Xreferat.com » Рефераты по биологии » Эволюция биосферы земли

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

Похожие рефераты: