу самої рослини". Заслуга Ліннея в тому, що через створення штучної системи він підвів біологію до необхідності розгляду колосального емпіричного матеріалу з позицій загальних теоретичних принципів.

Велику роль у становленні  й розвитку ідеї еволюції живої природи  зіграла ембріологія, для якої в  Новий час було характерне протистояння преформізма і епігенеза. Преформізм - від лат. "Предобразую" - вчення про наявність в статевих клітинах матеріальних структур, які зумовлюють розвиток зародка і ознаки розвивається з нього організму.

Епігенез - це вчення, згідно з яким в процесі зародкового  розвитку відбувається поступове і  послідовне новоутворення органів  і частин зародка з безструктурної субстанції плідного яйця. Епігенетики відмовилися від ідеї божественного творіння живого і підійшли до наукової постановки проблеми походження життя.

Таким чином, в 17-18 століттях  виникала ідея історичних змін спадкових  ознак організмів, незворотного історичного  розвитку живої природи - ідея еволюції органічного світу.

У ході еволюції, по-перше, виникають  нові види, тобто збільшується різноманітність форм організмів. По-друге, організми адаптуються, тобто пристосовуються до змін умов зовнішнього середовища. По-третє, в результаті еволюції поступово підвищується загальний рівень організації живих істот: вони ускладнюються і удосконалюються.

Перехід від уявлення про  трансформації видів до ідеї еволюції, історичного розвитку видів припускав, по-перше, розгляд процесу утворення  видів у його історії, облік конструктивну роль фактора часу в історичному розвитку організмів, а по-друге, розвиток ідей про виникнення якісно нового в такому історичному процесі.

Перехід від трансформізму  до еволюціонізму в біології відбувся на рубежі 18-19 століть. Перші еволюційні теорії були створені двома великими 

вченими 19 століття - Ж. Ламарком і Ч. Дарвіном. Жан Батіст Ламарк і Чарльз Роберт Дарвін створили еволюційні теорії, які протилежні по ладу, характеру аргументації, основним висновків. Їх історичні долі також склалися по-різному. Теорія Ламарка не отримала широкого визнання сучасників, у той час як теорія Дарвіна стала основою еволюційного вчення. В даний час і дарвінізм, і ламаркізм продовжують впливати на наукові концепції, хоча і по-різному.

Роль середовища в еволюції організмів по-різному розглядається  різними напрямками еволюційного вчення. Для напрямків в еволюційному вченні, які розглядають історичний розвиток живої природи як пряме пристосування організмів до середовища проживання, використовується загальна назва - ектогенез (від грец. Слів "поза, зовні" і "виникнення, освіта"). Прихильники ектогенез розглядають еволюцію як процес прямого пристосування організмів до середовища і простого підсумовування змін, що здобуваються організмами під впливом середовища. Вчення, що пояснюють еволюцію організмів дією тільки внутрішніх нематеріальних факторів ("принципом вдосконалення", "силою росту" і ін), об'єднуються загальною назвою - Автогенез.  
Ці вчення розглядають еволюцію живої природи як процес, незалежний від зовнішніх умов, що направляється і регульований внутрішніми факторами. Автогенез протилежний ектогенез.

Автогенез близький віталізму - сукупності течій в біології, згідно з якими життєві явища пояснюються  присутністю в організмах нематеріальній надприродною сили ("життєва сила", "душа", "ентелехії", "архей"), що управляє цими явищами. По-своєму ідея еволюції органічного світу розвивалася в теорії катастроф. Французький біолог Жорж Кюв'є (1769-1832) писав:

"Життя не раз вражала  на нашій землі страшними подіями. Незліченні живі істоти ставали жертвою катастроф: одні, мешканці суші, були поглинаємі потопами, інші, що населяли надра вод, виявлялися на суші разом з раптово піднесеним дном моря, самі їх раси навіки зникали, залишивши на світі лише деякі залишки, ледь помітні для натуралістів ". Розвиваючи такі погляди, Кюв'є став засновником теорії катастроф - концепції, в якій ідея біологічної еволюції виступила як похідна від більш загальної ідеї розвитку глобальних геологічних процесів. Теорія катастроф (катастрофізм) виходить з уявлень про єдність геологічних і біологічних аспектів еволюції. В теорії катастроф прогрес органічних форм пояснюється через визнання незмінності окремих біологічних видів. Проти вчення катастрофізму виступили прихильники іншої концепції еволюції - концепції уніформізм.