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.





       



										

                              





1