Зарождение и эволюция биосферы Земли

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство  по образованию 

Санкт-Петербургский  государственный университет сервиса и экономики 

 
 
 
 

ИНСТИТУТ СОЦИОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ СОЦИАЛЬНЫМИ ПРОЦЕССАМИ

 
 

Кафедра «Экономика природопользования и сервис экосистем»

 
 

Реферат

«Зарождение и эволюция биосферы Земли»

 
 

Выполнил:

Студент 1 курса

Специальность 0361600.62

Васильева Анна Валерьевна

Проверил:

 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПб.  2011

Содержание:

 

Введение

1. Общая  характеристика биосферы Земли

2. Эволюция биосферы Земли

2.1 Теория  Большого взрыва как гипотеза  зарождения Вселенной

2.2 Теория А.И.Опарина как гипотеза возникновения жизни (органических веществ, предбиологических структур) на планете Земля

2.3 Большой  биологический взрыв как гипотеза  перехода от неживой к живой форме организации материи

2.4 Учение  о биосфере

2.5 Учение  о ноосфере

Заключение

Список  использованной литературы

 
 

 

        Введение

 

     Одна из главных особенностей планеты Земля - это существование на ней жизни, именно этим она отличается от всех соседних планет.

     Одним из уникальных явление во всей Солнечной системе считается появление и развитие жизни на Земле, но оно не случайно, а было подготовлено сочетанием ряда благоприятных условий. Прежде всего, для зарождения жизни, должен был сформироваться сложный комплекс активно взаимодействующих природных компонентов, которые в течение чрезвычайно длительного времени в относительно стабильных гидротермальных условиях испытали строго направленную эволюцию.

     Биосферой называется наружная оболочка земли, область распространения жизни, которая включает в себя все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. В ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний слой земной коры - зоны выветривания. На земной поверхности практически нет площадей, где отсутствует жизнь. Микробы и другие микроорганизмы обнаружены на поверхности высокогорных ледников, полярных льдов и даже в жарких и безводных тропических пустынях.

     Сегодня как никогда актуальны и необходимы знания о биосфере, человек уже вышел за пределы ее возможностей и активно преобразовывает ее. Дальнейшее существования человека в связи с этим находится под угрозой, и 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.

     Цель  данной работы: рассмотреть понятие  биосферы Земли, охарактеризовать особенности  ее возникновения и эволюции.

     Работа состоит из введения, 2 глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы 20 страниц.

 
 

 

1. Общая характеристика биосферы Земли

 

     Изучая  биосферу как особую оболочку земного шара, необходимо предварительно ознакомиться со строением Земли. Это даст возможность глубже понять, в каких условиях формировалась жизнь, что ее защищает, а что представляет угрозу ее существованию.

     Термин  биосфера (греч. «биос» - жизнь, «сфера» - шар) означает совокупность всего живого и ту среду в которой существует, развивается и с которой взаимодействует все живое на Земле. Впервые в 1875 году этот термин применил австрийский геолог Эдуард Зюсс  (1831-1914гг), но распространился он после издания труда выдающегося русского ученного В.Вернадского. Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом образуя пленку жизни (сферу) на нашей планете.

     Атмосфера - самая тонкая оболочка Земли. Это самый маленький резервуар, именно ограниченные размеры атмосферы делают её такой чувствительной к почти любому загрязнению. Даже внесение небольших количеств вещества может привести к значительным изменениям в поведении атмосферы. Следует заметить, что время перемешивания атмосферы очень мало. Такое перемешивание, распространяя загрязнители на большие площади, в то же время ослабляет их действие. В противоположность этому распространение загрязняющих веществ в океане идет намного медленнее, а в других резервуарах Земли происходит только в геологических временных масштабах, равных миллионам лет. Атмосфера граничит с космическим пространством, через нее осуществляется обмен вещества Земли с космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, которая определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов. Верхняя граница биосферы простирается на 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) во время запусков геофизических ракет в пробах воздуха обнаружены споры микроорганизмов. Но из-за слишком неблагоприятных условий существования, они находятся в латентном (спящем) виде.

     Гидросфера - водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - ледники и только 0,02% - воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли — свыше 1 миллиарда 500 миллионов км3. Объем гидросферы постоянно меняется. Как рассчитали ученые, 4 миллиарда лет назад объем гидросферы составлял всего 20 миллионов км3, то есть был почти в 7 тысяч раз меньше современного. В будущем количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать и если учесть, что объем воды в мантии Земли оценивается в 20 миллиардов км3 , то это в 15 раз больше современного объема гидросферы. Ученые полагают, что поступление воды в гидросферу будет осуществляться из глубинных слоев Земли и при вулканических извержениях.

     Гидросфера  это единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся постоянно в больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды — за 5 тысяч лет, озера — за 300 дней, реки — за 12 дней, водяной пар в атмосфере — за 9 дней, а воды Мирового океана — за 3 тысячи лет.

     Гидросфера  играет очень большую роль в жизни  планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле, а с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. За геологическую историю в гидросфере происходили значительные изменения, однако известно о них мало. Подсчитано, что в ледниковые периоды резко возрастало количество льда, и за счет этого происходило уменьшение объема и понижение уровня Мирового океана на десятки метров. В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и размерам преобразованиями, связанными с технической деятельностью человека. Ежегодно используется около 5 тысяч км3 воды, а загрязняется в 10 раз больше. Некоторые страны начали испытывать недостаток пресной воды. Это не означает, что ее на Земле мало: просто человек еще не научился ее рационально использовать.

     Гидросфера  взаимодействует с  литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов.

     Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу, прочность которой относительно мала. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин примерно 200км. Выделяются два основных типа земной коры - континентальный и океанический. Между ними находится промежуточный тип, который называют субконтинентальным. Общий химический состав земной коры определяют немногие элементы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Все они слагают основную ее массу. При этом наиболее распространенным элементом является кислород, составляющий едва ли не половину массы земной коры (> 47,3 %) и 92 % ее объема. Он прочно связан химически с другими элементами в главных породообразующих минералах.

     Нижняя  граница биосферы достигает глубин литосферы, где температура становится 1000С (в молодых складчатых областях – это приблизительно 1.5 – 2 км и на кристаллических щитах – 7-8 км). В.И.Вернадский, все-таки, справедливо относил к биосфере и все горные породы, созданные за счет жизнедеятельности организмов (так называемые былые биосферы, или палеобиосферы). А поскольку почти все породы осадочного чехла Земли, так или иначе являются продуктом жизнедеятельности животных и растений, нижняя граница должна находится на глубине 10-15 км ниже земной поверхности.

       Самое маленькое пространство биосферы в общем масштабе всего земного шара занимает живое вещество. Широкое распространение самого термина «живое вещество» связано с работами В.И.Вернадского. Он писал, что все живые организмы Земли образуют единое целое - живое вещество планеты. Жизнь на Земле - самый выдающийся процесс на ее поверхности, получающий живительную энергию Солнца и приводящий в движение едва ли не все химические элементы таблицы Менделеева.

     Биосфера есть часть земного пространства, охваченного жизнью с ее активным химическим проявлением. В биосфере возможно существование организмов в любых возможных концентрациях - от единичных бактерий и спор в 1 см³ атмосферного воздуха, до мощных тропических лесов экваториальной зоны и следов жизни в глубинах Мирового океана. По своим требованиям к условиям внешней среды организмы расселяются в разных верхних горизонтах Земли: в нижней атмосфере, в гидросфере, в почвах, в глубинах литосферы, пропитанных природными водами и нефтяными месторождениями. Все живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по сравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современным вероятностным оценкам общее количество массы живого вещества в современную эпоху составляет порядка 2420 млрд.т. Таким образом, все живое вещество нашей планеты составляет ~1/10000000 часть массы земной коры. Однако в качественном отношении живое вещество представляет собой наиболее высокоорганизованную часть материи Земли. По своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и качественно резко отличается от других оболочек земного шара, так же, как живая материя отличается от мертвой. Оценка среднего химического состава живого вещества была произведена А.П.Виноградовым. Главные составные части живого вещества - это элементы, широко распространенные в природе: в атмосфере, гидросфере, литосфере и космосе. Средний элементарный состав живого вещества отличается от состава земной коры высоким содержанием углерода. По содержанию других элементов организмы не повторяют состава среды своего обитания. Они избирательно поглощают элементы, необходимые для построения их тканей. В процессе жизнедеятельности организмы используют наиболее доступные атомы, способные к образованию устойчивых химических связей. Атомы углерода имеют способность создавать длинные цепи соединений с другими атомами, что приводит к построению бесчисленных полимеров и других сложных органических высокомолекулярных соединений.

     Удивляет, как живые организмы могут приспособиться в любой среде. Например, живые бактерии обнаружены в горячих гейзерных источниках с температурой до 980С, активная и довольно разнообразная жизнь бурлит в трещинах антарктических ледников и на наибольших глубинах Мирового океана. Даже в океанических водах пораженных сероводородом, также существуют специфические серные бактерии. Когда американские астронавты доставили на Землю для исследования некоторые детали своей автоматической станции «Сервейер», которая три года находилась на поверхности Луны, то в одной из трубок была найдена живая спора бактерии.  Она попала туда с Земли во время подготовки к запуску станции и сохранила жизнеспособность, несмотря на трехгодовое пребывание в условиях космического вакуума, резких колебаний температуры и высокого уровня радиации.

     Живые организмы играют очень важную роль в геологических процессах, которые формируют лицо Земли, доказал Вернадский. Химический состав, современных атмосферы и гидросферы, зависит от жизнедеятельностью организмов. Большое значение имеют организмы для формирования литосферы, так большинство пород, и не только осадочных, а и таких как граниты, так или иначе связаны своим происхождением с биосферой.

     Живые организмы не только приспосабливаются  к условиям внешней среды, но и  активно их меняют. Таким образом, живое и неживое вещество на Земле составляют гармоничное целое, что, собственно, и называется биосферой. Согласно с образным высказыванием российского геолога М. Вассоевича, «биосфера – это и жильцы, и дом, и мы в нем».

     Очень мала сухая масса живого вещества, по сравнению с основными сферами на земле. Однако живое вещество отличается от неживого вещества очень высокой активностью, в частности, очень быстрым круговоротом веществ. В среднем за восемь лет все живое вещество атмосферы обновляется. Биомасса мирового океана восстановляется за 33 дня, его фитомасса каждый день, фитомасса суши – приблизительно за 14 лет из-за большей продолжительности жизни наземных растений. Нужно учесть, что жизнедеятельность животных, растений и микроорганизмов сопровождается непрерывным обменом веществ между организмами и средой, вследствие чего все химические элементы земной коры, атмосферы и гидросферы множество, раз входили в состав тех или иных организмов. Подсчитано, что вся вода планеты проходит цикл расщепления в растительных клетках и восстановления в растительных и животных организмах, то есть обновляется биосферой приблизительно за 2 млн. лет. Можно представить, что мы дышим воздухом, которым дышали динозавры, и пьем воду, которая входила в состав тканей юрских папоротников и кембрийских трилобитов.