Введение

ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Концепция современного естествознания»

На тему: «Развитие жизни на земле»

Выполнил:

Студент группы

Проверил:

Оценка:

Содержание

Введение. 3

Глава 1. Появление жизни на Земле. 4

Глава 2. Формирование и развитие биосферы Земли. 7

Глава 3. Возникновение растений и животных. 10

Глава 4. Появление человека. 13

Список литературы.. 17

Электронные ресурсы.. 17

Введение

Вопросы происхождения, развития и сущности жизни уже давно являются предметом интереса людей. Наряду с вопросами происхождения Вселенной и человека, они формируют фундамент нашего мировоззрения. По этим вопросам ведутся исследования в научных центрах нашей страны и за рубежом.

Так как существуют общие признаки, как для неживой, так и для живой природы, при определении сущности жизни на научном уровне возникают серьезные трудности. Пока современной науке не удалось выделить какой-либо единственный и существенный критерий жизни.

Для систематизации огромного количества разрозненных эмпирических данных требуются новые подходы, новые принципы их обобщения. Решение проблемы происхождения и развития жизни становится комплексным. В условиях современной науки жизнь и живое – объекты исследования различных естественно-научных дисциплин. В основном над проблемой происхождения жизни трудятся специалисты молекулярной биологии и биохимики, но ее решение не может быть достигнуто без участия геологов, геохимиков, палеонтологов, космохимиков, философов, математиков, физиков. [1, 1].

Тема данной работы достаточно актуальна в настоящее время, так как вопрос о сущности и развитии жизни является ключевым вопросом многих исследований и по-разному рассматривается различными философскими школами и естественно-научными направлениями.

Целью работы является изучение развития жизни на Земле. Основные задачи – проанализировать причины и условия возникновения жизни на Земле, проследить основные этапы эволюции на нашей планете, начиная от формирования биосферы и заканчивая появлением человека, рассмотреть их основные концепции с точки зрения разных теорий.

Глава 1. Появление жизни на Земле

В вопросе о появлении жизни на Земле остается еще много неопределенного, он далек от окончательного решения. Но в современной науке существуют некоторые гипотезы, которые отвечают на вопрос о том, когда, как и в какой форме появилась жизнь на нашей планете.

Около 2,5–2 млрд. лет назад, в раннем протерозое, атмосфера Земли преимущественно состояла из азота, с незначительными добавками аргона, водяного пара и углекислого газа. [4, 351]. Жизнь на нашей планете может существовать в узком диапазоне радиации, температур и давлений. Для появления жизни требуются определенные материальные основы – химические элементы-органогены, в первую очередь это углерод, который является основой жизни. Его соединения с кислородом, водородом, азотом, серой, фосфором и железом обладают строительными, каталитическими, энергетическими и информационными свойствами. Так как живые организмы на 90% состоят из воды, она участвует во всех биохимических процессах.

Мы не имеем достаточно знаний о существовавших ранее организмах. Миллиарды особей самых разных видов бесследно исчезли. Долгое время ученые считали, что возраст трилобитов и других высокоорганизованных древнейших водных организмов составляет 570 млн. лет. Позднее в Западной Австралии были обнаружены следы минерализовавшихся нитчатых и округлых микроорганизмов, возраст которых 3,2-3,5 млрд. лет. [3, 262].

По типу строения древнейшие организмы были прокариотами, появившимися вскоре после возникновения археклетки. У них не было оформленного ядра, как у эукариотов, ДНК не отделялась ядерной мембраной от цитоплазмы.

По мнению ученых древнейшие организмы Земли были анаэробами, они получали необходимую энергию за счет дрожжевого брожения. Современные организмы чаще являются аэробными, для получения энергии они используют кислородное дыхание.

Справедливой считается теория В.И. Вернадского, предположившего возникновение жизни в виде примитивной биосферы. [3, 263]. Биосфера является сложнейшей организацией материи, в которой различные неорганические формы движения связаны с живым веществом. [1, 2].

Благодаря разнообразию видов живых организмов было обеспечено выполнение всех функций живого вещества в биосфере. Вернадский утверждал, что с появлением биосферы входящая в нее жизнь должна была быть не однородным веществом, а сложным телом, так как в силу своей сложности и разнообразия биогеохимические функции жизни не могут быть связаны с какой-либо одной ее формой. Таким образом, уже изначально первичная биосфера представляла собой богатое функциональное разнообразие.

Возникшие более 4 млрд. лет назад первичные организмы обладали следующими свойствами:

- питались готовыми органическими соединениями, которые были накоплены на этапе космической эволюции, т.е. были гетеротрофными организмами;

- были прокариотами;

- были анаэробными организмами;

- появились в виде первичной биосферы, состоявшей из биоценозов, которые включали различные виды одноклеточных организмов;

- появились и существовали долгое время в водах первичного океана.

Жизнь тесно связана со средой обитания, следовательно, ее начало необходимо изучать в тесной связи с геологическими и космическими процессами, в ходе которых развивалась наша планета.

Этап космической эволюции Земли, в процессе которого она сложилась из планетезималий, завершился 4,5 млрд. лет назад. [3, с.265]. После этого Земля стала медленно остывать, началось формирование земной коры, атмосферы и гидросферы за счет дегазации лавы, при вулканизме выплавлявшейся из верхней мантии.

Первичная атмосфера нашей планеты была тонкой и разреженной, а атмосферное давление не превышало 10 мм рт. столба. Состав воды первичного океана был приблизительно таким же, как и сейчас, но в нем отсутствовал свободный кислород.

При воздействии солнечных и космических лучей происходила ионизация атмосферы, превращая ее в холодную плазму. В таких условиях происходил одновременный синтез разнообразных сложных органических соединений. Благодаря радиоактивному разогреву возросла тектоническая активность, вулканы стали выделять большее количество вулканических газов. Атмосфера уплотнилась, граница ионизации сдвинулась в ее верхние слои. Грозы и ливни смывали органические вещества в водоемы, добавляя их к тем, которые уже были в водах первичного океана. Были образованы существенные запасы органического сырья.

Следующий этап биогенеза был связан с концентрацией органических веществ и появлением протобионтов. Протобионты были системами органических веществ, покрытыми оболочкой, взаимодействующими с окружающей средой. Они росли и развивались, поглощая богатые энергией вещества из окружающей среды. Протобионты были способны размножаться и передавать потомкам полезные признаки.

К сожалению, ученые пока не установили механизм перехода от органических сложных веществ к простым живым организмам.

В теории биохимической эволюции описана лишь общая схема, в соответствии с которой между первичными сгустками органических веществ выстраивались молекулы сложных углеводородов. Это приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, которая обеспечивала сгусткам стабильность. После появления мембраны стало возможным рождение клетки, являющейся основной структурной единицей всей жизни, способной к размножению и росту.

Глава 2. Формирование и развитие биосферы Земли

Жизнь на Земле первоначально появилась в форме примитивной биосферы. Два важнейших компонента биосферы, живое вещество и среда обитания, постоянно взаимодействуют между собой, находятся в органическом единстве и образуют целостную динамическую систему. [2, 224].

Развитие биосферы нашей планеты можно рассматривать в виде последовательной смены 3-х этапов: восстановительного, слабоокислительного и окислительного. [3, 267].

По мнению многих ученых, восстановительный этап начался еще в космических условиях, он закончился появлением гетеротрофной биосферы. В тот период появились прокариоты и малые сферические анаэробы. Их пищей стали органические соединения, растворенные в водах первичного океана.

Длительность существования первичной восстановительной биосферы была не очень долгой в геологических масштабах. Первичные гетеротрофные организмы очень быстро размножались и достаточно быстро исчерпали питательную базу. Достигнув максимальной биомассы, им пришлось либо перейти к автотрофному (фотосинтетическому) способу питания либо вымереть от голода.

Слабоокислительный этап развития биосферы был связан с появлением процесса фотосинтеза 4 млрд. лет назад. Этот способ питания основывался на том, что некоторые простые соединения способны к поглощению света, имея в составе атом магния. Благодаря данному способу питания организмы нового типа быстро расселялись у поверхности первичных водоемов. Будучи более приспособленными, они смогли вытеснить первичные гетеротрофные организмы.

Первыми автотрофными организмами были цианеи, вслед за ними появились зеленые водоросли. Их останки были найдены в породах архейского возраста (3 млрд. лет назад). В тот период существовало множество видов водорослей, свободно плавающих в воде и прикрепленных ко дну. Для первичных аэробов свободный кислород был ядом, однако не все из них погибли. Некоторые стали жить в болотах, где нет свободного кислорода. Некоторые приспособились к условиям кислородной атмосферы.

Параллельно происходил процесс формирования эукариотов. Они появились в конце второго этапа развития земной биосферы. Прокариоты, обладающие высокой вариабельностью и способностью быстро размножаться, смогли легко приспособиться к изменению условий среды в первые периоды развития Земли. Но после формирования кислородной атмосферы наступила стабилизация природных условий, а в новых условиях требовались приспособленные к ним организмы нового типа. Нужна была генетическая стабильность, а не генетическая гибкость.

Третий этап эволюции связывают с развитием фотоавтотрофной биосферы нашей планеты, когда количество кислорода в атмосфере стало резко увеличиваться. Эукариоты разделились на животные и растительные клетки еще 2,6 млрд. – 570 млн. лет назад в протерозое. [3, 270]. Большая часть растительных клеток использовала фотосинтез, поэтому концентрация кислорода в атмосфере возросла, его стало достаточно для процессов дыхания. В это время появились многоклеточные организмы в океане.

В конце ордовика - начале силура (400 млн. лет назад) концентрация свободного кислорода увеличилась до 10%. Появился озоновый экран, он предохранял живые вещества от излучения, жизнь вышла на сушу из моря. В течение 100 млн. лет концентрация кислорода в атмосфере достигла современного значения – 21%. После этого состав атмосферы не подвергался изменениям.

Изменился биогеохимический круговорот элементов, снизилась роль основных пород, в земной коре большую роль стали играть натрий, кремний, алюминий и калий вместо кальция, магния, железа. Благодаря жизнедеятельности организмов усилился круговорот углекислого газа и кислорода.

Данные процессы и постепенное уменьшение радиации способствовали усложнению живых веществ, вели к возникновению новых высокоорганизованных видов. На суше появились хвощи и папоротники. С развитием наземной растительности и образованием почв появились предпосылки выхода животных на поверхность континента.

Формирование и развитие биосферы можно рассматривать как чередование разных этапов эволюции, скачкообразно переходящих в качественно новые состояния. В результате этого образовывались более сложные и упорядоченные формы живых веществ. В истории биосферы были временные остановки развития, но никогда не наблюдалась стадия деградации или развития вспять. Выделим основные этапы развития биосферы:

- появление простейших клеток-прокариотов;

- появление более организованных клеток-эукариотов;

- объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организме;

- появление организмов, имеющих твердый скелет, формирование высших животных;

- возникновение у высших животных развитой нервной системы, формирование мозга как органа сбора, систематизации, хранения информации и управления на ее основе поведением организмов;

- формирование разума как высшей формы деятельности мозга;

- образование социальной общности людей (носителей разума).

Наивысшей точкой развития биосферы было появление человека. В процессе эволюции на Земле геолого-биологическая эволюция сменилась периодом социальной эволюции, во время которого произошли крупнейшие изменения биосферы Земли и всего облика планеты.

Глава 3. Возникновение растений и животных

В протерозое во время формирования биосферы эукариоты разделились на животные и растительные клетки. По мнению большинства биологов, их нужно различать по структуре клеток и способности к росту, по способу питания, по способности к движению. Отнесение живого существа к определенному виду нужно проводить не по отдельному основанию, а по совокупности трех признаков, так как между животными и растениями существуют переходные типы.

Сейчас на Земле насчитывается 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных, из них 70 тыс. позвоночных, 16 тыс. птиц, 12 540 видов млекопитающих. [3, 271].

Эволюция растительных организмов связана с развитием фотосинтеза, дающего все необходимые питательные вещества. Однако, среди растений существовали как автотрофы, так и гетеротрофы, дополнявшие друг друга.

Первыми растениями на Земле были одноклеточные водоросли, появившиеся 900 млн. лет назад. 700—800 млн. лет назад появились многоклеточные организмы, также принадлежащие водорослям, группе водных низших растений, содержащих хлорофилл и путем фотосинтеза вырабатывающих органические вещества.

Важными событиями стали выход растений, а затем и животных, на сушу. Первыми вышли на сушу псилофиты, не имеющие корней и листьев. После появления папоротников и мхов в атмосфере значительно увеличилось количество кислорода. В это время 400—230 млн. лет назад (девон, карбон и пермский периоды) накопилось значительное количество каменного угля, появились голосеменные растения. Земная поверхность начала приобретать современный облик.

Около 200 млн. лет назад в мезозое появились хвойные, цикадовые, а около 100 млн. лет назад в меловой период цветковые растения. Распространение цветковых растений способствовало расцвету насекомых. Лиственные леса сосуществовали с хвойными лесами и папоротниками. То есть в современном мире наряду с высокоорганизованными растениями существуют представители ранних эпох.

В отличие от растительных, животные клетки имеют эластичную оболочку, поэтому не теряют способности передвигаться, способны вести поиск пищи. Развитие животных клеток двигалось в направлении совершенствования способов передвижения, поглощения и выделения через оболочку крупных частиц. Сначала пищей для них были крупные органические фрагменты, позже куски мертвой ткани, далее свойственное хищникам поглощение и переваривание целых организмов. Появление хищников резко интенсифицировало естественный отбор.

Первые представители животного мира ведут начало от одноклеточных простейших организмов, которые отделились от общего ствола с растениями. Их ископаемые остатки не сохранились.

Появление животных клеток связано с переходом к гетеротрофному методу питания. Он происходил постепенно, поэтому переходные формы между животными и растениями продолжают существовать. Важнейшим этапом эволюции животных было появление многоклеточных организмов, произошедшее в позднем кембрии. Ими были многочисленные медузоподобные плавающие формы, морские черви, кишечнополостные.

Дальнейшая эволюция была направлена на совершенствование способов дыхания, передвижения, координации деятельности клеток. Следующей ступенью развития стало появление твердых частей тела – раковин и внутренних скелетов. 500 млн. лет назад появились первые позвоночные, затем двоякодышащие рыбы и первые насекомые.

Выход на сушу животных повлек за собой серьезнейшие изменения их формы, так как вес тела на суше больше, чем в воде, а воздух не содержит тех питательных веществ, которые в растворенном виде есть в воде. 350-285 млн. лет назад в карбоне рептилии стали первыми позвоночными, приспособившимися к условиям суши.

230-195 млн. лет назад в триасовом периоде появились первые динозавры. 195-137 млн. лет назад в юрском периоде от одной из ветвей рептилий произошли птицы. [3, 275]. Археоптерикс стал переходной формой между птицами и рептилиями.

67 млн. лет назад к концу мелового периода произошло вымирание мезозойских рептилий. Существуют различные версии этого события, среди которых падение метеорита, вызвавшее похолодание и глобальное изменение климата. В этих условиях преимущество имели птицы и млекопитающие, появившиеся в триасовом периоде. Период их господства начался в кайнозойскую эру. Это связано с тем, что при условиях глобального похолодания главным условием выживания стала теплокровность.

От первых насекомоядных млекопитающих произошли плацентарные и сумчатые млекопитающие, развивавшиеся одновременно. Сумчатые господствовали в первой половине кайнозойской эры. 27—3 млн. лет назад в неогеновом периоде их вытеснили более высокоорганизованные плацентарные млекопитающие. В наше время сумчатые остались лишь в Новой Гвинее, Австралии, Южной Америке. Плацентарные млекопитающие превратились в господствующую группу животных во второй половине кайнозойской эры.

Главным этапом эволюции жизни было появление отряда приматов, чьи предки были известны еще с мелового периода. 80 млн. лет назад появились приматы, жившие на деревьях. 67-27 млн. лет назад в палеогене отряд приматов разделился на низших и человекообразных обезьян, которые, в свою очередь, дали начало предкам человека. [3, 276].

Таким образом, в кайнозойском периоде были сформированы предпосылки для появления человека. В частности, одной из них был стадный образ жизни некоторых млекопитающих. Следующий шаг эволюции был связан уже с появлением человека разумного, который обладал способностями к целенаправленному изменению окружающей среды и созданию своего собственного искусственного мира.

Глава 4. Появление человека

Вопросы собственного происхождения неустанно привлекали к себе внимание людей, так как для них познание себя самого не менее важно познания окружающего мира. Многочисленные попытки понять и объяснить собственное происхождение были предприняты философами, теологами, представителями естественных и технических наук. В связи с этим на данный момент существует большое количество концепций, объясняющих сущность и природу человека. В большинстве из них человек рассматривается как сложная целостная система, объединяющая в себе социальные и биологические компоненты.

Антропология – наука о происхождении и эволюции человека, процессе образования человеческих рас, вариациях физического строения человека – занимает центральное место среди естественно-научных дисциплин, изучающих человека. Современные антропологи рассматривают антропогенез (процесс происхождения человека) как продолжение биогенеза.

К основным вопросам антропологии относятся вопросы о времени и месте появления человека, этапах его эволюции, движущих силах, детерминирующих факторах его развития, соотношении социогенеза и антропогенеза. По мере развития антропологии ответы на все эти вопросы пытались дать пять основных концепций антропогенеза:

1) креационистская концепция – человек создан мировым разумом или Богом;

2) биологическая концепция – человек произошел от общих предков с обезьянами благодаря накоплению биологических изменений;

3) трудовая концепция – решающую роль в появлении человека сыграл труд, который превратил в людей обезьяноподобных предков;

4) мутационная концепция – приматы превратились в человека путем мутаций и других природных аномалий;

5) космическая концепция – человек является потомком или творением инопланетян, попавших на Землю. [3, 308].

Родство человека и животных подтверждается следующими фактами.

1. Для животных и человека характерно одинаковое строение, поведение и вещественный состав. Человек состоит из таких же белков и нуклеиновых кислот, как и животные. Многие функции и структуры человеческого организма аналогичны функциям и структуре животных. Чем выше стоит животное на эволюционной шкале, тем больше его схожесть с человеком. Ученые разработали метод определения эволюционного родства организмов с помощью сравнения их белков и хромосом. Синтез белков происходит на основе заключенной в генах наследственной информации. Чем больше сходство между белками, тем больше родство между видами. С помощью сравнительного анализа было выяснено, что белки шимпанзе и человека сходны на 99%.

2. Человеческий зародыш в своем развитии проходит такие же стадии, которые прошла эволюция всего живого. Поэтому на разных стадиях эмбриогенеза у него появляются хвост, жабры и т.д. Это биогенетический закон.

3. Родство животных и человека подтверждается наличием у человека рудиментарных органов и атавизмов. Атавизмы – это появление у некоторых организмов данного вида признаков, существовавших у его отдаленных предков, но утраченных при эволюции.

4. Данными генетики подтверждается преемственность между низкоорганизованными и высокоорганизованными жизненными формами. Ученые установили, что генотип человека около 95% генов унаследовал от обезьяноподобных предков. 60-70% генов принадлежат примитивным насекомоядным млекопитающим, которые стали исходной группой в эволюции приматов. В генотипе человека присутствуют гены, унаследованные через промежуточные формы от рыбообразных предков.

Эти доказательства родства человека и животного мира являются достаточными, чтобы перестать рассматривать теорию об инопланетянах как предках человека и каких-то других возможностях появления разума на Земле. Таким образом, основные черты эмбрионального развития и строения человека определяют его как вид «человек разумный» типа хордовых, подтипа позвоночных, класса млекопитающих, отряда приматов, подотряда человекообразных обезьян. [3, 323].

Отличия животных и человека имеют фундаментальный характер. Даже высшие животные, в отличие от человека, не имеют способности к понятийному мышлению, т.е. к формированию абстрактных, отвлеченных представлений о предметах, обобщающих основные свойства конкретных вещей.

Вторым фундаментальным отличием человека от животных является речь. У животных хорошо развита система общения с помощью сигналов (дельфины общаются с помощью звуков и ультразвуков, муравьи с помощью запахов). Однако, их общение происходит на основе первой сигнальной системы – через касания, запахи, видимые позы, жесты, мимику, звуковые сигналы. Но только человек имеет то, что И.П. Павловым названо второй сигнальной системой, - общение с помощью слов. Это отличие человеческого общества от других общественных животных. Таким образом, слово является видовым признаком человека.

Третье важное отличие человека от животных – это способность к труду. Высшие животные способны к довольно сложным видам деятельности. Например, обезьяны, пользуются палками как орудиями для доставания плодов. Но только человек смог создать орудия труда. Это отличие дает основание утверждать, что животные приспосабливаются к окружающей среде, в то время как человек преобразует ее.

Эти основные фундаментальные отличия человека от животного стали теми путями, по которым происходило обособление человека от природы. [3, 327].
Заключение

Данная работа посвящена изучению развития жизни на Земле. В ходе исследования было показано, что появление жизни на Земле является грандиозным скачком в эволюции Вселенной. В работе рассмотрено, как жизнь, появившаяся на нашей планете в форме примитивной биосферы, поступательно развивалась, скачкообразно переходила в качественно новые состояния, характеризующиеся образованием более сложных и упорядоченных форм живых веществ.

В процессе исследования было показано, что основными этапами развития жизни стали:

1) возникновение многоклеточных организмов и функциональная дифференциация клеток внутри организмов;

2) возникновение организмов с твердыми скелетами, которые дали начало образованию высших животных;

3) появление у высших животных развитой нервной системы, формирование мозга как центра сбора, хранения и переработки информации, управление на ее основе поведением и функционированием организмов.

Анализируя процесс антропогенеза, можно сделать вывод о том, что биологическая эволюция была завершена 30-40 тыс. лет назад после появления человека разумного. С этого времени человек отделился от животного мира, биологическая эволюция перестала играть значительную роль в его развитии. Важнейшим фактором в развитии человека стала социальная эволюция, сегодня от нее зависит биологическая природа, физический облик, умственные способности человека.

Благодаря успехам науки, появлению новых эмпирических данных в экспериментальной биохимии, геохимии, космохимии появляются и исследуются все новые и новые факты в истории развития жизни на Земле.
Список литературы

1. Войткевич Г.В. Возникновение и развитие жизни на Земле. М.: Наука, 1988

2. Концепции современного естествознания: учебник для бакалавров / под ред. В. Н. Лавриненко. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Юрайт, 2013. — 462 с.

3. Садохин А.П. Концепции современного естествознания. М.: Юнити, 2006. — 447 с.

4. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. М.: Изд-во МГУ, 2002. – 506 с.