УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ 1 Эволюционное учение Биологическая

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ 1

Эволюционное учение Биологическая эволюция (лат. Evolutio – развитие) - необратимое и в известной мере направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Биологическая эволюция определяется: изменчивостью наследственностью естественным отбором организмов на фоне перемен в составе экосистем Эволюционное учение – наука о причинах, движущих силах и общих закономерностях исторического развития живой природы. 2

Теории возникновения жизни v Креационизм: Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время; v 1650 г. , архиепископ Ашер (Ирландия) вычислил, что бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н. э. v Бог создал мир за 6 дней продолжительностью в 24 часа. 3

Теории возникновения жизни v Самопроизвольное зарождение: Жизнь возникла неоднократно из неживого вещества v Аристотель (384 -322 до н. э. ) : Определенные «частицы» вещества содержат «активное начало» , которое при подходящих условиях может создать живой организм. v В начале ХIII в. считалось, что есть деревья, из упавших на землю плодов которых образуются птицы, из упавших в воду – рыбы. 4

Теории возникновения жизни v Самопроизвольное зарождение: Жизнь возникла неоднократно из неживого вещества v Ван Гельмонт: «Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди. Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки» Эксперимент по созданию мышей за 3 недели в горшке с зерном, заткнутом грязной рубахой в темном шкафу. v Распространение христианства: самозарождение – колдовство v XV – XVIII вв. : убеждение в возможности самопроизвольного зарождения. 5

Теории возникновения жизни v Самопроизвольное зарождение: Жизнь возникла неоднократно из неживого вещества v 1668 г. Опыт Франческо Реди: Подверг сомнению теорию спонтанного зарождения v Концепция биогенеза: жизнь может возникнуть только из предсуществующей жизни v Удар по теории самозарождения: v Растения и животные появляются только из семян или из яиц, образуемых родительскими особями. 6

Теории возникновения жизни v Самопроизвольное зарождение: Жизнь возникла неоднократно из неживого вещества v Спонтанное зарождение продолжало оставаться главной теорией в нерелигиозной среде. v Изобретение микроскопа: усиление теории самозарождения применительно к микроорганизмам. v Наблюдения под микроскопом давали пищу как теориям биогенеза, так и самозарождения 7

Дж. Нидхем (J. Needham, 1713 — 1781) Серия опытов: v готовил в стеклянных колбах разные настои, кипятил их в течение нескольких минут, затем закрывал обычными пробками v через несколько дней в сосудах появлялись микроорганизмы v заключение о спонтанном возникновении микроорганизмов из неживого органического вещества, т. е. о возможности самопроизвольного зарождения на уровне низших живых существ. 8

Ладзаро Спалланцали, 1765 г. Опыт с бульоном в запаянной колбе, закрытой пробкой до кипячения (30 мин. -1 час): v нет микроорганизмов в большинстве колб v в опытах Дж. Нидхема микроорганизмы в настоях появлялись из воздуха или погибали не все клетки из-за недостаточно длительного кипячения (прорастание покоящихся спор) v Л. Спалланцани под микроскопом наблюдал деление клеток. 9

Выводы: Ладзаро Спалланцали: v Микроорганизмы (бактерии, плесень) не зарождаются самопроизвольно в мясном бульоне, а происходят от себе подобных. Нидхэм: v Воздух в закрытых колбах непригоден для жизни v Кипячение разрушило жизненно важные молекулы в опытах Спалланцани, необходимые для превращения неживой материи в живую. 10

Теории возникновения жизни v Идея самозарождения: Живые организмы происходят от других живых организмов v Новая проблема: откуда взялись первые клетки? v Не требует ответа на этот вопрос только теория стационарного состояния: Земля существовала вечно, всегда поддерживалась жизнь, виды существовали всегда, Пример: кистеперые рыбы – латимерия но имели 2 возможности: либо изменение численности, либо ( «вымерли» 70 млн лет назад). вымирание. v Отрицает, что ископаемые остатки указывают на время появления или вымирания вида v. Появление ископаемого вида в определенном пласте объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, 11 благоприятные для сохранения остатков.

Теории возникновения жизни v. Теория панспермии: жизнь занесена на нашу планету извне. v. Не предлагает механизма объяснения первичного возникновения жизни. v. Перенос проблемы в другое место Вселенной. v. Жизнь возникла 1 или несколько раз в разных частях Галактики. 12

Теории возникновения жизни v. Теория панспермии: жизнь занесена на нашу планету извне. v. Обоснования: üмногократные появления НЛО üнаскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов» üсообщения о встречах с инопланетянами üматериалы метеоритов и комет – обнаружены «предшественники живого» : цианогены, синильная кислота и органические соединения 13

Теории возникновения жизни v Биохимическая эволюция: Жизнь возникла из неживой материи в условиях, резко отличающихся от нынешних, и на протяжении периода в сотни миллионов лет в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам. v Появление жизни обязательный этап эволюции материи v Жизнь возникла неоднократно и в разных частях Вселенной. 14

Если условно принять век Земли (4, 5 млрд лет) за одни сутки (24 ч), то в таких временных единицах жизнь на Земле появилась по крайней мере 20 ч назад, первые живые существа вышли из моря на сушу 6 ч 35 мин назад, млекопитающие существуют 3 ч 46 мин, а человек - последние 10 с. 15

Древнейшие ископаемые микроорганизмы возрастом 3, 5 млрд лет из Южной Африки напоминают одноклеточных цианобактерий Цианобактерия Synechococcus в процессе деления. Этот микроб днем фотосинтезирует, а ночью фиксирует атмосферный азот 16

Изменения в составе атмосферы Земли 17

Три основных этапа предположительного перехода от "неживого" к "живому" v Этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы и состояния поверхности ранней Земли; v Этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липоидов, углеводородов; v Самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур данного состава, завершающееся образованием простейшей клетки. 18

Жизнь — это свойство, присущее экосистеме в целом, а не отдельным организмам или изолированным скоплениям молекулярных соединений. „Центральный вопрос происхождения жизни — это не вопрос о том, что возникло раньше ДНК, или белок, а вопрос о том, какова простейшая экосистема”. 19

Три главнейших обстоятельства эволюции биосферы v последовательность появления разных форм живого вещества во времени; v усиливающееся разнообразие форм; v наличие стабильных форм жизни 20

Уровни организации живой материи v Молекулярно-генетический 1 этап v Клеточный 2 этап v Тканевый 2 этап v Организменный (онтогенетический) 1 этап v Популяционно-видовой 1 этап v Биогеоценотический 1 этап v Биосферный 1 этап 22

Важнейшие вехи в истории развития биосферы v появление простейших клеток-прокариотов; v появление значительно более высокоорганизованных клетокэукариотов; v объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах; v появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных; v возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга; v формирование разума как высшей формы деятельности мозга; v образование социальной общности людей - носителей разума. 23

Основные тенденции в эволюции биосферы v Рост биомассы биосферы и ее организованности v Расширение зоны обитания жизни и связанное с этим увеличение размеров биосферы v Возрастание организованности биосферы 24

Факторы, ограничивающие расширение биосферы v разные формы борьбы за существование v разнообразные нарушения поведения животных при перенаселенности v патологические процессы 25

Роль живого вещества в становлении и стабилизации поверхностных оболочек Земли Организмы и продукты их жизнедеятельности Геологические и геохимические процессы Биогеологические и биогеохимические процессы 26

Биогеохимическая энергия – энергия, вырабатываемая живым веществом, сводимая к работе, связанной с движением атомов, и проявляющаяся в движениях живого вещества Бактерия холеры в идеальных условиях способна покрыть пленкой всю Землю за 36 часов Диатомея за 8 дней способна дать массу вещества, равную объему Земли 27

Формы проявления биогеохимической энергии v воздействие организмов на окружающую среду; v создание массы живого вещества и ее сохранение путем метаболизма; v деятельность человечества, руководимая его мыслью 28

Вернадский писал: « 1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет. 2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли. 3. Это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как естественный природный процесс. 4. А так как среда жизни есть организованная оболочка планеты биосфера, то вхождение в нее, в ходе ее геологически длительного существования, живого фактора ее изменения - научной работы человечества - есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние - в ноосферу» . 29

Условия становления и существования ноосферы 1. Заселение человеком всей планеты. 2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. 3. Усиление связей между всеми странами Земли. 4. Начало преобладания геологической роли человека 5. Расширение границ биосферы и выход в космос. 6. Открытие новых источников энергии. 31

Условия становления и существования ноосферы 7. Равенство людей всех рас и религий. 8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. 9. Свобода научной мысли и научного искания. 10. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. 11. Разумное преобразование первичной природы Земли. 12. Исключение войн из жизни общества. 32