2020-04-20
281
Биосфера — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания.
| № | Геосферы | Составляющие | Границы, характеристика, ограничения жизни |
| 1 | Литосфера | Осадочные породы, гранит, базальт | Жизнь сконцентрирована на поверхности (8-10 м), бактерии на глубине до 2-4 км); ограничения жизни: высокая температура и давление, отсутствие света, снижение содержания О, и повышение СО. |
| 2 | Гидросфера | Вода | Жизнь сконцентрирована на поверхности воды и в прибрежных районах, встречается на всей глубине (свыше 11 км). Ограничение жизни: высокое давление, отсутствие света, снижение содержания О, и повышение СО. |
| 3 | Атмосфера | Тропосфера (8-25 км); стратосфера до 100 км, внизу ее — озоновый слой | Жизнь сконцентрирована в нижней части тропосферы, вверху — лишь бактерии и споры. Ограничение жизни: интенсивное излучение, низкая температура, дефицит кислорода и воды. |
Вещество биосферы и его функции
| № | Вещество | Характеристика |
| 1 | Живое | Образовано совокупностью всех организмов биосферы |
| 2 | Биогенное | Создается в процессе жизнедеятельности живых организмов (газы атмосферы, нефть, уголь, известняки) |
| 3 | Косное | Образуется без участия живых организмов (вулканическое, метеориты) |
| 4 | Биокосное | Образуется в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва) |
|
|
|
Биогеохимические функции живого вещества биосферы
| № | Функция | Характеристика, примеры |
| 1 | Энергетическая | Усвоение живым веществом (преимущественно растениями) солнечной энергии и передача ее по трофическим цепям |
| 2 | Газовая | Поддержание постоянства газового состава атмосферы (поглощение СО, и выделение О, при фотосинтезе; поглощение О, и выделение СО, при дыхании) |
| 3 | Концентрационная | Способность живых организмов поглощать и накапливать различные химические элементы: углерод, азот, кислород, водород, фосфор, серу, иод, железо |
| 4 | Окислительно-вос- становительная | Восстановление диоксида углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до диоксида углерода при дыхании |
| 5 | Деструкционная | Обеспечивает процессы разложения организмов после их смерти до минеральных соединений, которые вновь включаются в биогеохимический круговорот |
| 6 | Средообразующая | Преобразование физико-химических параметров среды — заболачивание почвы после поселения сфагнума |
Гипотезы происхождения и развития жизни на Земле
Жизнь есть совместная функция белков и нуклеиновых кислот
| № | Гипотеза | Автор | Суть гипотезы |
| 1 | Креацио- низма | Жизнь сотворена Творцом. Наблюдаются постоянство, неизменность и изначальная целесообразность природы | |
| 2 | Этернизма | В. Прайер | Стационарное состояние, вечность жизни |
| 3 | Панспермии | Г. Рихтер | Занесение жизни на Землю из Космоса |
| 4 | Абиогенеза | Возникновение жизни из неживого | |
| 5 | Витализма | - | «Жизненная сила» превращает неживое в живое |
| 6 | Биохимическая | А.И. Опарин, Дж. Холдейн | Живое из неживого при определенных условиях среды |
| 7 | Биопоэза | Дж. Бернал | Базируясь на гипотезе Опарина — Холдейна, предположил, что возникновение жизни шло в три этапа |
|
|
|
Этапы биопоэза по Дж. Берналу
| 1 | Абиогенный синтез простых органических соединений из неорганических. По мере снижения температуры на планете Земля постепенно формировалась первичная атмосфера, состоявшая из паров воды, аммиака, диоксида углерода, метана и цианистого водорода. При дальнейшем остывании Земли образовался первичный океан.Мощные электрические разряды, космическое и солнечное излучения в отсутствие озонового слоя и постоянная вулканическая деятельность привели к образованию простых органических соединений: формальдегида, молочной и муравьиной кислот, глицерола и некоторых аминокислот. В силу отсутствия в атмосфере кислородаэти соединения не окислялись и постепенно накапливались в водах первичного океана,образовав «первичный бульон». Этот этап биохи-мической эволюции подтвержден экспериментально С. Миллером и Дж. Оро. |
| 2 | Образование биополимеров из простых органических соединений. Часть возникших на первом этапе мономеров разрушалась, а некоторые вступали в соединение друг с другом, образуя биополимеры.Аминокислоты образовывали полипептиды,моносахариды — полисахариды, а нуклеотиды — нуклеиновые кислоты. Первыми нуклеиновыми кислотами были, вероятно, короткие цепи РНК. Жирные кислоты, соединяясь со спиртами, могли образовывать липиды, покрывающие жирной пленкой поверхность водоемов. Комплексы белков с другими органическими и неорганическими соединениямимогли покрываться сольватными оболочками, образуя коацерваты(сгустки). Второй этап биопоэза нашел экспериментальное подтверждение в опытах Л. Орджел и С. Акабюры |
| 3 | Третьим этапом биопоэза было формирование биологических мембран и появление самовоспроизведения.Мембраны образовались, вероятно, из липидных пленок. При волнении воды могли возникнуть пузырьки, внутрь которых попадали коацерваты. В живые организмы могли превратиться только те коацерваты, которые стали способны к саморегуляции и самовоспроизведению, т. е. содержали белки и нуклеиновые кислоты. Увеличение размеров коацерватов и их фрагментация вызывали, вероятно, образование идентичных коацерватов. Такая последовательность событий могла привести к возникновению примитивных самовоспроизводящихся гетеротрофных организмов—протобионтов. С появлением устойчивых механизмов воспроизведения генетической информации закончился период химической эволюции и наступила эра биологической эволюции |
