Эволюция биосферы Земли

Страница 2

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 .