Эволюция планеты земля

Homo

habilis

(

ч

е

л

о

в

е

к

 

у

м

е

л

ы

й

).

 В 1961 в ущелье Олдовай в Восточной Африке Джонатан Лики нашел остатки первого представителя Homo habilis. В дальнейшем в Восточной Африке были сделаны и другие находки, подтверждающие существование этого вида. Датирование ископаемых остатков определяет их возраст примерно в 2 млн. лет, т.е. H.habilis сосуществовал с австралопитековыми. Некоторые антропологи рассматривают его как высокоразвитый вид австралопитековых, но большинство признает его старейшим из рода Homo. H.habilis имел мозг объемом ок. 750 куб. см. - значительно больший, чем мозг австралопитеков, - и более "человеческую" зубо-челюстную систему. Считается, что к этому типу древнего человека относится первое свидетельство использования каменных орудий труда (хотя, по некоторым данным, галечные "праорудия" иногда обнаруживаются и вместе с остатками австралопитековых). Есть веские основания полагать, что H.habilis был непосредственным предшественником следующей ступени эволюции человека: Homo erectus . 

Homo

erectus

(

ч

е

л

о

в

е

к

 

п

р

я

м

о

х

о

д

я

щ

и

й

).

 Первой находкой H. erectus был знаменитый яванский человек, ранее классифицировавшийся как питекантроп (Pithecanthropus erectus); он был найден в 1891 датским анатомом Э.Дюбуа, который предсказал, что древний человек должен был существовать на о.Ява, и, отправившись туда, блестяще подтвердил свою догадку. Позже, в конце 1920-х годов, целая группа ископаемых остатков была обнаружена в местечке Чу-Ку-Тьен близ Пекина в Северном Китае. Эту группу назвали Sinanthropus pekinensis, пекинский человек. Сегодня эта находка вместе с другими экземплярами подобного типа из того же региона считается принадлежащей к виду H.erectus и переименована в H.erectus pekinensis. В течение 1930-х годов были найдены ископаемые экземпляры того же общего типа (названные Pithecanthropus robustus) и на о.Ява. Две другие важные находками на о.Ява, определенно принадлежащие к H.erectus, - это обладающий очень крупными челюстями Meganthropus paleojavanicus и представленный молодой особью (что усложняет анализ данных) Pithecanthropus modjokertensis. Кроме того, к H.erectus относятся еще две находки: одна, известная как Atlanthropus из Тернифина, сделана в Оране (Алжир), другая - в 1962 в Кении. Существует еще несколько других экземпляров, классифицируемых как H.erectus, включая т.н. гейдельбергского человека, чья массивная челюсть была найдена в Мауэре (Германия), и человека Vertesszollos из Венгрии. Таким образом, география распространения H.erectus была чрезвычайно обширной. По оценкам, существование H.erectus датируется периодом от 1,5 до 0,3 млн. лет назад. Представители H.erectus по росту были вполне соразмерны современному человеку. Их тело отличалось полностью вертикальным положением и мощной костной системой, служившей, судя по точкам крепления мышц, основой крепкой мускулатуры. Учитывая отставание развития черепа в процессе эволюции гоминид, неудивительно, что наиболее примитивные характеристики этих ископаемых связаны со строением головы. Объем черепной коробки относительно мал, но необходимо отметить, что при усредненном по всем экземплярам H.erectus объеме в 1000 куб. см. он почти укладывается в параметры современных норм, составляющих в среднем 1300 куб. см. Данные о строении мозга H.erectus ограниченны; известно, однако, что у них был низкий лоб и не было, предположительно, развитых лобных долей мозга, с которыми мы связываем человеческий интеллект. К примитивным характеристикам черепа H.erectus относятся также отсутствие подбородка и сильно развитое надбровье. Вместе с тем зубо-челюстная система претерпела прогрессивные изменения: моляры стали мельче, челюсти уменьшились и отступили назад, уже не выдаваясь так, как у более обезьяноподобных австралопитеков. В результате наиболее развитые формы H.erectus, такие как пекинский человек, имели слегка выступающие носы и походили на H.sapiens. Одна из наиболее интересных проблем, связанных с H.erectus, касается их культуры. Существуют ясные свидетельства применения ими орудий. К тому же они создали, как представляется, два отличных друг от друга способа их изготовления в двух разных частях света. Известно также, что по меньшей мере в Китае H.erectus пользовался огнем. Весьма вероятно, что пекинский человек овладел искусством речи, тогда как вопрос о том, могли ли говорить его более древние предшественники, остается спорным. Другим проявлениям культуры может оказаться одна явно неестественная особенность всех черепов H.erectus из Чу-Ку-Тьена: основание каждого черепа продавлена, а мозг представляется сознательно изъятым. Обычно это интерпретируют как признак каннибализма, однако часть специалистов считает, что это может означать существование культа голов, т.е. некой формы религиозного поклонения, включая сохранение и почитание черепов.           . 

Homo

sapiens

(

ч

е

л

о

в

е

к

 

р

а

з

у

м

н

ы

й

).

 Как это ни странно, ход эволюции от H.erectus до H.sapiens, т.е. до стадии человека современного типа, так же трудно удовлетворительно документировать, как и первоначальный этап ответвления линии гоминид. Однако в данном случае дело усложняется наличием нескольких претендентов на искомое промежуточное положение. По мнению ряда антропологов, той ступенью, которая вела непосредственно к H.sapiens, был неандерталец (Homo neanderthalensis, или, как принято сегодня, Homo sapiens neanderthalensis). Неандертальцы появились не позже чем 150 тыс. лет назад, и разные их типы процветали вплоть до периода ок. 40-35 тыс. лет тому назад, отмеченного несомненным присутствием хорошо сформированного H.sapiens (H.sapiens sapiens). Эта эпоха соответствовала наступлению в Европе Вурмского оледенения, т.е. ледникового периода, наиболее близкого к современности. Другие ученые не связывают происхождение человека современного типа с неандертальцем, указывая, в частности, на то, что морфологическое строение лица и черепа последнего было слишком примитивно, чтобы успеть эволюционировать до форм H.sapiens. Неандерталоидов обычно представляют себе коренастыми, волосатыми, звероподобными людьми на согнутых ногах, с выдающейся вперед головой на короткой шее, создающей впечатление, что они еще не вполне достигли прямохождения. Картины и реконструкции в глине обычно подчеркивают их обволошенность и неоправданную примитивность. Такой образ неандертальца является большим искажением. Во-первых, мы не знаем, были ли неандертальцы обволошенными или нет. Во-вторых, все они были полностью прямоходящими. Что же касается свидетельств о наклонном положении тела, то, вероятно, они получены при изучении особей, страдавших артритом. Одна из наиболее удивительных особенностей всей неандертальской серии находок состоит в том, что наименее современные из них по виду были наиболее поздними по времени. Это - т.н. классический неандертальский тип, череп которого характеризуется низким лбом, тяжелым надбровьем, срезанным подбородком, выдающейся вперед областью рта и длинной, низкой черепной коробкой. Тем не менее объем их мозга был больше, чем у современного человека. Они вполне определенно обладали культурой: есть свидетельства погребальных культов и, возможно, культов животных, поскольку вместе с ископаемыми остатками классических неандертальцев находят кости животных. Одно время считалось, что неандертальцы классического типа обитали только в южной и западной Европе, а их происхождение связано с наступлением ледника, поставившего их в условия генетической изоляции и климатического отбора. Однако на сегодня явно сходные формы обнаружены в некоторых регионах Африки и Ближнего Востока и, возможно, в Индонезии. Столь широкое распространение классического неандертальца заставляет отказаться от указанной теории. На данный момент не существует материальных доказательств какого-либо постепенного морфологического превращения классического типа неандертальца в современный тип человека за исключением находок, сделанных в пещере Схул в Израиле. Черепа, обнаруженные в этой пещере, значительно отличаются друг от друга, некоторые из них обладают признаками, ставящими их в промежуточное положение между двумя человеческими типами. По мнению некоторых специалистов, это является доказательством эволюционного изменения неандертальца до человека современного типа, тогда как другие считают, что данный феномен - результат смешанных браков между представителями двух типов людей, полагая тем самым, что H.sapiens эволюционировал независимо. Поддерживают такое объяснение свидетельства того, что еще 200-300 тыс. лет тому назад, т.е. до появления классического неандертальца, существовал тип человека, относящийся скорее всего к раннему H.sapiens, а не к "прогрессивному" неандертальцу. Речь идет о хорошо известных находках - фрагментах черепа, найденного в Свонскоме (Англия), и более полной черепной коробке из Штайнхайма (Германия). Разногласия в вопросе о "неандертальском этапе" в эволюции человека отчасти связаны с тем, что не всегда учитываются два обстоятельства. Во-первых, возможно существование более примитивных типов любого эволюционирующего организма в относительно неизменном виде в то самое время, когда другие ветви этого же вида подвергаются различным эволюционным модификациям. Во-вторых, возможны миграции, связанные со смещением климатических зон. Такие смещения повторялись в плейстоцене по мере наступления и отступления ледников, и человек мог следовать за сдвигами климатической зоны. Таким образом, при рассмотрении длительных периодов времени нужно учитывать, что популяции, занимающие данный ареал в определенный момент, не обязательно являются потомками популяций, обитавших там в более ранний период. Не исключено, что ранние H.sapiens могли мигрировать из тех регионов, где они появились, а затем вернуться на прежние места через много тысяч лет, успев претерпеть эволюционные изменения. Когда полностью сформировавшийся H.sapiens появился в Европе 35-40 тыс. лет тому назад, в более теплый период последнего оледенения, он несомненно вытеснил классического неандертальца, который занимал тот же регион в течение 100 тыс. лет. Теперь нельзя точно определить, сдвинулась ли популяция неандертальца севернее, следуя за отступлением привычной для нее климатической зоны, или же смешалась с вторгшимися на ее территорию H.sapiens.

В

о

п

р

о

с

 

№

2

П

р

и

ч

и

н

ы

 

в

о

з

н

и

к

н

о

в

е

н

и

я

 

к

и

с

л

о

т

н

ы

х

 

д

о

ж

д

е

й.

П

о

с

л

е

д

с

т

в

и

я

 

в

л

и

я

н

и

я

 

н

а

б

и

о

с

ф

е

р

у.

В круговороте  загрязняющих веществ существуют два  этапа кислотных дождей 
     1. Вымывание осадков или влажная сегментация; 
     2. Выпадения осадков или сухая сегментация. 
Совокупность этих процессов является кислотной сегментацией

2.1

В

ы

м

ы

в

а

н

и

е

 

к

и

с

л

о

т

н

ы

х

 

в

е

щ

е

с

т

в

 

и

з

 

а

т

м

о

с

ф

е

р

ы

.

 

        Вымывание происходит во время образования облаков и осадков. Одним из условий образования облаков является перенасыщенность. Это означает, что воздух содержит больше водяного пара, чем он может принять при заданной температуре, сохраняя равновесие. При понижении температуры способность воздуха накапливать воду в виде пара уменьшается. Тогда начинается конденсация водяного пара, которая происходит до тех пор, пока не прекратится перенасыщенность. Однако при обычных атмосферных условиях водяной пар способен конденсироваться только при относительной влажности 400-500 % . Относительная влажность в атмосфере лишь в редких случаях может превысить 100,5 % . При такой перенасыщенности капельки облаков могут возникать только на частицах аэрозоля ѕ так называемых конденсационных ядрах. Этими ядрами часто являются хорошо растворимые в воде соединения серы и азота..              . 
        После начала образования капель элементы облака продолжают поглощать аэрозольные частицы и молекулы газа. Поэтому воду облака или его кристаллы можно рассматривать как раствор атмосферных элементов. 
        Элементы облака не могут безгранично увеличиваться. Возникающая под действием гравитации седиментация, которая растет с увеличением размера капель, рано или поздно приводит к выпадению капель облаков с высоты нескольких сотен или тысяч метров. Во время выпадения эти капли промывают слой атмосферы между облаками и поверхностью земли. В это время поглощаются новые молекулы газа и новые аэрозольные частицы захватываются падающей каплей. Таким образом, достигающая поверхности земли вода вопреки всеобщему мнению никоим образом не является дистиллированной водой. Более того, во многих случаях растворенные в воде осадков вещества могут служить важным и иногда даже единственным источником восстановления запасов этих веществ в различных сферах.

2.

2

С

у

х

и

е

 

о

с

а

д

к

и

.

              

.

 
        Хотя эта форма седиментации существенно отличается от влажной седиментации, конечный результат их действительно идентичен ѕ попадание кислотных атмосферных микроэлементов, соединений серы и азота на поверхность Земли. Известно достаточно много разнообразных кислотных микроэлементов, однако содержание большинства из них настолько мало, что их роль в кислотной седиментации можно не принимать во внимание. 
        Эти кислотные вещества могут выпадать на поверхность двумя способами. Один из них -   турбулентная диффузия, под действием которой в осадок выпадают вещества, находящиеся в газообразном состоянии. Турбулентное диффузионное движение в первую очередь возникает из-за того, что движение струящегося воздуха над почвой и другой поверхностью является неравномерным вследствие трения. Обычно в вертикальном от поверхности направлении ощущается увеличение скорости ветра и горизонтальное движение воздуха вызывает турбулентность. Таким путем компоненты воздуха достигают Земли, и наиболее активные кислотные вещества легко взаимодействуют с поверхностью.     . 

2.3

В

л

и

я

н

и

е

 

к

и

с

л

о

т

н

ы

х

 

о

с

а

д

к

о

в

 

н

а

 

п

р

и

р

о

д

у

 

и

 

ч

е

л

о

в

е

к

а

.

 
        Кислотные осадки   оказывают вредное воздействие не только на отдельные предмет или живые существа, но и на их совокупность. В природе и в окружающей среде образовались сообщества растений и животных, между которыми, как и между живыми и неживыми организмами, существует постоянный обмен веществ. Эти сообщества, которые можно также называть экологической системой, обычно состоят из четырех групп: неживые объекты, живые организмы, потребители и разрушители. 
          Влияние кислотности в первую очередь сказывается на состоянии пресных вод и лесов. Обычно воздействия на сообщества бывают косвенными, т.е. опасность представляют не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы (например, высвобождение алюминия). В определенных объектах (почва, вода, ил и т.д.) в зависимости от кислотности могут возрасти концентрации тяжелых металлов, так как в результате изменения рН изменяется их растворимость. Через питьевую воду и животную пищу, например, через рыбу в организм человека также могут попасть токсичные металлы. Если под действием кислотности изменяются строение почвы, ее биология и химия, то это может привести к гибели растений (например, отдельных деревьев). Обычно эти косвенные воздействия не являются местными и могут влиять на расстоянии нескольких сотен километров от источника загрязнения.         . 

2.

4

К

о

с

в

е

н

н

ы

е

 

в

о

з

д

е

й

с

т

в

и

я

.

       

.

 
        Воздействия на леса и пашни. Кислотные осадки воздействуют либо косвенным путем; через почву и корневую систему, либо непосредственно (главным образом на листву). Подкисление почвы определяется различными факторами. В отличие от вод почва обладает способностью к выравниванию кислотности среды, т.е. до определенной степени она сопротивляется усилению кислотности. Попавшие в почву кислоты нейтрализуются, что ведет к сохранению существенного закисления. Однако наряду с естественными процессами на почвы в лесах и на пашнях воздействуют антропогенные факторы.            . 
        Химическая стабильность, способность к выравниванию, склонность почв к закислению изменчивы и зависят от качества подпочвенных пород, генетического типа почвы, способа ее обработки (возделывания), а также от наличия поблизости значительного источника загрязнений. Кроме того, способность почвы сопротивляться влиянию кислотности зависит от химических и физических свойств подстилающих слоев. 
        Косвенные воздействия проявляются по-разному. Например, осадки, содержащие соединения азота, некоторое время способствуют росту деревьев, так как снабжают почву питательными веществами. Однако в результате постоянного потребления азота лес им перенасыщается. Тогда увеличивается вымывание нитрата, что ведет к закислению почвы. 
        Во время выпадения осадков вода, стекающая с листьев, содержит больше серы, калия, магния, кальция и меньше нитрата и аммиака, чем вода осадков, что приводит к увеличению кислотности почвы. В результате этого возрастают потери необходимых для растений кальция, магния, калия, что ведет к повреждению деревьев.         . 
        Поступающие в почву ионы водорода могут замещаться находящимися в почве катионами, в результате чего происходят либо выщелачивание кальция, магния и калия, либо их седиментация в обезвоженной форме. Далее возрастает также мобильность токсичных тяжелых металлов (марганец, медь, кадмий и др.) в почвах с низкими значениями рН. 
        Растворимость тяжелых металлов также сильно зависит от рН. Растворенные и вследствие этого легко поглощаемые растениями тяжелые металлы являются ядами для растений и могут привести к их гибели. Широко известно, что алюминий, растворенный в сильнокислой среде, ядовит для живущих в почве организмов. Во многих почвах, например, в северных умеренных и бореальных лесных зонах, наблюдается поглощение более высоких концентраций алюминия по сравнению с концентрациями щелочных катионов. Хотя многие виды растений в состоянии выдержать это соотношение, однако при выпадении значительных количеств кислотных осадков отношение алюминий/кальций в почвенных водах настолько возрастает, что ослабляется рост корней и создается опасность для существования деревьев.             . 
Происходящие в составе почвы изменения могут преобразовать состав микроорганизмов в почве, воздействовать на их активность и тем самым повлиять на процессы разложения и минерализации, а также на связывание азота и внутреннее закисление.            . 
        Так, например, гибель лесов в Средней и Западной Европе произошла главным образом под влиянием косвенных воздействий. Почти полностью погибли леса на площади в несколько сотен тысяч гектаров. 
        Дальнейшую озабоченность вызывает то, что в результате гибели наиболее чувствительных к закислению существ (микроорганизмы почвы, грибы, дубы) в структуре материального и энергетического баланса живых сообществ могут произойти неблагоприятные изменения, и в конечном итоге сам человек также пострадает из-за происходящих при этом необратимых процессов. 
        Закисление пресных вод. Собственно говоря, закисление прёсных вод - это потеря ими способности к нейтрализации. Закисление вызывают сильные кислоты, главным образом серная и азотная. На протяжении длительного периода более важную роль играют сульфаты, но во время эпизодических явлений (например, таяние снега) сульфаты и нитраты действуют совместно. На значительных территориях при повышении определенных значений кислотности осадков поверхностные воды оказываются кислыми. Если почва теряет способность нейтрализовать кислоты, то значение рН может снизиться на 1, 5, а в крайних случаях — даже на 2 или на 3. Частично закисление происходит непосредственно под действием осадков, но в большей мере - за счет веществ, смываемых с территории водного бассейна.