Возникновение и развитие жизни на земле. Биосфера древности. Факторы в сообществах. Виды факторов воздействия на окружающую среду

Возраст Земли, определенный различными методами, насчитывает 6-7 млрд лет, однако ни один из методов не является точным. Должно было пройти около 3 млрд лет, прежде чем на Земле возникла жизнь. Высказывалось много гипотез о происхождении Земли, согласно которым Солнце и планеты Солнечной системы образовались внутри космического облака. Масса Земли была первоначально очень мала, но в силу гравитации все больше частиц притягивалось и масса увеличивалась и уплотнялась. Из-за увеличения плотности частиц начала повышаться температура Земли, а затем наступило охлаждение, продолжавшееся в течение миллионов лет и сопровождавшеесяобразованием химических веществ. Более тяжелые вещества оседали к центру, образуя ядро Земли, а более легкие образовали оболочку Земли. По мере охлаждения поверхность Земли затвердевала, исключая места вулканической деятельности. Благодаря большим размерам Земля имела силу притяжения, достаточную, чтобы удержать окружавшие ее газы. Это были совсем другие газы, нежели те, которые содержатся в современной атмосфере. В древней атмосфере Земли содержались вода (преимущественно в виде пара, поскольку температура Земли была высокой, чему способствовали распад радиоактивных соединений и поток ультрафиолетового излучения Солнца), пар, водород, аммиак и метан. Высоко над Землей водяной пар конденсировался, образуя тучи, и выпадал в виде дождя на горячие скалы. Свободного кислорода не было, он соединялся с железом, алюминием, кремнием и другими элементами, образуя минералы в земной коре, а также входил в состав воды и таких газов, как оксид углерода (СО) и окись углерода (СО2). Свободный кислород появился в атмосфере Земли много позже, когда возникла жизнь и развился процесс фотосинтеза. По-видимому, не было в атмосфере тогда и молекулярного азота (N2), он

образовался позже в результате окисления аммиака кислородом. Содержание углерода в первичной атмосфере можно объяснить его образованием при взаимодействии карбидов (соединений углерода с металлами) с водой, в результате чего возникает метан (СН4) и другие углеводороды.

Когда интенсивность радиоактивных, радиохимических и химических процессов стала снижаться, началось охлаждение планеты, но поверхность долгое время оставалась горячей, продолжалась активная вулканическая деятельность - образовывались горы и глубокие впадины.

В настоящее время наибольшее количество доказательств получено в пользу гетеротрофной гипотезы происхождения жизни. Впервые современная гипотеза о происхождении жизни была опубликована советским биохимиком А.И.Опариным в 1924 г. Несколько позже, в 1929 г., к тем же представлениям пришел английский ученый Джон Холдейн. Теория абиогенного происхождения жизни

Пожалуй, первая научная, хорошо продуманная теория происхождения жизни абиогенным путем была предложена биохимиком А.И. Опариным еще в 20-х годах прошлого века и дополненная Дж. Холдейном. Теория базировалась на представлении, что все начиналось с белков, и на возможности в определенных условиях спонтанного химического синтеза мономеров белков - аминокислот и белковоподобных полимеров (полипептидов) абиогенным путем. Публикация теории стимулировала многочисленные эксперименты в ряде лабораторий мира, показавшие реальность такого синтеза в искусственных условиях. Теория быстро стала общепринятой и необыкновенно популярной.

Основным ее постулатом было то, что спонтанно возникавшие в первичном «бульоне» белковоподобные соединения объединялись в коацерватные капли - обособленные коллоидные системы (золи), плавающие в более разбавленном водном растворе. Это давало главную предпосылку возникновения организмов - обособление некой биохимической системы от окружающей среды, ее компартментализацию. Так как некоторые белковоподобные соединения коацерватных капель могли обладать каталитической активностью, то появлялась возможность прохождения биохимических реакций синтеза внутри капель - возникало подобие ассимиляции, а значит, роста коацервата с последующим его распадом на части - размножением. Ассимилирующий, растущий и размножающийся делением коацерват рассматривался как прообраз живой клетки.

У теории Опарина-Холдейна имеются существенные недостатки – она не объясняла механизма возникновения из коацерватов полноценной клетки и способности к самовоспроизведению. Существует и ряд других проблем – каким образом аминокислоты без участия ферментов могли образовать белковые структуры, как образовались первые ферменты и т.д. Для объяснения этих моментов теория модифицировалась, и этот процесс продолжается до сегодняшнего дня.

По господствующим современным представлениям, образованию белков предшествовало образование РНК. Нуклеиновые кислоты являются единственным типом биологических полимеров, макромолекулярная структура которых, благодаря принципу комплементарности при синтезе новых цепей, обеспечивает возможность копирования собственной линейной последовательности мономерных звеньев, другими словами, возможность воспроизведения (репликации) полимера, его микроструктуры. Поэтому только нуклеиновые кислоты, но не белки, могут быть генетическим материалом, то есть воспроизводимыми молекулами, повторяющими свою специфическую микроструктуру в поколениях.

Экологические факторы – это все факторы окружающей среды, действующие на организм. Они делятся на 3 группы:

Абиотические – факторы неживой природы: температура, влажность, соленость воды.

Биотические – воздействия живых организмов: хищничество, паразитизм, симбиоз.

Антропогенные – воздействия человека: вырубка леса, загрязнение воздуха, осушение болота.

Наилучшее значение фактора для организма называется оптимальным (точкой оптимума), например, оптимальная температура воздуха для человека – 22º.

Фактор, который находится дальше всего от оптимума, называется лимитирующим (ограничивающим), например, для растений в степи и в пустыне это недостаток воды, а в еловом лесу и на дне моря – недостаток света.

Антропогенные факторы

Воздействия человека слишком быстро изменяют окружающую среду. Это приводит к тому, что многие виды становятся редкими и вымирают. Биологическое разнообразие уменьшается, из-за этого снижается устойчивость экосистем.