Основные этапы геологической истории Земли

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 18Следующая ⇒

Прежде чем перейти к рассмотрению развития органического мира, ознакомимся с основными этапами геологической истории Земли. Геологическая история Земли подразделяется на крупные промежутки — эры; эры — на периоды, периоды — на века. Разделение на эры, периоды и века, конечно же, относительное, потому что резких разграничений между этими подразделениями не было. Но все же именно на рубеже соседних эр, периодов преимущественно происходили существенные геологические преобразования: горообразовательные процессы, перераспределение суши и моря, смена климата и проч. Кроме того, каждое подразделение характеризовалось качественным своеобразием флоры и фауны.

Геологические эры Земли:

катархей (от образования Земли 5 млрд лет назад до зарождения жизни);

архей; древнейшая эра (3, 5 млрд — 2, 6 млрд лет);

протерозой (2, 6 млрд — 570 млн лет);

палеозой (570 млн — 230 млн лет) со следующими периодами;

кембрий (570 млн — 500 млн лет);

ордовик (500 млн — 440 млн лет);

силур (440 млн — 410 млн лет);

девон (410 млн — 350 млн лет);

карбон (350 млн — 285 млн лет);

пермь (285 млн — 230 млн лет);

мезозой (230 млн — 67 млн лет) со следующими периодами:

триас (230 млн — 195 млн лет);

юра (195 млн— 137 млн лет);

мел (137 млн — 67 млн лет);

кайнозой (67 млн — до нашего времени) со следующими периодами

палеоген (67 млн — 27 млн лет):

палеоцен (67—54 млн лет);

эоцен (54— 38 млн лет);

олигоцен (38—27 млн лет);

неоген (27 млн — 3 млн лет):

миоцен (27—8 млн лет)

плиоцен (8—3 млн лет)

четвертичный (3 млн — наше время):

плейстоцен (3 млн — 20 тыс. лет)

голоцен (20 тыс. лет— наше время)

Развитие жизни на Земле

Архейская эра. Условия: активная вулканическая деятельность. Анаэробные условия жизни в мелководном древнем море. Развитие кислородосодержащей атмосферы. Органический мир. Появление первых клеток – начало биологической эволюции. Следы жизни незначительны. Обнаружены остатки анаэробных автотрофных предшественников сине-зеленых водорослей. Первые строматолиты.

Первые живые организмы питались и воспроизводились за счет «органического бульона», т.е. были гетеротрофами. Но это не могло длиться долго, ведь резерв органического вещества в океане быстро убывал.

Первый великий качественный переход в эволюции живой материи был связан с «энергетическим кризисом»: «органический бульон» был исчерпан и следовало выработать способы формирования крупных молекул биохимическим путем, внутри клеток, с помощью ферментов. В этой ситуации преимущество было у тех клеток, которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излучения в процессе фотосинтеза.

Первыми фотосинтетиками на нашей планете были, видимо, цианеи, а затем зеленые водоросли. Остатки их находят в породах архейского возраста (около 3 млрд лет назад).

Протерозойская эра. Значительно увеличилась биомасса Земли. В результате фотосинтеза кислород уже в значительных количествах стал выделяться в атмосферу. Многие одноклеточные анаэробные организмы погибли в «кислородной катастрофе». Благодаря фотосинтезу в органическом веществе Земли накапливалось все больше и больше энергии солнечного света, что способствовало ускорению биологического круговорота веществ и ускорению эволюции в целом.

Переход к фотосинтезу потребовал много времени. Он завершился примерно 1, 8 млрд лет назад и привел к важным преобразованиям на Земле: первичная атмосфера земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит, и прекратил производство нового «органического бульона»; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

С «кислородной революцией» связан и переход от прокариотов к эукариотам. Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни и усложнения ее форм было возникновение примерно 900 млн лет назад полового размножения. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление примерно 700—800 млн лет назад многоклеточных организмов с дифференцированным телом, развитыми тканями, органами, которые выполняли определенные функции.

В протерозойскую эру возникли все типы беспозвоночных животных. Распространены простейшие, кишечнополостные, губки, черви, предки трилобитов и иглокожих, преимущественно одноклеточные зеленые водоросли.

Палеозойская эра.

Кембрийский период. Расцвет морских беспозвоночных, из которых 60 % находок – трилобиты, растения населяют в основном моря. Среди прикрепленных ко дну встречаются зеленые и бурые водоросли, а в толще воды — золотистые, красные и другие водоросли. В кембрийских морях уже существовали почти все основные типы животных, которые впоследствии лишь специализировались и совершенствовались. Кроме трилобитов встречались многочисленные ракообразные, губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, плеченогие.

Ордовикский период. Появление первых позвоночных – бесчелюстных. В теплых и мелководных морях ордовика обитали многочисленные кораллы, значительного развития достигли головоногие моллюски и трилобиты. Разнообразие водорослей.

Силурийский период. Развитие кораллов и трилобитов. Появляются древнейшие рыбы и первые дышашие атмосферным воздухом наземные животные – скорпионы. В конце периода произошел выход растений на сушу – появились псилофиты.

Переход к жизни в воздушной среде требовал многих изменений. Во-первых, вес тел здесь больше, чем в воде. Во-вторых, в воздухе не содержится питательных веществ. В-третьих, воздух сухой, он иначе, чем вода, пропускает через себя свет и звук. Кроме того, содержание кислорода в воздухе выше, чем в воде. Выход на сушу предполагал выработку соответствующих приспособлений. Растения, переселявшиеся в воздушную среду, получали значительные эволюционные преимущества. И главное из них — то, что солнечной энергии здесь больше, чем в воде, а значит, и фотосинтез становится более совершенным.

Девонский период. Появление рыб всех известных крупных систематических групп. Возникновение основных групп споровых растений, первых примитивных голосеменных (семенные папоротники). Возникновение грибов. Освоение животными суши, в первую очередь пауками, клещами и другими членистоногими. В конце девона появляются первые наземные позвоночные – стегоцефалы.

Каменноугольный период. Широкое распространение фораминифер, кораллов, моллюсков. Расцвет земноводных. Появление первых рептилий – котилозавров, летающих насекомых, легочных моллюсков. На суше распространены леса с преобладанием споровых растений (лепидодендроны и сигиллярии — достигали 40 м высоты), появляются первые хвойные. В карбоне растения приспособились удерживать воду и защищать семена от высыхания; это позволило им завоевать сухие места обитания.

Пермский период. Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. В конце пермского периода рептилии уже полностью преобладали на суше. Распространение хвойных растений в северном полушарии.

Мезозойская эра.

Триасовый период. Начинается «век динозавров», появляются черепахи и крокодилы, первые летающие ящеры. Возникновение первых млекопитающих, настоящих костистых рыб. Среди растений наиболее распространены папоротникововидные, хвощевидные, плауновидные.

Юрский период. В океане появляются новые группы моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. Период характеризуется господством пресмыкающихся на суше, в океане и в воздухе. В конце юры появляются первоптицы – археоптериксы. Появляется хорошо выраженная ботанико-географическая зональность.

Меловой период. В это время появляются настоящие птицы, а также сумчатые и плацентарные млекопитающие. Происходит вымирание крупных рептилий и примитивных млекопитающих. Появляются первые покрытосеменные растения. Возникновение покрытосеменных было связано с совершенствованием процесса оплодотворения; с переходом к тому, чтобы пыльцу переносил не ветер, а животные (насекомые). Это потребовало значительных трансформаций растительного организма. Такой организм должен содержать средства сигнализации животным о себе, привлечения животных к себе, чтобы затем отнести пыльцу па другое растение того же вида; и в конце концов животное должно само что-либо при этом получить для себя (нектар или пыльцу). Весь этот комплекс вопросов решался на пути возникновения огромного множества прекрасных и разнообразных покрытосеменных (цветковых) растений: цветки каждого растения по внешнему (форме, окраске) виду (и запаху) должны отличаться от цветков прочих растений.

Кайнозойская эра. В кайнозое формируются близкие к современным ботанико-географические области. Покрытосеменные достигли господства. Леса достигали наибольшего распространения на Земле. Территория Европы была покрыта пышными лесами: на севере преобладали хвойные, на юге — каштаново-буковые леса с участием гигантских секвой. Ботанико-географические области изменялись в зависимости от периодических потеплений и похолоданий, наступления ледников и вызванного ими отступления теплолюбивой растительности на юг, а кое-где и ее полного вымирания, а также возникновения холодоустойчивых травянистых и кустарниковых растений, смены лесов степью и т.д. А в плейстоцене складываются современные фитоценозы.

Кайнозой - время расцвета насекомых, птиц и млекопитающих. Появляются приматы. В плиоцене встречаются уже все современные семейства млекопитающих. В кайнозое формируются те важнейшие тенденции, которые привели к возникновению человека.

Экологическая картина мира

Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и средой, а также организацию и функционирование надорганизменных систем различного уровня.

Термин «экология» введен в 1866 г. Э.Геккелем. первоначально экология развивалась как часть биологии и чаще называлась «естественной историей организмов». Свой предмет изучения экология обрела в связи с созданием учения Ч.Дарвина. В настоящее время экология имеет достаточно сложную структуру:

1. Аналитическая – основная задача – уточнение терминов и формулировок законов,

2. Динамическая – изучает функционирование экосистем,

3. Общая (биоэкологя) – изучает взаимодействие живых организмов с окружающей средой. В зависимости от уровня организации организмов различают

- Аутэкологию – экологию отдельных особей или видов,

- Демэкологию (популяционную) – экологию популяций,

- Биоценологию – экологию разновидовых сообществ и

- Учение о биосфере.

4. Демэкологию и биоценологию часто объединяют в синэкологию – экологию сообществ.

5. Геоэкология – экология отдельных видов природных ресурсов или территориальных систем.

6. Глобальная экология – изучает последствия хозяйственной деятельности человека.

7. Прикладная (инженерная, медицинская, сельскохозяйственная и т.д.) – экология, связанная с хозяйственной деятельностью человека.

8. Экология человека (экология культуры, личности, этноса и др.) – экология человеческого сознания.

Учение о биосфере

Центральной идеей современной экологии, вокруг которой формируется ее теоретическое ядро, является учение В.И. Вернадского о биосфере.

Термин «биосфера» впервые был введен Э. Зюссом в 1875 г. Развернутое учение о биосфере создано В.И. Вернадским в 1926 г.

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью всех живых организмов.

Другими словами, биосфера – это область распространения живого.

Биосфера – глобальная экосистема Земли и состоит из систем более низкого ранга. В состав биосферы входит нижняя часть атмосферы, верхняя часть литосферы, гидросфера и сами живые организмы. Верхняя граница жизни в атмосфере достигает примерно 25—30 км, нижняя граница в земной коре проходит на глубине 3 км. Гидросфера входит в состав биосферы полностью. Таким образом, «пленка жизни» на Земле достаточно тонкая и достигает всего лишь около 30 км. Она ограничена интенсивным потоком губительных ультрафиолетовых лучей за пределами озонового слоя в тропосфере и высокой температурой земных недр (на глубине 3 км она может достигать 100 ⁰ С).

Основные положения учения о биосфере следующие:

1. Главной частью биосферы являются живые организмы. Вернадский В.И. впервые показал и доказал, что состояние земной коры Земли находится всецело под влиянием живых организмов и определяется ими.

2. Биосфера – результат взаимодействия живой и неживой природы. С одной стороны, биосфера – это среда жизни (за ее пределами жизнь невозможна), с другой стороны – продукт жизнедеятельности живых организмов (первоначальные характеристики оболочек Земли – атмосферы, гидросферы и литосферы в значительной степени изменены за время биологической эволюции).

3. Биосфера – сложноорганизованная и четко функционирующая система. Случайного и хаотичного в природе нет.

4. Биосфера – создание и Земли, и Космоса, т.е. возникновение жизни и появление биосферы – закономерный этап развития звездных систем.

5. Биосфера – это область превращения космической энергии, что проявляется в процессе фотосинтеза. Фотосинтез позволяет аккумулировать солнечную энергию в форме энергии химических связей. В результате осуществления фотосинтеза биосфера обладает огромной свободной энергией.

6. Главная функция биосферы – это поддержание жизни. Эта функция осуществляется при помощи фотосинтеза и круговорота веществ.

Классификация веществ, входящих в биосферу, по их функциональной роли:

1) Живое вещество – совокупность всех живых организмов биосферы.

2) Косное вещество – неживое вещество, образованное без участия живых организмов.

3) Биокосное – косное вещество, преобразованное живыми организмами (ил, кора выветривания, вода, почва).

4) Биогенное – вещество, созданное живыми организмами в процессе их жизнедеятельности (топливные минеральные ресурсы, известняки и т.д.).

5) Вещество радиоактивного распада.

6) Рассеянные атомы земного вещества и космических излучений.

7) Вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

Живое вещество. Функции живого вещества.

Центральным звеном учения о биосфере является концепция живого вещества. В.И. Вернадский считал, что живые организмы должны изучаться как единое целое. По отдельности значение и роль каждого организма невелика, но все вместе живые организмы являются мощным фактором, преобразующим и формирующим облик планеты.

Живое вещество в биосфере выполняет огромную работу. Она проявляется в двух формах: химической и механической. Химическая работа связана с построением тела и перевариванием пищи. Благодаря этой форме работы идет постоянный обмен веществом и энергией организмов с окружающей средой. Скорость этого обмена достаточно высока. Например, в пшенице полная смена атомов фосфора происходит за 15 суток, кальция – за 1, 5 суток. В течение жизни человека через его организм проходит 75 т воды, 17 т углеводов, 2, 5 т белков, 1, 3 т жиров.

Механическая работа заключается в перемещении неживого вещества организмами в процессе их жизнедеятельности и перемещении самого живого вещества. Благодаря механической работе осуществляется круговорот веществ.

Живое вещество в биосфере выполняет ряд функций:

Энергетическая – основная планетарная функция живого вещества. Она заключается в улавливании, связывании и запасании солнечной энергии, идущей затем на поддержание других процессов в биосфере.

Средообразующая – живые организмы преобразуют среду своего обитания или поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям существования живых организмов.

Газовая – обеспечивает газовый состав биосферы, обуславливает миграцию и превращение газов.

Концентрационная – избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных химических соединений. Так, литотамниевые водоросли накапливают в своих телах до 10 % магния, асцидии – до 15 % ванадия.

Деструктивная – выражается в разрушении органических остатков и вовлечении высвободившихся веществ в круговорот.

Транспортная – заключается в перемещении вещества в биосфере во всех направлениях.

Экологические концепции

Концепция ноосферы.

Концепция ноосферы была сформулирована Вернадским В.И. в 1944 г. при анализе роли человека в биосфере. Смысл основных идей В.И. Вернадского в следующем. Человек представляет собой мощную геологическую силу, т.е. он радикально изменяет облик планеты, и масштабы его деятельности в настоящее время охватывают всю биосферу. Такая активность человека многократно ускоряет все процессы в биосфере: миграцию химических элементов, круговороты веществ, биологическую эволюцию и др. Темпы этих процессов продолжают возрастать по мере развития технической оснащенности цивилизации. Дальнейшее бесконтрольное развитие общества может привести к разрушению биосферы, т.к. она утратит свою устойчивость. Именно поэтому неизбежно то время, когда развитие биосферы будет направляться разумом, т.е. биосфера превратится в ноосферу.

Ноосфера – это следующее эволюционное состояние биосферы, в котором главным фактором развития является разумная человеческая деятельность.

Возникновение состояния ноосферы возможно только тогда, когда человеческое общество научиться управлять собой, а затем – природой.

Ключевой идеей концепции является единство человека и биосферы. Человек не является самодостаточным живым существом – он живет внутри биосферы и является его частью. Биосфера влияет на человека, но и человек влияет на биосферу.

Многие современные экологи считают концепцию ноосферы утопией: насколько может быть разумен человек по отношению к природе. Другие склонны видеть в концепции ноосферу панацею от экологической катастрофы.

Гипотеза «Гея-Земля». Создана в 80-х гг. 20 века Д. Лавлоком и Л. Маргулисом. Суть гипотезы: Земля является саморегулирующейся системой (созданной биотой и окружающей средой), способной сохранять химический состав атмосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата. Основой теоретических представлений служит предположение о том, что живые организмы, объединенные в целое со средой своего обитания, могут при переходе на каждый новый более высокий уровень все в большей степени контролировать условия существования, включая в первую очередь атмосферу и только затем гидросферу и литосферу.

По мнению Д. Лавлока, присутствие жизни на планете может быть определено исключительно по изменению в химическом составе ее атмосферы. Такие представления базируются на обнаруженной химической неравновесности атмосферы Земли. Согласно гипотезы Геи, длительная химическая неравновесность в атмосфере обусловлена только за счет реализации жизненных процессов на Земле. С момента появления жизни запустился и продолжает работать механизм биологической автоматической термостатики, в котором избыток диоксида азота играл регулирующую роль, препятствуя тенденции потепления, связанной с возрастанием яркости солнечного света. Подтверждением данных представлений выступила модель Д. Лавлока, в соответствии с которой при изменении яркости потоков солнечного света растет биоразнообразие, ведущее к возрастанию способности регулировать температуру поверхности Земли, а также к росту биомассы.

Д. Лавлок утверждает, что все живые организмы, включая человека, являются обитателями и частью квазиживой целостности, которая обладает свойством глобального гомеостаза, способного нейтрализовать неблагоприятные внешние воздействия в пределах ее способности к саморегуляции. По А.А. Горелову (1998), когда подобная система попадает в состояние стресса, близкого к границам саморегуляции, маленькое потрясение может подтолкнуть ее к переходу в новое стабильное состояние или даже полностью уничтожить. В то же время Гея способна даже отходы превратить в необходимые для нее элементы. В любом случае, жизнь сохранится и после ядерной войны, но примет иные формы.

Повестка дня на 21 век и концепция устойчивого развития. Принята на конференции в Рио в 1992 г. Реализуется большинством стран мира, хотя как отмечают многие ученые, концепция является по сути технократическим способом решения экологического кризиса.

Под устойчивым развитием понимается развитие, которое обеспечивает нужды современного поколения и не подрывает возможностей для будущих поколений удовлетворять свои потребности. Главные цели устойчивого развития: комплексное решение социальных, экономических и экологических проблем и рациональное использование имеющихся ресурсов. Решение проблем и рациональное использование ресурсов территории – это путь к гармонии между природой, хозяйством и населением, основа улучшения качества и уровня жизни населения. Следовательно, гармонизация социально-экономических и экологических отношений – важнейшая цель устойчивого развития.

Согласно Повестке, важнейшими направлениями реализации концепции устойчивого развития являются:

1. Ликвидация нищеты, решение демографических проблем.

2. Разработка и внедрение экологически чистых, малоотходных и ресурсосберегающих технологий, освоение нетрадиционных источников энергии.

3. Эффективное использование ПРП стран и регионов.

4. Обеспечение равных прав и доступа к жизненным ресурсам представителей всех рас, наций, социальных групп, гендерное равенство.

5. Сохранение многообразия культур и укладов жизни, семьи как первичной ячейки общества.

6. Борьба с преступностью и международным терроризмом.

7. Рациональное размещение производительных сил, оптимизация систем расселения.

8. Сохранение здоровья людей, ликвидация опасных болезней, в т. ч. социально обусловленных.

9. Предупреждение и своевременная ликвидация последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф.

10. Охрана окружающей среды, рекультивация нарушенных природных ландшафтов, создание разветвленной сети ООПТ, сохранение биоразнообразия.

11. Пропаганда и популяризация идей устойчивого развития.

12. Создание надежных систем мониторинга социально-экономического, демографического и экологического развития мира, стран и регионов.

Важнейшими чертами устойчивого развития являются: социальная ориентация, сбалансированность и управляемость развития.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 14 151617 18 Следующая ⇒