Каталог :: Биология

Реферат: 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.