Зарождение и эволюция биосферы Земли

     Жизнь на Земле зародиться и существовать не могла до начала геологической истории, когда температура земной поверхности была выше 100° С,. Но когда температура стала ниже 100° С, при сильном обводнении поверхности, тем самым создалась обстановка, благоприятная для зарождения жизни. Процесс зарождения живого вещества из неживой материи чрезвычайно сложен, но необходим для создания биосферы. Солнечную энергию органический мир получает не только в процессе фотосинтеза. Все клетки живого организма поглощают солнечную радиацию и трансформируют ее в другие виды биохимической энергии, на основе которой они и развиваются.

     Эволюция  химических соединений, приведшая к  зарождению жизни, началась тоже с появления  на Земле масс жидкой воды, т.е. с  ранней геологической истории. Эта  начальная фаза датируется разными  исследователями неодинаково, расхождения составляют сотни миллионов лет. Так же по-разному оценивается продолжительность действия, которое направленно на процесс образования организмов.

     Время образования предбиологических  систем (коацерватов) продолжалось около 1 млрд. лет. Самые ранние остатки живых организмов возрастом 3,1 млрд. лет обнаружены в сланцах Трансвааля в Южной Африке. Это бактериоподобные образования размером 0,56 х 0,24 мкм. В более поздних отложениях (1,9 млрд. лет) в районе озера Онтарио, где залегают черные сланцы, были найдены остатки многих видов ископаемых растений: от разнообразных одноклеточных до нитчатых форм. Многие из них напоминали современные сине-зеленые водоросли. Обнаруженные в Южной Австралии ископаемые остатки, датируемые 0,9-1,0 млрд. лет назад, т.е. приблизительно конец среднего протерозоя, - относятся к весьма разнообразным организмам. Среди них отпечатки 13 видов медузообразных кишечнополостных, несколько видов организмов, близких восьмилучевым кораллам, некоторые виды червей и животных, не похожих на формы более позднего времени.

     Из  этого можно сделать вывод, что еще задолго до кембрия (первый геологический период палеозойской эры в геологической истории Земли) жизнь на нашей планете была весьма многообразной. Уже существовал биотический круговорот вещества и энергии. В результате активного синтеза образовалось много кислорода, за счет которого в верхней атмосфере появился озон - защитный экран от проникновения на земную поверхность волн ультрафиолетовой радиации.

     Палеозойская  эра - это время древней жизни. Суша в начале палеозоя представляла собой голую пустыню, лишенную как растительных, так и животных организмов. Лишь на прибрежных камнях встречались пленки водорослей и подушки растений, похожих на мох. В море же обильно развивались сине-зеленые и красные водоросли, а также представители почти всех типов животных. Среди них господствующее положение занимали первые членистоногие - трилобиты.

     За  три миллиарда лет комплекс простейших организмов (прокариотов) неузнаваемо  изменил жизненную среду на Земле - состав ее атмосферы, гидросферы, верхних пластов литосферы. Не имея способности изменять себя, прокариоты (сине-зеленые водоросли, хемотрофные бактерии и т.п.) вынужденные были отступать, освобождая место для более сложных организмов с эффективной энергетикой. На сегодняшний день прокариоты остались преимущественно в таких биологических нишах, которые за своими характеристиками напоминают ранний докембрий, они процветают там, где никто другой существовать не может - в концентрированных рассолах некоторых озер, высокотемпературных гидротермальных источниках, бассейнах, пораженных сероводородом, даже в ядерных реакторах и т.п.

     В силуре наряду с обогащением моря организмами происходит массовое заселение  суши растениями. В развитии биосферы выход растений на сушу.

     В девоне продолжалось распространение  растений на суше; население моря, в общем, сохранило свои особенности от прежнего времени.

     Карбон  известен как период необычайного развития наземной растительности в условиях жаркого влажного климата. Такие условия способствовали произрастанию огромных древовидных плаунов, хвощей, папоротников и отложению их в прибрежных осадках.

     Мезозойская эра, время «средней» жизни, характеризуется дальнейшим развитием растительного и животного мира, как на суше, так и на море.

     В триасе произошло взрывное развитие пресмыкающихся и началось массовое распространение рептилий - динозавров, черепах, древних крокодилов, ихтиозавров. В конце периода появились  первые млекопитающие.

     С древнейших времен до современной эпохи шло непрерывное развитие биосферы - увеличение разнообразия живых форм и усложнение их организации. Жизнь, зародившись в море, захватила и сушу. В результате жизнедеятельности организмов происходило существенное преобразование и среды, что в свою очередь влияло на развитие живого вещества. Извлекая из окружения средства существования, жизнь изменяет среду своего существования, следовательно, должна изменяться и сама. Некоторые, вещества на длительное время исключались из биотического круговорота. Это - огромные залежи известняков, каменного угля, нефти, железных, марганцевых и медных руд и другие скопления. Биотический круговорот определяется как составная часть климатического круговорота вещества и энергии планеты. Живое вещество воздействует на все другие компоненты природной среды. Здесь же мы остановимся только на влиянии организмов на воздушную среду, чтобы вкратце завершить обзор эволюции биосферы.

     Зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии путем фотосинтеза поглощали  из воздушной среды углекислый газ и воду, а выделяли из нее кислород.

     Таким образом, в процессе фотосинтеза  атмосфера обогащается кислородом и теряет углекислый газ. Современный  состав атмосферы (азот - 78%, кислород - 21%, углекислый газ - 0,031%) - результат  деятельности органического мира. Кроме этого существует озоновый слой О₃, и наибольшая концентрация озона приурочена к высоте 25 км над поверхностью Земли - это экран, поглощающий вредное для живых организмов солнечное излучение. Таким образом, жизнь, способствующая образованию озона, сама обеспечивает себе защиту от губительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца.

     Являясь порождением множества действующих  факторов и специфических условий, на Земле сформировалась эта богатая, насыщенная жизнью природа, которая называется биосфера или наиболее прочно вошедшая в науку - географическая оболочка.

     2.5 Учение о ноосфере

     Возникновение разума и интеллекта как высшей познавательной способности живого организма явилось одним из уникальных этапов развития биосферы. Как и возникновение жизни, это столь же загадочная и необъяснимая перестройка процесса развития материального мира. Мозг человека и мозг животного, особенно высших млекопитающих, состоит на одних и тех же нейронов. При этом мозг человека обладает способностью познавать сам себя, видеть себя со стороны, познавать окружающий мир. Благодаря появлению разума возникает общество - совокупность индивидуумов, способных к совместному труду, к планомерной деятельности, к совместной духовной жизни. Появление интеллекта радикальным образом ускорило темпы практически всех процессов, протекающих во внешней оболочке Земли - биосфере. Появление жизни на планете Земля - это реализация одной из возможных форм самоорганизации материи. Это естественный процесс космического масштаба. Необходимо понимать, что человек как биологический вид, обладающий разумом и развивающийся в рамках определенных норм морали, есть явление уникальное, неповторимое. В привычном для нас «виде» он больше нигде и никогда не возникнет, это с одной стороны, с другой стороны, он всего-навсего одна из бесчисленного множества возможных реализаций самоорганизации материи во Вселенной - естественного космического объективного процесса и никаких особых привилегий нарушать или развиваться вопреки объективным законам и процессам не имеет. Он просто будет навсегда уничтожен «породившей» его Вселенной, в которой будут реализовываться все новые и новые формы самоорганизации материи, но вид Homo Sapiens уже никогда не повторится. Поэтому, мысля космическими категориями, у человека нет другого выхода и выбора, как действовать в согласии с планетарными объективными законами эволюции. Об этом уже в начале ХХ столетия начал говорить В.И. Вернадский. Он отмечал, что воздействие человека на окружающую природу растет столь быстро, что скоро он превратится в решающую геологообразующую силу. И, как следствие, он должен будет принять на себя ответственность за будущее развитие природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными. Биосфера перейдет однажды в сферу разума - в ноосферу. Произойдет объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным - направляемым силой разума. С термином ноосфера до сих пор не все просто, поскольку однозначное его толкование отсутствует. Среди специалистов-естественников широко распространена наиболее простая его трактовка - сфера разума, так принято называть часть биосферы, которая оказывается под влиянием человека и преобразуется им. Переход биосферы в ноосферу означает при таком понимании всего лишь постепенное освоение человеком биосферы. Однако В.И.Вернадский, создавая свое учение о ноосфере, закладывал в него гораздо более глубокий, философский смысл. Он считал, что согласованное с природой развитие общества, ответственность за природу и ее будущее потребуют специальной организации общества, создания специальных структур, которые будут способны обеспечить это совместное согласованное развитие. Исходя из такого взгляда, ноосфера - это такое состояние биосферы, когда ее развитие происходит целенаправленно, когда Разум имеет возможность направлять развитие биосферы в интересах эволюции человека. Выполнение принципа совместного развития, обеспечения коэволюции (совместного развития) биосферы и общества потребуют от человечества регламентации своих действий, определенных ограничений.

     Прямым  идейным продолжением идей В.И. Вернадского  о ноосфере были работы российского  академика Никиты Николаевича Моисеева (1917—2000), который в своих трудах дал научные основы перехода России к устойчивому развитию. Основная идея «Концепции устойчивого экономического развития» выглядит так: человечеству следует вести мировое хозяйство так, чтобы не вредить следующим поколениям. Устойчивое развитие — это путь общества, приемлемый для сохранения экологической ниши человека и создания благоприятных условий для выживания цивилизации. Экологической нишей человечества является вся биосфера, поэтому устойчивое развитие Н.Н. Моисеев трактует как совместную, скоординированную эволюцию человека и биосферы (коэволюцию). Таким образом, устойчивое развитие по Н.Н. Моисееву — это первый шаг к эпохе ноосферы.

     Учение  В.И.Вернадского - это философское  и естественнонаучное обобщение  законов развития нашей планеты  с позиций единого космического процесса и исключительной роли, которую  выполнило и выполняет на ней  живое вещество. Многие экспериментальные и фактические данные, подтверждающие правильность его идей, появляются только сейчас. На основе учения Вернадского в настоящее время биосферу определяют как активную оболочку Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Такое определение биосферы отражает важный тезис: наша планета Земля такая, какая она есть сегодня, только потому, что на ней существует жизнь!

     Заключение

     Биосфера – главная система, невозможно переоценить ее значимость. Именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать. На сегодняшний день структура биосферы - продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, стремящихся последовательно к состоянию динамического равновесия.

     Развитие  биосферы предстает как чередование  этапов эволюции, прерываемых скачкообразными  переходами в качественно новые  состояния. В целом при этом образовывались все более сложные и упорядоченные  формы живого вещества. Перечень различных вех в истории развития биосферы: появление простейших клеток-прокариотов (лишены оформленного ядра – вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли); появление клеток-эукариотов (содержит оформленное ядро, отделенное оболочкой от цитоплазмы); объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в них; появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных; возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как центра сбора, переработки, хранения информации и управления на ее основе функционированием и поведением организмов; формирование разума как высшей формы деятельности мозга.

     Вершиной  направленного развития биосферы стало  появление в ней человека, открывшего эру становления на Земле разума. В истории Земли был период чисто геологической эволюции, его сменил период геолого-биологической эволюции, а с появлением человека открылся период психогенеза – духовной эволюции. Рождение разума знаменует собой ни с чем несравнимый качественный переход к новой стадии развития мира.

     Однако  стабильность биосферы имеет определенные пределы и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями. На это, в частности, указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Данное правило подтверждается исследованиями в области глобальной климатологии и других геофизических, а также биофизических процессов. Так, все крупные природные явления на поверхности Земли (извержения вулканов, мощные циклоны, процесс глобального фотосинтеза и т.п.), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии солнечного излучения, попадающего на поверхность Земли. Переход энергетики процесса за это значение обычно приводит к резким аномалиям - климатическим отклонениям, переменам в характере растительности, крупным лесным и степным пожарам.

     Все это следует учитывать при  планировании отдельных видов хозяйственной деятельности глобального масштаба. То же самое, очевидно, относится и к военным конфликтам с применением оружия массового поражения.

     Эволюционный процесс в биосфере носит многоуровневый характер. Эволюция протекала в разное время и продолжает протекать в наши дни. Эволюция происходит на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, а так же на уровне органов, организмов, популяций и видов, биоценозов. Различаясь на каждом из этих уровней, процессы эволюции сливаются в единый процесс развития биосферы.

      Список использованной литературы

1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера / В.А.Алексеенко. - М.: Логос, 2005.
2. Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания: Учебник для вузов / С.Х.Карпенков. – М.: ЮНИТИ, 2000.
3. Коробкин В.И. Экология / В.И.Коробкин, Л.В.Передельский. – Ростов на Дону: Феникс, 2000.

4. Концепции современного естествознания. Учебное  пособие / Под общей ред. проф. В.Ф.Тулинова – М: Изд. МУПК, 1996.