Возникновение жизни на Земле.
Лекция по общей биологии (продолжение)
Всё многообразие гипотез о возникновении жизни на земле сводится к двум основным группам: биогенеза и абиогенеза (это происхождение живого из неживого, самозарождение жизни). Сторонники теории абиогенеза (виталисты) считали, что существует жизненная сила, с помощь который неживое может стать живым. Франческо Реди – флорентийский врач, учёный, поставил опыты, опровергающие самозарождение: он разложил в горшках мясо, закрыл крышками и оставил на некоторое время, мясо сгнило, но червей на мясе не было. Сторонники витализма сказали, что в горшки не попадет «жизненная сила», тогда Франческо Реди изменил опыт: часть горшков он закрыл крышками, а другую часть закрыл кисеёй (ткань с дырочками), чтобы проникла пресловутая «жизненная сила», но и в этих горшках червей не оказалось. Ф. Реди опроверг самозарождение, но ему тогда ни кто не поверил, не убедил. Опровержением теории самозарождения послужили опыты Луи Пастера. В 1862 году за эти опыты он получил премию французской академии наук. Луи Пастер уже знал о существовании микромира. Он взял колбы, поместил в эти колбы бульон и прокипятил этот бульон, микробы и их споры уничтожились, колбу запаял. Виталисты возразили - туда не попадет жизненная сила. Он опыт изменяет, к колбе приделывает s-образную трубку с открытым концом, микробы оседают на изгибе трубки и бульон долго остается свежим. Этот опыт опроверг самозарождение. Но ответить на вопрос как возникла жизнь, он не смог. На этот вопрос ответили академики А.И. Опарин и Холдейн (1924-1927). Живые тела возникли из веществ неорганической природы в три этапа:
На первом этапе происходило образование органических веществ из неорганических;
На втором этапе – образование из простых органических соединений в водах первичного океана (первичный бульон) белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот;
Третий этап – этап развития жизни, на этом этапе коацерваты (собираю, скапливаю), то есть коллоидные капли, в которых концентрация веществ была выше, чем в окружающем растворе. Они начали укрупняться, взаимодействовать друг с другом и с другими веществами. В результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами, образовались способные к самовоспроизведению протобионты (предвестники жизни). С этого момента начался период органической эволюции.
Следует подчеркнуть, что живые организмы – это открытые способные к самовоспроизведению системы, в которые энергия поступает извне. В связи с этим очевидно, что первые живые организмы были гетеротрофы, они получали энергию за счёт анаэробного расщепления органических соединений. Возникновение современной атмосферы прямо связано с появлением фотосинтеза и развитием автотрофных организмов. С момента возникновения жизни появилась и связь между биологическими, геологическими и геохимическими процессами, которые изучает, созданная академиком В.И. Вернадским, наука биогеохимия. История земли делится на эры, эры на периоды, периоды на эпохи, эпохи на века. Периоды трех последних эр палеозой, мезозой и кайнозой представляют наибольший интерес.
Палеозой начался примерно 570 млн. лет назад и продолжался около 330-340 млн лет. Палеозой включает 6 периодов: кембрий, ордовик, силур (эти три эры относятся к раннему палеозою), девон, карбон (каменноугольный период), пермь (поздний палеозой). Название периодов, как правило, были образовано от названия местности, где впервые были обнаружены характерные черты этих периодов. В начале эры из-за повышения солености моря животные, усваивая минеральные соли, смогли образовать жесткий скелет. В кембрии жизнь существовала только в морях, где большого распространения достигли древнейшие членистоногие – трилобиты, а также кишечнополостные, моллюски и иглокожие. В конце ордовика начался выход на сушу: первые споровые растения (псилофиты), начинают заселять берега пресных водоёмов. В морях распространяются примитивные хордовые – ланцетники (бесчерепные), основными характеристиками силура считают расцвет моллюсков, членистоногих, и появление первых позвоночных – панцирных, круглоротых. Продолжается заселение суши растениями в конце силура – начале девона на суше появляются первые животные – паукообразные, похожие на современных скорпионов. В девоне, в морях появляются настоящие рыбы. Девон – век рыб, затем происходит окончательное заселение суши растениями, сначала это были плауны, хвощи и папоротник, затем голосеменные, затем возникают первые леса. Тогда же на суше появляются первые позвоночные – земноводные, которые достигли расцвета в карбоне, для карбона был характерен влажный и теплый климат, земля была покрыта мелкими морями и огромными заболоченными территориями, ещё не было сезонных колебаний погоды. И в условиях постоянного лета развились обширные и густые леса из папоротников, хвощей и плаунов. Климат карбона способствовал расцвету земноводных (пойкилотермные - непостоянная температура), появились лабиринтодонты, похожие на саламандр, эти животные жили на суше, у них развились настоящие пятипалые конечности с плечевым и бедренным суставами, развилось легочное дыхание. Впервые легочное дыхание появилось ещё в девоне у двоякодышащих и кистеперых рыб, кистеперых рыб считают предками амфибий. У земноводных сформировался двойной круг кровообращения с трехкамерным сердцем, но размножались они в воде, выметывая икру. В связи с этим они не могли освоить удаленные от воды территории. Период господства их на земле был непродолжительным. В перми, когда климат становится более засушливым, земноводные начинают вытесняться пресмыкающимися, способными удалится от воды на значительное расстояние, так как их процесс размножения не связан с водой.
Мезозой закончилась в 65-70 млн лет назад и продолжался 170 млн лет. В мезозое различают три периода: триас, юра, меловой. Эту эру называют эру рептилий, которые тогда широко распространились по земле и достигли огромного разнообразия. Они заселили сушу, водоёмы и даже освоили воздушное пространство.
Размер древних рептилий мог быть огромным: брахиозавры достигали в длину более 30 м и весили до 50 тонн. После бурного расцвета начался процесс вымирания гигантских рептилий, предполагают, что это было связано с резким колебанием климата в меловом периоде и уменьшением количества растительной пищи. Так же допускают возможность воздействия высоких доз радиации. В триасе появились первые теплокровные животные – примитивные млекопитающие; от триасовых пресмыкающихся отряда псевдозухий ведут начало птицы. Останки ископаемых птиц очень редки, первые находки – это отпечаток пера и скелет юрского археоптерикса. Это типичная переходная форма между рептилиями и птицами. Среди растений на протяжении почти всего мезозоя господствовали голосеменные, но в начале мелового периода появились цветковые (покрытосеменные) растения. Они начали широко распространятся, так как у них были значительные преимущества перед голосеменными (двойное оплодотворение, обеспеченье зародыша большим количеством запасных питательных веществ и защита семени околоплодник).
Кайнозой начался почти 70 млн. лет назад и продолжается до сих пор, это время преобладания цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Млекопитающие существовали ещё в период господства динозавров, но их расцвет начался после вымирания этих ящеров, в первом периоде кайнозоя – палеогене, когда они заняли практически все освободившееся ниши на суше и вводе и в воздухе. Уже в палеогене возникли все современные отряды млекопитающих. Расцвету их способствовал целый ряд ароморфозов: постоянная температура тела, вынашивание детеныша в теле матери, питание их у плацентарных млекопитающих через плаценту, более развитый мозг с корой больших полушарий. Растительный мир в эпоху палеогена и следующего периода неогена характеризуется расцветом покрытосеменных растений, возникновением их новых систематических групп. Палеоген и неоген объединят под общим названием третичный период. В последнем периоде кайнозоя антропогене (четвертичный период) живая природа принимает современный вид. В это время происходит заметное похолодание, северное полушарие земли четыре раза подвергается оледенению, вымирают мамонты, саблезубые тигры и многие другие крупные животные. В антропогене начинает широко расселяться человек разумный.
34 744
676 
