Эволюция жизни и биосферы в докембрийский период

Реферат

Тема: ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ и БИОСФЕРЫ в Докембрийский период

Докембрийский этап развития Земли изучен еще недостаточно полно. Накопленная разрозненная информация о заключенных в геологических отложениях остатках жизни позволяет весь докембрийский период продолжительностью около 4 млрд лет разделить на две эры: более древнюю — архейскую и менее древнюю — протерозойскую. Продолжительность каждой из них около 2 млрд лет. Архей начался со времени образования Земли как планеты 4,6 млрд лет назад и закончился с появлением свободного кислорода в атмосфере 2,5 млрд лет назад. Первые многоклеточные организмы завершили отсчет времени протерозоя около 570 млн лет назад.

Жизнь Земли на протяжении докембрия изучена крайне недостаточно. Это объясняется не только длительным геологическим преобразованием отложений со следами жизни, но и редкостью ее окаменелых остатков. Однако бесспорно, что докембрийский океан стал колыбелью жизни, дав начало образованию и становлению биосферы.

По сравнению с литосферой, гидросферой и атмосферой биосфера — наиболее молодая оболочка Земли. На протяжении всего этапа своего существования она активно взаимодействовала с остальными геосферами планеты. Ее образование связано с возникновением и развитием жизни на Земле.

Для возникновения и начала развития жизни на Земле необходимы были следующие условия: наличие определенных химических веществ, источника энергии, отсутствие газообразного кислорода и неограниченно длительное времяЖизнедеятельность любого организма есть прежде всего совокупность различных взаимосвязанных химических процессов. Возникновение Земли и жизни на ней представляло собой единый взаимосвязанный процесс как результат химической эволюции вещества Солнечной системы (Войткевич, 1986).

Возникновение жизни на Земле, согласно гипотезе академика А.И.Опарина, следует рассматривать в качестве закономерной эволюции углеродистых соединений. Уникальная роль углерода в зарождении жизни и ее последующем развитии связана с совокупностью его свойств, которыми не обладает ни один из иных элементов Периодической системы. Атом углерода на внешней орбите имеет всего четыре электрона, хотя на ней может находиться восемь электронов. Таким образом, места "отсутствующих" электронов могут быть заполнены электронами с внешних оболочек четырех других атомов. Эта способность углерода образовывать четыре равнозначные валентные связи с другими атомами создает возможность для построения углеродных скелетов различных типов -линейных, разветвленных и циклических. Между атомами углерода и атомами других элементов также образуются прочные химические связи, которые, однако, могут быть легко разорваны при синтезе и расщеплении органического вещества в мягких условиях, например в ходе физиологических процессов.

Преобладающим элементом в космосе является водород. Вследствие этого и по причине исключительной химической активности углерода соединения водорода и углерода — углеводороды с ближайшими производными очень широко распространены во Вселенной. Данные о химическом составе метеоритов, комет и астероидов свидетельствуют, что образование органических соединений в Сол-вечной системе на ранних стадиях ее развития было типичным и массовым явлением (Войткевич, 1986).

По мнению академика А.И.Опарина, на поверхности формирующейся Земли исходные углеводороды и цианиды (соединения углерода с азотом), а также их ближайшие кислородные, азотистые, сернистые и фосфористые производные, используя внешние источники энергии (ультрафиолетовые лучи, электрические разряды и локальное разогревание), постепенно превращались во все более и более сложные органические вещества: вначале в такие мономеры, как аминокислоты, азотистые основания, сахара, а затем и в их полимеры типа белков и нуклеиновых кислот. Объединение этих полимеров в многомолекулярные системы и последующая эволюция этих систем, основанная на их предбиологическом естественном отборе, послужили тем путем, по которому шло образование пробионтов (предшественников живых организмов) и эобионтов (собственно живых организмов)-родоначальников всего живого на Земле. Таким образом, химическая эволюция явиласьпредпосылкой эволюции биологической еще в космических условиях, на первом этапе образования Земли.

В итоге многочисленных расчетов, основанных на изучении распада радиоактивных веществ и длительности периодов их полураспада, установлено, что планета Земля приобрела размеры, близкие к современным, около 4,6 млрд лет назад. Ее образование - результат взаимодействия процессов конденсации первичного солнечного газово-пылевого вещества и аккреции (увеличения в размерах на периферии) глыб и малых планет, находившихся поблизости. Столкновение с Землей падающего материала, контракция (сжатие) формирующейся Земли и распад радиоактивных элементов, в бодьшом количестве содержавшихся в теле молодой планеты, привели к ее разогреву. Температура поверхности могла достигнуть 1500-1600 °С и обеспечить переплавку и расслоение вещества (Сорохтин, 1974).

Рост температуры привел к плавлению и дифференциации земного вещества на ядро, мантию и кору. Около 4 млрд лет назад внутренняя температура планеты стабилизировалась около ее современного уровня, на отметке 2000-3000 °С, а температура поверхности понизилась до 100 °С и менее. Маломощная атмосфера не могла удерживать тепло планеты, и охлаждение поверхности Земли продолжалось. Первичная кора состоя