Важнейшие революционные скачки в эволюции природы земли. Их роль в историческом развитии биологических и геологических процессов - Правила охраны труда
Согласно современным данным, полученным на основании радиоактивного метода измерения геологического времени, возраст нашей планеты Земля составляет порядка 4,6 млрд. лет. За это время природа Земли прошла длительный путь эволюционного развития - от элементарных частиц до живых организмов и человеческого общества. Важнейшим революционным скачком в эволюции природы Земли явилось возникновение жизни, что оказало существенное влияние на активность геологических процессов. В течение 3,0-3,5 млрд. лет в результате взаимодействия и взаимопроникновения живого и неживого на Земле сформировалась первичная биосфера Земли.
Ключевым вопросом в эволюции биосферы Земли является возникновение жизни, и до настоящего времени точного научного ответа на этот вопрос нет. Вместе с тем, известно несколько гипотез (теорий) происхождения жизни, отражающих современные представления.
Первой идеалистической теорией является креацинизм, утверждающий, что жизнь была создана сверхъестественным существом (Богом, космическим разумом и т. п.). К этому направлению примыкают теологи (представители религий) и философы-идеалисты, утверждающие, что процесс возникновения жизни был осуществлен один раз и больше он не повторялся и поэтому не доступен экспериментальной проверке.
В противоположность креационистской теории сотворения жизни еще в древности в Китае и Египте была выдвинута идея самопроизвольного непрерывного зарождения живого из неживого. Эти представления поддерживали древнегреческие мыслители (Аристотель, Платон) и более поздние ученые (Галилей, Бэкон, Декарт, Гегель, Ламарк). Согласно Аристотелю, частицы вещества содержат "активное начало", дающее возможность зародиться живому.
Согласно материалистической теории самопроизвольного зарождения, жизнь возникает при создании для этого подходящих условий, что неоднократно имело место на протяжении всей истории Земли. Эту теорию дополняет теория биохимической эволюции, придерживающейся точки зрения, что жизнь произошла естественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов. Согласно этим представлениям, для появления живого из неживого необходимо наличие определенных химических веществ, источника энергии, отсутствие газообразного кислорода (O2) и длительное время.
Указанные условия на Земле к предполагаемому моменту зарождения жизни имелись в достаточном количестве. Из геологических данных известно, что древнейшие породы Земли образовались в условиях отсутствие кислорода в атмосфере, которая в основном состояла из водяных паров, диоксида углерода и азота, а необходимые неорганические соединения в избытке присутствовали в горных породах и в газообразных продуктах извержений вулканов и в атмосфере. Необходимую энергию обеспечивали солнечная радиация, тепло от вулканов и радиоактивный распад элементов земных пород.
Противники теории самопроизвольного зарождения жизни придерживаются теории, утверждающей что жизнь существовала всегда, а изменялись только ее формы. Эта теория согласуется с принципом Ф. Реди "все живое происходит от живого" - представляющим эмпирическое научное обобщение, установленное в XVII веке. По мнению некоторых современных исследователей принцип Реди подтверждается научными ответами и наблюдениями. Согласно этому принципу абиогинеза нет и не было в пределах биологического возраста Земли.
Если длительность геологической эволюции Земли равна длительности земной жизни, что подтверждается данными ядерной геохронологии, то это может служить подтверждением теории вечного существования жизни во всей Вселенной.
Убедительной теорией возникновения жизни на Земле является теория панспермии, утверждающая, что жизнь на Землю была занесена из Космоса, поскольку в нем "зародыши жизни" и белковые элементы непрерывно переносятся с планеты на планету. Предполагается, что в мировом пространстве имеются частицы вещества, пылинки, на которых могут быть живые споры, микроорганизмов. Попадая на планету с подходящими для микроорганизмов условиями, они порождают жизнь на этой планете. В настоящее время получены космохимические данные, указывающие на возможность возникновения органических веществ, характерных для живых организмов, химическим путем в космических условиях. При изучении вещества метеоритов (главным образом хандритов) и комет были обнаружены спирты, карбонитовые соединения, вода, синильная кислота, формальдегиды и др. Большая часть молекул, обнаруженных в межзвездных облаках, относятся к простейшим соединениям углерода, в том числе и аминокислоты. Предшественники аминокислот были найдены в лунном грунте (1975).
Поскольку метеориты типа углистого хандрита довольно часто падают на Землю из Космоса, можно предположить, что образование биологических соединений в Космосе - явление довольно частое, типичное и распространенное. На этом основании можно утверждать о возникновении жизни на Земле практически одновременно с момента образования самой Земли - около 4,6 млрд. лет тому назад. Таким образом, условно можно считать, что жизнь зародилось в момент создания Солнечной системы, в том числе и Земли, т. е. в Космосе. Если длительность геологической эволюции Земли равна длительности земной жизни, что подтверждается данными ядерной биохронологии, то этот момент служит подтверждением теории вечного существования жизни во всей Вселенной.
Подтверждением теории канспермии, утверждающей, что жизнь на Землю была занесена из Космоса, являются недавние открытия американских астрономов во главе с А. Виттом о присутствии в космосе редких типов углеродных звезд, обуславливающих происхождение стандартных блоков жизни (полициклические ароматические углероды, рибоза - основа структуры молекул РНК и ДНК и др.) в межпланетном пространстве.
Согласно идее всеобщей эволюции жизнь возникла где-то на этапе перехода от космической эволюции к геохимической и затем биохимической эволюции.
Однако наиболее обоснованной в современном естествознании продолжает оставаться теория абиогенного происхождения жизни А. И. Опарина (1923). Она основывается на физико-химических представлениях об условиях на ранней Земле, связывая их с геологической эволюцией, эволюция химических элементов солнечной системы, а также активности Солнца. Основной идеей этой теории является обоснование того, что зарождение жизни - это длительный процесс зарождения живой материи в недрах неживой.
Принципиальная возможность небиологического получения органических соединений была доказана экспериментальными исследованиями. Начало серии работ по абиогенному синтезу было положено американским ученым С. Миллером (1953), пропускавшим электрический разряд через смесь газов. А. Г. Пасынский и Т. Е. Павловская (1956) показали возможность образования аминокислот при ультрафиолетовом облучении газовой смеси формальдегида и солей аммония. Испанский ученый Х. Оро (1960) осуществил синтез компонентов нуклеиновых кислот. В 1970г. американский ученый С. Паннамперума синтезировал аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) - основную форму накопления энергии в живых организмах, а также аминокислоты, полипептиды и белково-подобные вещества. Таким образом, этими и другими работами было доказано, что абиогенное происхождение жизни во Вселенной могло произойти в результате взаимодействия тепловой энергии, ультрафиолетового излучения и электрических разрядов.
Однако в указанных работах были получены статические, химически завершенные биоэлементы, тогда как жизнь - это непрерывный процесс. Главной проблемой в учении о абиогенном происхождении жизни является объяснение возникновения матричного синтеза белков, так как жизнь возникла не тогда, когда образовались даже самые сложные органические соединения (отдельные молекулы РНК, ДНК и др.), а с начала их способности к самовоспроизведению и развитию, с перехода к матричному синтезу белка, характерному для живых организмов.
Переход к самопроизведению с помощью генетического кода был величайшим качественным скачком в эволюции материи. Однако механизм такого перехода до настоящего времени не вполне ясен.
Независимо от вышеизложенных утверждений различных теорий возникнув на Земле, жизнь стала развиваться быстрыми темпами (в соответствии с законом ускорения эволюции во времени). Так, развитие от первичных протобионтов до аэробных форм (организмов, существующих в кислородной среде) потребовало около 3 млрд лет, тогда как с момента возникновения наземных растений и животных прошло только около 0,5 млрд лет. Птицы и млекопитающие эволюционировали за 100 млн лет, приматы выделились за 12-15 млн лет, а для становления человека потребовалось около 3 млн лет.
Таким образом, на Земле сформировалась сфера распространения живых организмов или биосфера.
Современная биосфера включает в себя населенную живыми организмами нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и практически всю гидросферу.
Граница биосферы в атмосфере находится на высоте 15-20 км, совпадая с границей тропосферы. Ограничивающими факторами распространения жизни выше тропосферы являются ультрафиолетовое излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое давление. Наиболее плотно населен нижний слой тропосферы до высоты 50 м.
В литосфере жизнь сосредоточена в основном на глубине до 80 м. Некоторые следы жизни обнаружены и на глубине 100 м, а также в трещинах и пустотах земной коры. Нижняя граница литобиосферы обусловлена высокой температурой недр и отсутствием жидкой воды.
Наиболее плотно заселена организмами поверхностная часть земной коры, особенно почвенный слой.
Граница гидробиосферы проходит на глубине около 11000 м (донные отложения Филиппинской впадины). Ограничивающими факторами здесь являются отсутствие света и высокое давление.
Важнейшими закономерностями эволюции органического мира, выявленными в результате палеонтологических исследований, являются:
- - необратимость эволюции (Л. Далло, 1893г.), то есть организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию, которое было в ряду его предков; - ускорение биологической эволюции в ходе геологического времени (В. О. Ковалевский, 1871г.); - эволюция различных групп организмов протекала с разной скоростью; - среди животных в ходе геологического времени происходит направленное изменение нервной системы.
В эволюции биосферы Земли можно выделить следующие последовательно сменяющиеся этапы.
Первый этап, возможно, начавшийся в космосе, завершился появлением на Земле древнейшей биосферы, органические соединения которой имели гетеротрофный режим питания и могли синтезировать органические соединения в результате радиохимических, каталитических и других реакций в условиях отсутствия свободного кислорода, а основным источником энергии была ионизирующая радиация (в геологической истории Земли выделено 30 эпох уранонакопления - С. Г. Неручев, 1983г.).
Второй этап, как переходный, характеризуется появлением фотосинтезирующих организмов и наряду с гетеротрофным режимом питания, начинает развиваться автотрофный. Однако по-прежнему в атмосфере Земли превалирует концентрация углекислого газа, и этот этап является слабоокислительным.
Третий этап, окислительный начался с медленного роста концентрации кислорода в атмосфере и завершился значительным ускорением эволюции организмов. Увеличение концентрации кислорода в атмосфере привело к ускорению развития и расширению растительного покрова и распространению животных на континентах, что резко увеличило автотрофный режим питания и продукцию фотосинтеза. В результате жизнедеятельности растительного и животного мира сформировался современный газовый состав атмосферы и химический состав растворенного вещества в гидросфере.
Основными функциями живого вещества являются Газовая, концентрационная и окислительно-восстановительная.
Газовая функция заключается в постоянном газообмене организмов с окружающей средой в процессе дыхания и фотосинтеза, поэтому большинство газов верхних горизонтов планеты порождено жизнью. Подземные горючие газы в том числе метан образуются в результате разложения органических веществ растительного происхождения, ранее захороненных в осадочных толщах. Биогенное происхождение имеют также азот и кислород.
Концентрационная функция организмов состоит в накапливании в своих телах многих химических элементов, прежде всего, это углерод и водород, поскольку они имеют биогенное происхождение. Концентраторами кальция являются горные хребты, кремния - диатомовые водоросли, радиолярии и некоторые губки, йода - водоросли ламинарии, железа и марганца - некоторые виды бактерий. Фосфор накапливается позвоночными животными в их костях. Следствием концентрационной функции является появление химических соединений в земной коре (полезные ископаемые - торф, каменный уголь, известняк и другие).
Окислительно-восстановительная функция заключается в осуществлении обмена веществ и энергии организма с внешней средой. Она выражается в химических превращениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов.
В процессе синтеза органических веществ преобладают восстановительные реакции, и происходит затрата энергии. В процессе расщепления и окисления в присутствии кислорода преобладают окислительные реакции, и выделяется энергия.
Эволюция живых организмов, будучи необратимым процессом, предопределила дальнейшую эволюцию всей биосферы и создала предпосылки для ее перехода в качественно новое состояние - ноосферу, или сферу разума. Понятие "ноосфера", как высшая стадия эволюции биосферы, отражает будущее природы, когда все изменения в окружающей среде и дальнейшая эволюция природы будут контролироваться разумом в целях гармонизации взаимоотношений общества и природы. Ноосфере присущи все естественные закономерности эволюции биосферы и поэтому ее возникновение является закономерным этапом биогенеза.
Похожие статьи
-
Вступление, Питание и здоровье - Питание и здоровье
Нормальная, полноценная деятельность человека, его рост и развитие возможны только при условии постоянного поступления в организм органических и...
-
Утилизация отходов - Основы химической и биологической безопасности
При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи: 1. Снижение...
-
Охрана окружающей среды -- система мер, направленных на обеспечение благоприятных и безопасных условий среды обитания и жизнедеятельности человека....
-
ВВЕДЕНИЕ, РОЛЬ ПИТАНИЯ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА - Роль питания в жизни человека
Питание -- это сложный процесс взаимодействия человеческого организма с пищей, лишь в результате которого человек может существовать физически. Каждому...
-
Горение, характеристика процессов горения - Охрана труда
Горение - это быстро протекающее химическое превращение веществ с выделением большого количества тепла и сопровождающееся свечением. Условия горения: 1....
-
Генетические последствия загрязнения окружающей среды - Загрязнение окружающей среды
Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни -...
-
Введение - Следствия радиационного загрязнения
Радиация и жизнь - эти понятия неразрывно связаны между собой. Ведь солнечное излучение, солнечная радиация - источник нашей земной жизни. Все организмы,...
-
Классификация вредных веществ и общие требования безопасности введены ГОСТ 12.1.007-76. Стандарт распространяется на вредные вещества, содержащиеся в...
-
Зависимость человека от земли очевидна. Она представляет собой как основу существования человека и общества в целом. При рассмотрении этого вопроса стоит...
-
При совершении технологических процессов, внедрении новых машин и оборудования качественно улучшаются система управления охраной труда и взаимодействие...
-
Опасность охрана труд самовозгорание Самовозгорание это возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов,...
-
Электротравма авария токсичный С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные...
-
Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - наука о комфортном и травмобезопасном взаимодействии человека со внешней средой обитания. Является составной...
-
Введение - Гигиенические требования к качеству питьевой воды
Вода (Н2О) - жидкость без запаха, вкуса, цвета; самое распространенное природное соединение. По физико-химическим свойствам В. отличается аномальным...
-
Охрана труда как важнейший элемент конкурентноспособности предприятия Актуальность вопросов охраны труда в России еще выше, чем на Западе, и объясняется...
-
Согласно п.7 Правил пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ 01-03) все работники организаций должны допускаться к работе только после...
-
Структура технологического процесса БМЗ - Охрана труда на металлургическом предприятии
Структура технологического процесса БМЗ Продукция, выпускаемая ОАО "БМЗ -- управляющая компания холдинга "БМК": Прокат сортовой Трубы Металлокорд...
-
ВВЕДЕНИЕ - Физиология питания военнослужащих
Основной особенностью живых организмов, отличающихся от мертвой материи, является обмен веществ - сложная цепь биохимических реакций, заключающаяся в...
-
Понятие "Здоровый образ жизни" - Здоровый образ жизни
Так что же означает понятие "Здоровый Образ Жизни"? Что мы имеем в виду, когда говорим: "Здоровый образ жизни"? В первую очередь, здоровый образ жизни -...
-
Ноосфера. Значение, образование, распространение - Основы безопасности жизнедеятельности
Ноосфера (греч. ньпт -- разум и уцб?сб -- шар) -- сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая...
-
Состояние утомления обычно сопровождается ощущением усталости -- субъективным выражением объективно происходящих в организме при утомлении процессов. А....
-
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ОХРАНЫ ТРУДА В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ УЧРЕЖДЕНИИ КАК ОСНОВНОЙ МЕТОД ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА Грамотная организация службы...
-
Альфа излучение - поток положительно заряженных частиц, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Частица идентична ядру атома гелия-4 (4He2+). Образуется...
-
Настойчивые попытки многих исследователей проникнуть в тайны физиологических механизмов утомления привели к накоплению обширного экспериментального...
-
Труд занимает, как минимум, треть взрослой самостоятельной жизни. Ряд этапов трудовой жизни человека захватывает более ранние и более поздние периоды его...
-
Введение - Охрана труда при работе на персональном компьютере
Компьютеры ворвались в повседневный быт, изменили образ жизни многих миллионов людей на работе, дома и одновременно стали причиной ряда недомоганий, что...
-
Огнегасящие вещества, характеристика, применение - Охрана труда
Огнетушащее вещество, при попадании в очаг пожара которого снижается скорость горения или горение полностью прекращается. Есть: газообразные (водяной...
-
Вентиляция, кондиционирование воздуха и отопление - Задачи, функции и права службы охраны труда
Производственная вентиляция - это система устройств для обеспечения на рабочих местах микроклимата и чистоты воздушной среды соответствии с санитарно -...
-
Водные огнетушители - Охрана труда при работе с механизмом для подъема грузов
Предназначены для ликвидации возгораний твердых и жидких веществ, а также для тушения электроприборов, работающих под напряжением до 1000В с расстояния...
-
Ведение ряда технологических процессов на предприятиях сопровождается выделением в воздух рабочей зоны различных ВВ в виде паров, газов и пыли. По...
-
Метеорологические условия на производстве, т. е. состояние воздушной среды оказывает влияние на течение жизненных процессов в организме человека и...
-
Запрещение применения труда женщин на некоторых видах работ Ключевым документом, регулирующим вопросы условий труда женщин, являются СанПиН 9 - 72 РБ 98...
-
Научные исследования охраны труда женщины Вопрос об охране труда и трудовых прав женщин всегда являлись весьма актуальным направлением научных...
-
Темпы развития нефтяной и газовой промышленности обусловлены тем огромным значением, которое имеют нефть и газ для развития народного хозяйства страны....
-
Загрязненность воздуха производственных помещений - Охрана труда
Кислород - 20%. Углекислый газ < 1%. Основной характеристикой вредны веществ является их токсичность - способность вещества повреждать ткани организма...
-
Охрана атмосферного воздуха - Обеспечение безопасности труда
На предприятии проведена полная инвентаризация источников выбросов вредных веществ в атмосферу. В цехах Урай НПО сервис имеются 2 основных источника...
-
Фактор Класс условий труда Фактический Допустимый Вредный Опасный (экстрем.) 1 2 3.1 3.2 3.3 3.4 4 Химический мг/м3, чугун IV/2 6 + АПФД мг/м3, Сильвинит...
-
Эволюция среды обитания, переход к техносфере - Взаимодействие человека и среды обитания
На всех этапах своего развития человек и общество непрерывно воздействовали на среду обитания. И если на протяжении многих веков это воздействие было...
-
Повсеместное использование цифровых технологий привело к появлению новой составляющей электромагнитного окружения человека -- цифрового шума (ЦШ). Если в...
-
Метод измерения: для контроля за энергией возьмем удельное содержание веществ в воздухе рабочей зоны (концентрация). Размерность: m/L3. Единица...
Важнейшие революционные скачки в эволюции природы земли. Их роль в историческом развитии биологических и геологических процессов - Правила охраны труда