Гипотезы происхождения жизни на земле

В течение всего палеогена на суше господствовала богатейшая тропическая  флора (в более полярных широтах— субтропическая). В Северном полушарии  она получила название полтавской. В палеогеновых лесах росли пальма сабаль, магнолии, вечнозеленые дубы и  буки, эвкалипты, фикусы, камфорный  лавр, хлебное дерево, олеандры, гранаты  и др. Сходство лесам Евразии и  Северной Америки придавали секвойя, болотный кипарис (таксодиум), гинкго, ликвидамбар, тюльпанное дерево и протейные. На более северных территориях (Сибирь, Дальний Восток, Гренландия, Шпицберген, Северная Америка) широкое развитие получили листопадные широколиственные леса.

Прогрессирующее в конце палеогена  похолодание вызвало смену полтавской флоры Евразии тургайской, представители  которой сначала по горным хребтам, а с наступлением неогена по более  широким путям проникли в Европу, вытесняя вымирающую субтропическую флору (Вульф, 1933). Из представителей тургайской флоры сформировались современные  листопадные широколиственные леса. На лагунных засоленных берегах высыхающего  океана Тетис тургайская флора сменялась  солонцеватой, а на водоразделах —  близкой к саванновой (Агаханянц, 1986).

В начале палеогена на суше преобладали  клоачные, сумчатые и примитивные  плацентарные млекопитающие. Причем географическая изолированность Австралии привела  к сохранению на ней сумчатых и  клоачных, в то время как на остальных  континентах господствующими стали  плацентарные млекопитающие. Теплокровные, живородящие млекопитающие меньше, чем их предшественники — пресмыкающиеся, зависели от изменяющейся окружающей среды. Они смогли освоить не только сушу, но и водную среду (китообразные и ластоногие), приспособиться к  полету (летучие мыши). Расширялась  область распространения птиц. Костистые  рыбы заселили все пресные и морские  водоемы. Продолжали развиваться земноводные  и пресмыкающиеся, появились новые  группы фораминифер,#моллюсков, мшанок и иглокожих. До конца палеогена  существовала индрикотериевая фауна, названная по типичному крупному безроговому носорогу индрикотерию.

Постепенное похолодание и нарастание континентальности климата в  первой половине неогена (плиоцен) оттеснило  тургайские леса на океанические фланги Евразийского континента — в Средиземноморье, Западную и частично Восточную Европу, на юг Дальнего Востока, а также в Карпаты, Крым, на Кавказ. В это время в горах Северо-Восточной Сибири появился пояс темнохвойной елово-пихтовой тайги; который по мере похолодания и нарастания континентальности климата стал расширяться и постепенно занял огромные пространства Сибири, Урала и бассейна Печоры (Агаханянц, 1986). В Западной Европе развилась теплоумеренная флора. Севернее тайги образовалась тундровая растительность. Параллелизм в развитии флоры Евразии и Америки сказался на появлении травянистых равнин (степей и прерий). Следует упомянуть о господстве в заболоченных низинах самых высоких в истории зеленого покрова Европы так называемых янтарных лесов из смолоносных гигантских деревьев — болотного кипариса, секвойи и ликвидамбара. Их окаменелую смолу — янтарь находят не только на берегах Балтийского моря, но и в Полесье.

Травяные поляны обеспечивали кормом оленей, косуль и антилоп. Длиннохоботные слоны со слабоизогнутыми бивнями  и крупные однопалые лошади пришли на смену гиппарионовой фауне  — мастодонтам, трехпалым гиппарионам  и махайродам, гиенам, носорогам, жирафам, оленям и разнообразным обезьянам, достигшим расцвета в начале неогена. На образовавшихся степях Евразии паслись  предки травоядных туров и бизонов.

В экологическом соревновании на протяжении третичного периода победили растения, более уверенно чувствовавшие себя в условиях прогрессирующего похолодания  и нарастания сухости климата. С  началом антропогена (около 1 млн  лет назад) на фоне общего снижения температуры периодически повторялись  фазы резкого похолодания, приводившие  к формированию обширных ледниковых покровов в средних и полярных широтах материков Северного  полушария. В большей части тропического и экваториальном поясах климат менялся  слабее и в целом климатические  условия оставались близкими к современным.

Похолодания, образование материковых  ледниковых покровов сильно изменили растительный покров в Северном полушарии. В Евразии флора неоднократно оттеснялась материковым оледенением  в более южные широты, неся невосполнимые  потери прежде всего из представителей хвойных. На этом огромном континенте нет горных систем меридионального  простирания, которые бы достигали  субтропиков и тропиков. Флора  хвойных оказалась зажатой между  наступающим ледниковым покровом и  субтропическим поясом с климатическими условиями, чуждыми для данной группы растений. По этой причине из хвойных  выжили только сосна обыкновенная, ель европейская, можжевельник и  некоторые другие виды. Арктотретичная флора отступила на Волыно-Подольскую возвышенность, Кавказ (Талыш), в горы Средней Азии и Восточный Китай (особенно в период максимального  материкового оледенения).

Несколько иная ситуация складывалась в Северной Америке. Система Кордильер  меридионального простирания позволила  флоре хвойных, отступавшей на юг, проникнуть в пояс субтропиков, поднимаясь в горы, и сохранить свое видовое разнообразие. Поэтому именно в Северной Америке, особенно в области Скалистых гор, сегодня растут наиболее флористически богатые леса из дугласий (лжетсуг, псевдотсуг), сосен, елей, туй и других хвойных пород.

Над материковым ледниковым покровом существовал постоянный антициклон, который сместил траекторию приносящих осадки циклонов к югу. У сухих  и холодных окраин ледника образовалась тундростепь, включившая элементы   предшествующих  степей.   В  тундростепные сообщества вошли также травы северных хвойных лесов. В обширной холодной и засушливой тундростепи обитала «ледниковая» фауна, в составе которой были мамонт, шерстистый носорог, северный олень, овцебык, песец, лемминги, белая куропатка, и явно степные и лесостепные виды — бизон, большерогий олень, лошадь, сайга, верблюд и др.

В результате снижения снеговой линии  в горных системах, в частности  юга Европы и умеренных широт  Азии, растительность склонов субальпийского и альпийского пояса спустилась на равнины, где вступила в контакт  с флорой, теснимой материковым ледником. По мере разрушения ледникового покрова  с потеплением климата представители  этой своеобразной флоры поднялись  в горы и одновременно расселились  в высоких широтах, образовав  растительный покров тундры и лесотундры, а также альпийские и субальпийские  луга, горные тундры, пустыни и степи. Они сохранились и на равнинах Беларуси (например, горечавка, голубика, черника, раковые шейки, калужница, бедренец камнеломковый). Некоторые  из этой арктоальпийской (Толмачев, 1974) группы растений, исчезнув с равнин, образовали арктомонтанные (Агаханянц, 1986) разъединения ареалов.

Важнейшее событие четвертичного  периода — появление и становление  человека (Homo sapiens), который оказывает  огромное влияние на динамику растительного  покрова и животного населения  в последние несколько тысячелетий. В послеледниковое время произошло  окончательное формирование современного природно-зонального распределения  растительного покрова и животного  населения Земли.

Ранняя история  развития Земли

Ранняя история развития Земли включает три фазы эволюции:

1. фазу аккреции (рождения);
2. фазу расплавления внешней сферы земного шара;
3. фазу первичной коры (лунную фазу).

Фаза аккреции представляла собой непрерывное выпадение на растущую Землю все большего количества крупных тел, укрупняющихся в своем полете при соударениях между собой, а также в результате притяжения к ним более удаленных мелких частиц. Кроме того, на Землю падали и самые крупные объекты — планетезималии, достигавшие в поперечнике многих километров. В фазу аккреции Земля приобрела примерно 95% современной массы. На это ушло около 17 млн. лет (правда, некоторые исследователи увеличивают этот срок до 400 млн. лет). При этом Земля оставалась холодным космическим телом, и только в конце этой фазы, когда началась предельно интенсивная бомбардировка ее крупными объектами, произошло сильное разогревание, а затем и полное расплавление вещества поверхности планеты.

Фаза расплавления внешней  сферы земного шара наступила в промежутке 4—4,6 млрд. лет назад. В это время произошла общепланетарная химическая дифференциация вещества, которая привела к формированию центрального ядра Земли и обволакивающей его мантии. Позже образовалась земная кора.

В этой фазе поверхность  Земли представляла собой океан  тяжелой расплавленной массы  с вырывающимися из него газами. В него продолжали стремительно падать мелкие и крупные космические  тела, вызывая всплески тяжелой жидкости. Над раскаленным океаном нависало сплошь затянутое густыми тучами небо, с которого не могло упасть ни капли воды.

Лунная фаза — это время остывания расплавленного вещества поверхности Земли из-за излучения тепла в космос и ослабления метеоритной бомбардировки. Так образовалась первичная кора базальтового состава. Тогда же происходило образование гранитного слоя материковой коры. Правда, механизм этого процесса до сих пор неясен.

В лунную фазу шло постепенное  остывание поверхности Земли  от температуры плавления базальтов, составляющей 800— 1000°С до 100°С. Когда  температура опустилась ниже 100°С, из атмосферы выпала вся вода, покрывшая  Землю. В результате сформировались поверхностные и грунтовые стоки, появились водоемы, в том числе  и океан.

4.Гипотезы происхождения жизни на Земле.

Жизнь — одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она казалась таинственной и непознаваемой — вот почему по вопросам ее происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Приверженцы идеалистических  взглядов считали (и считают) жизнь  духовным, нематериальным началом, возникшим  в результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагали, что  жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или занесения из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез).

По современным представлениям, жизнь — это процесс существования  сложных систем, состоящих из больших  органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с  окружающей средой.

С накоплением человеком  знаний об окружающем мире, развитием  естествознания изменялись взгляды  на происхождение жизни, выдвигались  новые гипотезы. Однако и сегодня  вопрос о происхождении жизни  еще окончательно не решен. Существует множество гипотез происхождения  жизни. Наиболее важными из них являются следующие:

• Креационизм (жизнь была создана Творцом);
• Гипотезы самопроизвольного зарождения (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);
• Гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
• Гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
• Биохимические гипотезы (жизнь возникла в условиях Земли в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).  
  

Комментарии к схеме "биохимическая  эволюция"

1. В первичной атмосфере  Земли были углекислый газ,  азот, водяные пары - те неорганические  вещества, из которых могли быть  построены органические молекулы. Источниками энергии для таких  реакций могли служить электрические  разряды или мощное ультрафиолетовое излучение.

2. Молекулы органических  веществ объединялись друг с  другом, образуя цепочки нуклеиновых  кислот. Эти цепочки оказались  способны к самокопированию и  со временем стали управлять  синтезом белков.

3. Иногда похожие на  цепочки молекулы нуклеиновых  кислот и молекулы белков попадали  внутрь шариков, оболочка которых  состояла из молекул жирных  кислот. Видимо такие комплексы  были прообразом будущих клеток.

Креационизм. Согласно этой религиозной гипотезе, имеющей древние корни, все существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах (микроэволюция). Этой гипотезы придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.

Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Однако существующие противоречия не опровергают  концепцию творения. Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы  «почему?» и «для чего?», а не на вопрос «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие постигает истину через божественное откровение и веру.

Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший  место лишь единожды и поэтому  недоступный для наблюдения. В  связи с этим гипотеза творения не может быть ни доказана, ни опровергнута и будет существовать всегда наряду с научными гипотезами происхождения  жизни.

Гипотезы самозарождения. На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции и даже более ранними мыслителями, т.е. она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении столь длительной истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. В средние века многим «удавалось» наблюдать зарождение разнообразных живых существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих остатках организмов. Эти «факты» считались весьма убедительными до тех пор, пока итальянский врач Франческо Реди (1626—1697) не подошел к проблеме возникновения жизни более строго и не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 г. Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось . Таким образом, Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).