Материал:

Для первого этапа абиогенеза - образование простых органических соединений - необходимы были сырье, то есть "строительный материал", и энергия. Сырьем стали N2, Н2, СО, СО2, Н2О, NH3, СН4, H2S, HCN, НСНО и другие химические соединения.

Источников энергии было достаточно много: тепловая энергия - тепло - поступала в результате охлаждения земной коры; а также в процессе вулканических извержений и сгорания метеоритов, которые попадали в атмосферу Земли; ионизирующая радиация - космические лучи и энергия радиоактивного распада тяжелых элементов; солнечный свет - в первую очередь мощное ультрафиолетовое излучение, которое при отсутствии озонового экрана беспрепятственно проникал на Землю; энергия электрических разрядов от ударов молний; ударные волны (вследствие падения метеоритов). Об этом этап, то есть о периоде образования мономеров - "кирпичиков" биологических полимеров из газов, содержавшиеся в первичной атмосфере, - известно больше всего, так как эти реакции можно воспроизвести и полностью смоделировать в лабораторных условиях.

Впоследствии оказалось, что абиогенным способом с ядовитой смеси газов и водяного пара при отсутствии кислорода может синтезироваться очень много простых органических соединений, входящих в состав биологических полимеров: белков, полисахаридов, липидов и нуклеиновых кислот. При этом роль катализаторов могут играть растворы солей тяжелых металлов, смеси глин и минералов Эти простые органические соединения и определили содержание "первичного бульона" на нашей планете. Таким образом, возникновение "первичного бульона" - не случайность, а закономерность. На этом завершается третий этап химической эволюции, которая отныне вступает в следующую фазу - фазу образования полимеров, поскольку аминокислоты, жирные кислоты, сахара и азотистые основания - это еще не жизнь. Следующим этапом эволюции было образование с малых органических мономеров более крупных - полимеров, подобных белков и нуклеиновых кислот. Появление больших органических молекул - важное событие в химической эволюции, предшествовавшей возникновению жизни на Земле и была, очевидно, также многоступенчатым процессом.

Возникновение пробионты и биологических мембран

Вопрос о том, как происходил переход от биополимеров до первых живых существ, является самым сложным и загадочным моментом проблемы возникновения жизни. Наиболее вероятно решения этой проблемы предложил А. И. Опарин, выдвинув коацерват-на гипотезу (1924 p.), Основанная на серии проведенных экспериментов. А. И. Опарин высказал предположение, что переход от химической эволюции к биологической связан с возникновением простейших фазово-обособленных органических систем - пробионты, способных использовать из окружающей среды вещества и энергию, благодаря чему они реализуют важнейшую жизненную функцию - функцию роста. С. Фокс из университета в Майами предложил другой механизм образования клетки - модель микросфер. Электронный микроскоп показал, что каждая микросфера окружена двойной клеточной оболочкой, очень похожей на мембраны современных клеток.

Какая из моделей ближе к протоклетки - коацерваты Опарина или микросферы Фокса - трудно сказать. Во всяком случае, в предбиологическом подборе только то образование оказалось конкурентоспособным, которое окружило себя внешней мембраной.

Биологические мембраны представляют собой агрегаты белков и липидов, которые отделяют вещество от среды и придают этим органическим сгусткам молекул прочности. Появление биологической мембраны, которая отделяет содержимое иробионта от окружающей водной среды и имеет свойство избирательной проницаемости, определила направление дальнейшей химической эволюции среды в направлении развития все более совершенных систем, которые способны осуществлять саморегулирование, вплоть до возникновения первых очень примитивных клеток. Дальнейшее их развитие уже в полной мере приобретает черты биологической эволюции, которая происходила в течение не менее 3500000000. Лет.

Основные этапы эволюции живой природы

По данным палеонтологии, жизнь возникла более 3500000000 лет назад (архейская эра). О жизни в архейскую эру известно не так много. Но о том, что в начале этой эры уже была жизнь, свидетельствует, прежде всего, состав горных пород, возраст которых составляет около 3 млрд лет. Горные породы архея содержат большое количество графита, который образовался из остатков органических соединений, которые входили в состав живых организмов. Это ули одноклеточные прокариоты - бактерии и сине-зеленые. Продуктами их жизнедеятельности является древнейшие осадочные породы (строматолиты) - известковые образования в виде столбцов.

Бактерии и сине-зеленые быстро распространялись и освоили всю планету. С их появлением на Земле связаны ароморфозы: речь идет о клетках с развитой системой обмена веществ и способностью к воспроизводству и фотосинтеза. К концу архея (около 2600000000 лет) появляются одноклеточные, а затем и колониальные водоросли.

Появление фотосинтеза способствовала разветвления филогенетического ствола жизни (1500000000. Лет) на автотрофов (растения) и гетеротрофов (грибы и животные). Из одноклеточных эукариот развиваются многоклеточные существа со сложной специализацией.

В наше время уже хорошо известно, что 650 млн. Лет назад моря на нашей планете населяли разнообразные многоклеточные животные, принадлежащие ко всем типам беспозвоночных, включая иглокожих. В этот период появились первые примитивные хордовые, которые имели принципиально иное строение нервной системы. Это были трубки с расширением с одной стороны, что способствовало в дальнейшем развитии дифференцированного головного мозга.

В начале кембрия (570-500 миллионов лет назад) произошли серьезные изменения в химизме океана. Увеличилось смывания солей с суши, привело к росту концентрации кальция и магния в море. В результате морские животные получили возможность усваивать в больших количествах минеральные соли. А это в свою очередь открыло перед ними возможности построения твердого скелета. Появились скелетные беспозвоночные, которые и определили вид морской фауны.

Следующий период (490-435 млн. Лет до нашего времени), как и кембрий, характеризуется процветанием водорослей - единственных растений на Земле. В морях бурно размножались губки, кораллы, иглокожие, моллюски, членистоногие, полухордовые. Но главным событием в конце этого периода было появление первых позвоночных животных - панцирных "рыб". Эти существа лишь по форме напоминали настоящих рыб, но принадлежали к другому классу позвоночных - бесчелюстных, или круглоротых.

В дальнейшем в части бесчелюстных возникло расчленения жаберных дуг. Постепенно сформировались челюсти с размещенными на них зубами. Появление ротового аппарата хватательного типа - большой ароморфоза, поскольку это обусловило перестройку всей организации позвоночных. Появление челюстей способствовала расширению возможностей выбора более разнообразной пищи, а, следовательно - расширению экологической ниши. Возникновение парных плавников, давшие начало конечностям, - следующий большой ароморфоза в эволюции позвоночных животных. Впоследствии щелепнороти разделились на хрящевых и костистых рыб.

Одним из главных событий в эволюции живых организмов был выход на сушу (435 000 000 лет назад). Первыми сделали этот "десант" растения. Выход на сушу был подготовлен предыдущей эволюцией органической и неорганической природы. В результате взаимодействия бактерий и сине-зеленых с минеральными веществами на суше образовался биогенный слой - почва, из которого растения получали воду с растворенными в ней неорганическими веществами. Необходимым условием развития жизни на суше было формирование озонового экрана, защищающего все живое от губительного коротковолнового ультрафиолетового излучения, а также увеличение концентрации свободного кислорода до 10% от его концентрации в современной атмосфере. Кроме того, интенсивные процессы горообразования привели к сокращению морских бассейнов и образования больших площадей заболоченных территорий. Одними из первых растений, которые вышли на сушу, были ране-фиты, ведущих свою родословную от зеленых водорослей. В связи с необходимостью подъема воды от корней к листьям возникает сосудистая (ведущая) ткань. Раниофиты еще не было настоящих листьев. Них не было и настоящих корней. Наряду с образованием подобия корней, стеблей и примитивной проводящей системы в раниофитив развилась покровная ткань, которая защищала их от высыхания.

Дальнейшая эволюция растений на суше была направлена на дифференциацию организма на вегетативные органы и ткани, совершенствование сосудистой системы, что обеспечивало быстрое поднятие воды на нужную высоту. Это обеспечивало их выживания в новых и непостоянных условиях сухости.

Благодаря значительным запасам биомассы растений появилась возможность выхода на сушу и животных. Первыми вышли на сушу паукообразные (435 млн лет назад). Они уже имели органы для дыхания воздухом. Это способствовало выживанию в новых условиях - в сухом и меняющемся наземной среде.

В условиях обмелевших водоемов кистеперые рыбы развили способность дышать воздухом. Для дыхания сформировался специальный орган - плавательный пузырь с сильно разветвленными кровеносными сосудами. Постепенно парные плавники становились все более удобными для ползания и превратились в пятипалую конечность. Так появились первые земноводные существа. У земноводных развились настоящие органы для дыхания воздухом - легкие - и второй круг кровообращения благодаря трехкамерном сердцу. Все это в значительной степени повышало энергетические возможности этих животных и определяло дальнейшие пути эволюции на суше.

В середине каменноугольного периода (350 млн. Лет до нашего времени) Земля была покрыта пышной и разнообразной растительностью. Однако выход на сушу папоротников, хвощей, плаунов и их отрыв от водной среды еще не был окончательным. В это время эволюция открыла новый путь для выживания в условиях постепенного роста засушливости климата - размножение семенами. Первыми семенными растениями были голосеменные папоротники. С появлением голосеменных возникает пыльцевая трубка, которая сделала процесс оплодотворения полностью независимым от воды.

В царстве животных также произошли заметные изменения. В этот период появляются первые насекомые. Среди амфибий выделяется группа животных, которые имели хорошо развитые конечности и подвижную систему двух первых позвонков, что обеспечивало большую подвижность головы. Именно от них происходят рептилии, и позже - млекопитающие.

Рост засушливости климата привело к развитию пресмыкающихся (динозавров, бронтозавров, летающих бесхвостых ящеров, плезиозавров). От боковой ветви пресмыкающихся возникли птицы, у которых крылья и длинный хвост были покрыты перьями. В меловом периоде появились настоящие виялохвости птицы с перьевым покровом и чотирихкамерним сердцем.

К концу мелового периода (135 млн. Лет назад) произошло вымирание гигантских рептилий. Существует много гипотез для объяснения причины их вымирания. Наиболее общепринятой является климатическая гипотеза.

Во второй половине мела появились сумчатые и плацентарные млекопитающие. их важнейшими ароморфозами были живорождения, внутриутробное развитие, более совершенная центральная нервная система.

В третичном периоде от насекомоядных отделились первые хищники, от которых впоследствии отпочковались современные семьи хищников: медведи, куницы, кошачьи, собачьи. От древних хищников происходят млекопитающие с зубной системой всеядного типа, а от них - первые копытные, которые позже дали ряд ответвлений: парнокопытные, непарнокопнтни, хоботные и др. Сформировались почти все ряды млекопитающих, включая приматов.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы