Реферат на тему Современные представления о структуре и эволюции биосферы

Содержание


Введение 3
1. Эволюция биосферы 5
1.1. Происхождение жизни и эволюция биосферы 5
1.2. Главные закономерности эволюции биосферы 12
1.3. Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции 14
2. Состав и структура биосферы 18
2.1. Структура биосферы по В.И. Вернадскому 18
2.2. Современные представления о структуре биосферы 20
2.3. Ноосфера как высшая стадия развития биосферы 23
Заключение 26
Список используемой литературы 29
Приложение 1. Возможности химической эволюции на Земле (Р. В. Каплан) 30
Приложение 2. Эволюция живого на Земле 31
Приложение 3. Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по Ф. Рамаду, 1981) 32
Приложение 4. Общая структура Земли 33
Приложение 5. Основные подразделения биосферы 34


Введение

В данной работе рассматривается тема "Современные представления о структуре и эволюции биосферы".
Биосфера (от греч. bios - жизнь и sphera - шар, сфера) - это геологическая оболочка Земли вместе с населяющими ее организмами на всех уровнях их организации; это живой покров Земли. Организмы не просто живут на поверхности планеты, они связаны со средой обитания непрекращающимися процессами обмена веществ и энергии.
Термин "биосфера" предложил австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 г., а учение о биосфере создал русский академик В.И. Вернадский (1863-1945).
Образование биосферы на Земле обусловлено совокупностью следующих факторов:
1) силы земного притяжения;
2) космического излучения;
3) количества кислорода и углекислого газа в атмосфере;
4) интенсивности коротких ультрафиолетовых лучей;
5) температуры.
По определению В.И. Вернадского, биосфера представляет собой совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.
Сочетание недавно полученных микропалеонтологических, биогеохимических и изотопных данных упорно свидетельствует о том, что жизнь на Земле существует примерно столько же времени, сколько существует и сама наша планета. Это заключение подтверждает на современном научном материале обобщение В.И. Вернадского.
Жизнь на Земле существует, потому что на Земле существует жизнь. Если бы на Земле не было живых существ, планета была бы такая же, как ядовитая парилка Венера или как остывший пустынный Марс.
Биосфера является глобальной экосистемой. Она не образует сплошного слоя с четкими границами, а как бы "пропитывает" другие сферы планеты, охватывая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы (до 3 км) и нижнюю часть атмосферы (до 30 км). Функциональными единицами биосферы являются экосистемы.
Цель работы - проанализировать современные представления о структуре и эволюции биосферы.
Задачи исследования вытекают из поставленной цели:
- рассмотреть теории происхождения жизни и биосферы и их эволюцию;
- выделить Состав и структуру биосферы в соответствие с современными представлениями.
Длинный путь эволюции биосферы привел к возникновению единственного на Земле биосоциального вида - человека. Человек, став мощным геологическим фактором, оказывает глобальное воздействие на биосферу. Биосфера, со своей стороны, через свои экологические законы, которые он вынужден соблюдать, чтобы выжить, в том числе и закон о биотической регуляции окружающей среды, воздействует на человека. Создаются условия, очень напоминающие сопряженную эволюцию, или коэволюцию "человек-биосфера". Продуктом такой коэволюции может стать так называемая "ноосфера", т.е. сфера разума.
Ноосфера рассматривается как высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением в ней цивилизованного общества. В.И. Вернадский развил представление о ноосфере как о качественно новой форме организованности, возникшей при взаимодействии природы и общества. Он писал: "Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше". При этом он также отмечал, что человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее он не может, его существование есть функция биосферы, которую он несет с собой всюду, неизбежно изменяя ее.
Рассмотрим подробнее современные представления о структуре и эволюции биосферы.

1. Эволюция биосферы

1.1. Происхождение жизни и эволюция биосферы

По вопросу происхождения жизни среди ученых нет единого мнения. Существует несколько подходов к решению данного вопроса, которые тесно переплетаются между собой.
Креационизм. Жизнь была создана Творцом. Творец - это Бог, Идея, Высший разум и др.
Гипотеза стационарного состояния. Жизнь, как и сама Вселенная, существовала всегда, поскольку не имеет начала и конца. Вместе с тем существование или образование отдельных тел (звезд, планет, организмов) ограничено во времени, они возникают, рождаются и погибают.
В настоящее время общепризнанной является теория Большого взрыва, согласно которой Вселенная существует ограниченное время, она образовалась из одной точки около 15 млрд лет назад.
Гипотеза панспермии. Жизнь на Земле была занесена из космоса и прижилась здесь после того, как на Земле сложились для этого благоприятные условия. Решение вопроса о том, как возникла жизнь в космосе, отодвигается на неопределенное время из-за объективных трудностей. Она могла быть создана Творцом, могла существовать всегда или возникнуть из неживой материи. В последнее время среди ученых появляется все больше сторонников этой гипотезы.
Другая точка зрения на процесс возникновения жизни на Земле и происхождение видов также имеет давнюю историю. В истории науки Ж. Б. Ламарк обессмертил свое имя введением в 1802 г. термина "биология" (от греч. bios - жизнь) и созданием эволюционной концепции развития природы и гипотезы о происхождении человека от обезьяноподобных предков. Однако истинным создателем учения о биологической эволюции стал Ч. Дарвин, который объяснил процесс развития и становления видов как результат естественного отбора.
На основе идеи Дарвина было развито глобальное эволюционное учение - комплекс знаний об историческом развитии живой природы.
Гипотеза абиогенеза (самозарождения живого из неживого и последующей биохимической эволюции).
А. И. Опарин полагал, что органические вещества могли создаваться в первичном океане из простых неорганических веществ. В результате накопления в океане органических веществ образовался так называемый "первичный бульон". Затем, объединяясь, белки и другие органические молекулы образовали капли коацерватов, которые служили прообразом клеток. Капли коацерватов подвергались естественному отбору и эволюционировали. Первые организмы были гетеротрофами. По мере исчерпания запасов "первичного бульона" возникли автотрофы.
К настоящему времени ни одна из существующих гипотез о происхождении жизни прямыми доказательствами не располагает.
Ученые считают, что возраст нашей Галактики 10-12 млрд лет, Солнца - 5, Земли - около 4,5 млрд лет (рис. 1)

Рис. 1. Эволюция допланетного облака (О. Ю. Шмидт и др.):
а - этап превращения пылевого слоя в рой планетезималей, продолжавшийся около 104 лет;
б - этап объединения роя планетезималей в планеты, длившийся около 108 лет

Аккреция вещества Земли привела к временному его разогреву и легких молекул первичной атмосферы, прежде всего водорода и гелия, рассеянных в космическом пространстве. Последующее понижение температуры в результате сильного излучения тепла привело к образованию твердой коры. Активный вулканизм мешал этому процессу, но в то же время поставлял большие количества газов, из которых образовалась вторичная атмосфера. В ней кроме водорода было много других газов (рис. 2).

Рис. 2. Схема образования простейших органических соединений из газов первичной атмосферы под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца (М. М. Камшилов)

В течение 1 млрд лет из неорганических веществ, входящих в состав атмосферы (водорода, воды, аммиака, углекислого газа, метана), под действием солнечной энергии и высокой температуры образовались простейшие органические соединения (мономеры), в том числе и аминокислоты. В дальнейшем произошло образование короткоцепочечных полимеров, из которых для формирования живого вещества особое значение имели белковоподобные вещества - протеиноиды. Протеиноиды были исходным сырьем для образования белков, нуклеиновых кислот