Тема 5. Современные представления о биосфере и ноосфере. Схема эволюции биосферы
Человек всегда сталкивалась с окружающим ее миром живой природы, с огромным разнообразием растений и животных, издавна изучила внешнее и внутреннее строение живых организмов, исследовал особенности их анатомии, физиологии, закономерности развития, взаимосвязь с окружающей средой. Было выяснено, что организмы существуют в самых разнообразных условиях и жизнь есть практически и на поверхности материков, и в толще океанов и морей, и даже в атмосфере. Эта вполне очевидная истина привлекла внимание украинского минеролога-геохимика В.И Вернадского. Основываясь на масштабных исследованиях и расчетах, он впервые показал глобальное значение всей совокупности организмов нашей планеты.
Оказалось, что живые организмы являются мощным фактором, преобразующим Землю. Толща горных пород, вод и атмосферы, что изменились под влиянием жизни и была названа биосферой. В последнее время все чаще и тревожнее возникает обоснованная обеспокоенность судьбой окружающей среды, особое значение приобретают проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов. Это требует высокого уровня наших знаний о биосфере.
Термин «биосфера» появился в научной литературе в 1875 году. Его автором был Эдуард Зюсс (с которым В.И. Вернадский был знаком лично), где ученый в пределах Земного шара выделил несколько структурных частей - оболочек, которые назвал геосферами. Одна из геосфер получила название биосфера.
Учение о биосфере было разработано в 1926 году В.И. Вернадским и этим же годом датирована его книга «Биосфера», которая вышла в Ленинграде, где он дал такое определение биосферы - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в значительной мере обусловлены жизнедеятельностью живых организмов. По теории В.И. В.И. Вернадского биосфера - это глобальная единая система Земли, где существует или когда-нибудь существовала жизнь и весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью.
В классических исследованиях академика В.И Вернадского переосмыслены, конкретизированы и обогащены новым содержанием первичные представления о биосфере, им разработано целостное и относительно совершенное учение о биосфере.
В.И. Вернадский показал все значение биосферы в геохимических процессах Земли. В работах ученого определены место и роль биосферы по отношению геосферам и выявлены ее качественные особенности.
Биосфера занимает особое место по отношению к геосферам. Биосфера - это своеобразная оболочка Земли, или область распространения жизни. От геосфер она отличается и тем, что в ее пределах проявляется геологическая деятельность живых существ растений, животных, микроорганизмов и человека.
Дальнейшее развитие учение о биосфере получило в трудах С.И. Вавилова, А.П. Виноградова и А.М. Павловского.
Существует несколько определений биосферы. Большинство современных экологов (Ю. Одум, Д.Федоров, П.Г. Гильманов, М.Ф. Реймерс, Сытник К.М.) понимают биосферу как объединение всех живых организмов, находящихся во взаимосвязи с физической средой Земли. С этой точки зрения биосфера является совокупностью экосистем нашей планеты.
Принципиальные положения теории В.И. Вернадского
I. Уровни (основные структурные компоненты) веществ биосферы. Каждая из этих составляющих характеризуется специфической, динамичной структурой и организацией.
1) живое вещество (совокупность организмов разных видов).
Живое вещество характеризуется также разнообразием видов и их численностью, а также тенденцией роста их количества в процессе эволюции живой природы.
Формы жизни очень разнообразны. Насчитывается около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн видов животных. При всем разнообразии видов, масса живого вещества на Земле относительно небольшая 105-106 км3. если эту величину принять за 1, то масса атмосферы 10, гидросферы 10000, литосферы 100000, а масса всей Земле 100 млн.
2) биогенное вещество - органо-минеральные и органические продукты, созданные организмами (все формы дендритов (ответвленные кристаллы - оксиды марганца, самородная медь, серебро, золото, висмут, кальцит и арагонит в карстовых пещерах), каменный уголь, нефть, газ и тому подобное);
3) неживое (косное вещество) - неживые неорганические соединения, вещества, в образовании которых живые организмы не участвовали (изверженные горные породы, минералы, осадочные породы);
4) биокосное вещество - неорганические продукты, образующиеся в результате взаимодействия живого и косного вещества (кислород, создан зелеными растениями; основным видом биокосного вещества является вода, а основным биокосным телом - почва; к смеси биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения относятся ил, природные воды, газо - и нефтеносные сланцы, часть осадочных карбонатов, ландшафты); сама биосфера является биокосной системой.
5) радиоактивные вещества;
6) рассеянные атомы;
7) вещества космического происхождения (метеориты, космическая пыль).
II. Энергия Солнца - космический источник энергии в биосфере. Вещество биосферы принимает космическую энергию и становится активной. Организмы превращают лучистую энергию Солнца в химическую соответствии с законами термодинамики. В зависимости от источника энергии Вернадский говорил о живом веществе I-го и II-го порядков,
III. "Давление жизни". В. И. Вернадский отмечал способность живого вещества постоянно расти, рассчитал скорость возможного заселения поверхности Земли некоторыми организмами при условии беспрепятственного существования. Так, для некоторых бактерий достаточно 1,3-1,8 суток для заселения поверхности планеты.
Еще одним проявлением активности живых организмов является интенсивность размножения. При идеальных условиях (теоретически) она может достигать скорости звука. Так, одноклеточная водоросль диатомея теоретически способна за 8 дней создать массу вещества, равную массе Земли, а следующего дня удвоить ее.
IV. Роль живых организмов. В.И. Вернадский впервые отметил геологическую роль живых организмов. Именно благодаря их деятельности восстановительный характер древней атмосферы, в которой преобладали NН3, СН4, СО, СО2, изменился на окислительный с преобладанием N2, О2 и незначительным содержанием СО2.
Значение живых организмов:
- аккумулируют солнечную энергию, трансформируют ее в энергию земных процессов (химическую, механическую, тепловую, электрическую) - залежи каменного угля - это солнечная энергия, накопленная зелеными растениями прошлых геологических эпох;
- многие минералы и горные породы имеют биогенное происхождение (осадочные месторождения серы, железа, марганца и других металлов), осадочные породы известняков;
- накапливают химические элементы в тканях своего тела: Fe, Cu, Mn, N, S, P, а также в среде обитания: земные растения обогащают атмосферу и воду кислородом, накапливают азот в почве;
- большинство химических элементов осуществляют кругооборот через биосферу;
- в конечном счете живое вещество породило состав атмосферы, гидросферы, почвы;
- живые организмы изменили рельеф земной поверхности, усилив процессы накопления осадочных пород (глина, гипс, калийные соли, известняки, песчаники), выветривания и эрозии;
- влияют на микроклимат и геофизические условия своего существования.
V. "Пленки жизни". В.И. Вернадский подчеркивал вездесущность жизни, которое в биосфере распространено в трех основных средах: литосфере, гидросфере и атмосфере.
Одна из основных особенностей живого вещества - это и невероятно разнообразное распределение в различных частях биосферы. Жизнь слабо развита в пустынях, тундре, на глубине океана, высоко в горах, тогда как в других участках биосферы - очень плотная и разнообразная.
Наиболее высока концентрация живого вещества находится в пределах распределения основных сред - в почве как пограничном слое между атмосферой и литосферой, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов и, особенно, в лиманах, на литорали, где все три среды - почва, вода и воздух находятся рядом. Места наибольшей концентрации организмов называют «пленками жизни».
VI. "Ноосфера". В. И. Вернадский отмечал, что возможности человека с его разумом и техникой такие значительные, что он может вмешиваться в ход геолого-химических процессов Земли и даже изменять их естественное направление. Человечество должно осознать свою силу и роль в биосфере и тогда наступит новый этап ее развития.
Вернадский предполагал переход биосферы в новое состояние, так называемую сферу разума - «ноосферу» («noos» - в переводе с греческого: ум, дух), в которой человек станет основной геологической силой.
Ноосфера - это этап развития биосферы, на котором человек, сознательно используя свои знания, будет поддерживать существование биосферы и содействовать ее развитию.
Учение Вернадского о ноосфере включает 4 основных положения:
1. Ноосфера - исторически последнее состояние геологической оболочки биосферы, которое преобразуется деятельностью человека.
2. Ноосфера - сфера разума и труда.
3. Изменения биосферы обусловлены как сознательной, так и подсознательной деятельностью человека.
4. Развитие ноосферы связано с развитием социально-экономических факторов.
Ноосфера отличается от биосферы огромной скоростью в развитии. По концепции ноосферы, человечество превратилось в мощную геологическую силу на планете. Вернадский подчеркивал, что в течение последних 500 лет оно освоило новые формы энергии - паровую, электрическую, атомную, и научилось использовать почти все химические элементы. Человечество освоило всю биосферу и получило гораздо большую, сравнительно с другими организмами, независимость от окружающей среды. Научная мысль и деятельность человека изменили структуру биосферы, нетронутая природа быстро исчезает, появляются новые экосистемы и ландшафты - города, культурные земли, для которых характерны простые группировки организмов.
Состав, границы, свойства и функционирование биосферы
Биосфера образовалась в результате возникновения жизни (живых организмов) как прямой результат общего развития планеты Земля. Продолжительность существования жизни на Земле определяется временем от 1,5-2 до 4-5 млрд. лет.
Биосфера Земли представляет собой сложную термодинамическую открытую систему, которая включает в себя, согласно определению В.И. Вернадского, верхние слои земной коры, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы - тропосферу с организмами, их населяющими. Естественным образом биосфера распадается на более или менее самостоятельные единицы, которые характеризуются большой замкнутостью круговорота веществ.
Границы биосферы
Пределы атмосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.
Нижняя граница биосферы ограничена температурой подземных вод и горных пород, которая постепенно растет и на глубине 1,5-15 км (гейзеры-материнская порода) уже превышает 100 ºС. Наибольшая глубина, на которой в слоях земной коры найдены бактерии составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2-2,5 км бактерии обнаруживаются в значительном количестве. В океане жизнь распространяется до более значительных глубин и встречается даже на дне океанских впадин (10-11 км от поверхности), где температура около 0 ºС.
Верхняя граница жизни в атмосфере ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовой радиации. Физическим пределом распространения жизни в атмосфере является озоновый экран, на высоте 25-30 км поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, хотя основная часть живых существ концентрируется на высоте 1-1,5 км.
На высоте 20-22 км еще наблюдается наличие живых организмов: бактерий, спор грибов, простейших. Во время запусков геофизических ракет в стратосфере на высоте 85 км в пробах воздуха были обнаружены споры микроорганизмов в латентном (спящем состоянии). В горах граница распространения наземной жизни достигает около 6 км над уровнем моря.
Заселенными являются самые невероятные места обитания: термальные источники, температура в которых достигает 100 °С, возрастные снега Гималаев, где на высоте 8300 м существуют девять видов бактерий, безводные пустыни и сверхсоленые озера, где живут цианобактерии и один из видов креветок.
На поверхности Земли в наше время полностью отсутствует жизнь только в областях значительных оледенений и в кратерах действующих вулканов.
Происхождение и эволюция биосферы
Биосфера имеет долгую и во многом драматическую историю, тесно связанную с эволюцией Земли. Эволюцию Земли можно условно разделить на несколько фаз.
Первая фаза. Формирования ранней земной коры, атмосферы и гидросферы. Возникновение геологического круговорота веществ.
Согласно самой распространенной среди астрономов и астрофизиков гипотезе, Вселенная возникла около 20 млрд лет назад в результате Большого взрыва. Затем образовалась наша Галактика (8 млрд лет назад). Около 6 млрд лет назад в отдаленной части одного из рукавов Галактики, растянутой на триллионы километров, газопылевое облако под действием гравитационных сил постепенно уплотнилась и превратилась в водородный диск, который медленно вращался. Из его центральной части образовалось Солнце, где при чрезвычайно высоких температурах и давлении начались реакции ядерного синтеза, в ходе которых водород превращался в гелий и выделялась огромное количество энергии.
Периферические остатки диска также сближались под действием сил взаимного притяжения, постепенно уплотнялись, пока не превратились в сплошные сферы - планеты Солнца. Затем поверхности таких сфер отвердели, образуя первичную планетарную кору. Первичная кора нашей планеты образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад. С тех пор на ее поверхности оседали метеориты и космическая пыль. Благодаря изотопному анализу таких метеоритных остатков (метеоритного свинца) удалось определить время возникновения земной коры, то есть дату рождения нашей планеты. Из трещин тонкой коры непрерывно извергалась раскаленная лава, а вместе с ней - газы. Удерживаемых гравитационными силами, эти газы образовали первичную атмосферу планеты. Она состояла из метана, аммиака, водяного пара, углекислого газа, сероводорода, цианистого водорода и практически не содержала кислорода и озона.
Когда поверхность планеты остыла, водяной пар начал конденсироваться в атмосфере и выпадать первыми дождями, растворяя многочисленные минералы земной коры. Постепенно вода скапливалась, образуя океаны. На планете сформировалась гидросфера. Циркуляция атмосферных масс, воды и растворенных в ней минералов, перемещение магматических продуктов на поверхность планеты и снова в ее недра породили большой, или геологический, круговорот веществ. Заканчивалась первая фаза эволюции нашей планеты.
Вторая фаза. Предбиологическая (химическая) эволюция.
В течение этой фазы (4,6-3,8 млрд. лет назад) на Земле происходили процессы синтеза и накопления простых органических соединений, необходимых для существования жизни: аминокислот и простых пептидов, азотистых оснований, простых углеводов. Эти соединения, «кирпичики жизни», возникли вследствие процессов абиотического синтеза.
Гипотезу о возможности возникновения таких соединений абиотического путем, то есть без участия живого вещества, высказал в 1923 г. российский биохимик, академик О. В. Опарин, а впервые экспериментально проверил в 1953 г. американский аспирант С. Миллер. В своих опытах С. Миллер сымитировал условия древней Земли: в стерильный реактор он поместил водород, метан, аммиак и воду, и сквозь эту смесь пропускал электрические разряды, имитирующие молнии в первичной атмосфере. За неделю в реакторе было обнаружено несколько аминокислот, некоторые простые углеводы, другие органические соединения, которые входят в состав живого вещества.
Большинство биологов и эволюционистов полагают, что жизнь на Земле возникла естественным путем, в результате процессов абиогенного синтеза. Сегодня на основе этого предположения выдвинут целый ряд научных гипотез, которые, конкурируя между собой, все же имеют общие принципиальные позиции: а) возникновению жизни предшествовало накопление в Мировом океане органических веществ, синтезированных абиогенным путем; б) в зонах концентрации этих веществ возникли молекулы, способные к самокопированию (относительно живого этот процесс называют репликацией); в) на основе репликаторов сформировались реакции и механизмы матричного синтеза (в том числе биосинтез белков), генетический код, что и обусловило возникновение на планете клеток живого вещества. Первое утверждение уже доказано экспериментально, а для второго и третьего - физиками, математиками, биологами и химиками предложен ряд моделей, некоторые из которых имеют косвенные экспериментальные подтверждения.
Независимо от того, каким путем появилась жизнь на нашей планете живое вещество в корне изменила ее внешний вид: на Земле возникла биосфера.
Третья фаза. Древняя биосфера. Эволюция прокариотического мира. Возникновение биологического круговорота веществ. Формирование кислородной атмосферы.
Эта фаза эволюции нашей планеты началась примерно 3,8-4 млрд. лет назад. Остатки первых живых организмов (их возраст составляет 3,8 млрд лет) дошли до нас в виде так называемых строматолитов - известняковых остатков сине-зеленых водорослей и актиномицетов, а также в виде осадочных пород; в которых слои двухвалентного железа чередуются со слоями окисленного трехвалентного, подобно тому, как это сейчас наблюдается в «микробных матах» на побережьях многих субтропических морей.
Первые живые организмы имели примитивное - прокариотическое строение, были анаэробами, то есть организмами, которые существуют в бескислородной среде. Они жили в морях, «прячась» на глубине от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, поскольку на планете еще не существовало защитного озонового слоя. Необходимые для жизни энергию и вещества первые жители Земли доставали, используя готовые органические соединения первичного бульона, т. е. были гетеротрофами. Такая «потребительская» стратегия жизни, основанная на использовании ограниченных запасов органических веществ, накопленных в течение длительной передбиологической истории, могла бы привести к полной переработке всего низкоэнтропийного и энергетически ценного материала в отходы и, в конце концов - к гибели всего живого.
Однако кризис не наступил, ведь среди огромного разнообразия способов добывания энергии и питательных веществ, которые «испытывались» в древнем мире прокариот, быстро появился принципиально новый тип питания - автотрофный. Организмы-автотрофы для построения своих клеток не использовали готовые органические вещества, а сами синтезировали их из неорганических - углекислого газа, воды, азотсодержащих и фосфорсодержащих соединений. Такие процессы требовали значительных энергетических затрат. Необходимую энергию автотрофы доставали или за счет окислительных реакций - в процессе хемосинтеза, либо в результате прямого улавливания и преобразования лучистой энергии Солнца - фотосинтеза.
Первые автотрофные организмы, видимо, были хемосинтезирующими и получали нужную энергию, окисляя серу в сероводороде до молекулярной серы, или двухвалентное железо до трехвалентного и т. п. Но настоящая революция в юной биосфере началась с появлением фотосинтезирующих бактерий - цианобактерий (сине-зеленых водорослей), которые «научились» использовать наиболее мощный и наиболее стабильный в планетарном масштабе источник энергии - солнечный свет.
С появлением автотрофов на планете замкнулся цикл биологического круговорота веществ, и на миллиарды лет отступила угроза энергетического и пищевого голода. Автотрофы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических, получили общее название - продуценты, а гетеротрофы, которые разлагают органические соединения до неорганических, - редуценты.
В то же время возникла еще одна группа организмов, которые использовали готовые органические вещества, разлагая их до минеральных, а трансформируя в другие органические вещества. Эту группу потребителей - трансформаторов готовой органики называют консументами.
Первыми консументами были бактерии, которые питались органикой погибших продуцентов (так называемый сапротрофный тип питания) или вели паразитический образ жизни внутри клеток продуцентов или консументов-сапротрофов. С тех пор эстафету жизни начинали автотрофи-продуценты, которые из углекислого газа и воды с помощью солнечного света или энергии окислительно-восстановительных реакций создавали молекулы простых сахаров. Далее сахара полимеризировались в полисахариды или трансформировались в аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты, глицерин и др., из которых образовывались белки, нуклеиновые кислоты, жиры и другие необходимые для клетки компоненты.
И, наконец, органическое вещество отмерших продуцентов и консументов потреблялась редуцентами. Древние редуценты, в отличие от консументов, выделяли во внешнюю среду ферменты (так называемые экзоферменты), разлагали сложные органические соединения на более простые, а затем поглощали эти простые соединения. Внутри клеток большую часть поглощенных простых органических соединений редуценты окисляли до минеральных веществ, получая необходимую энергию, а из остатков создавали нужные для себя сложные органические вещества.
Следовательно, живое вещество (биота) - продуценты, консументы и редуценты - образовала цепь питания (трофическая цепь), которая благодаря косной материи - минеральным соединениям - замкнулась в круг. С тех пор продуценты синтезировали органические вещества из неорганических, консументы их трансформировали, а редуценты разлагали до минеральных соединений, которые затем снова потреблялись продуцентами для процессов синтеза. Из потока веществ в этом кругу образовался биологический круговорот веществ (рис. 5. 1).
Геологический и биологический круговороты веществ вместе составили биогеохимический круговорот, соединив в нем одновременно огромную мощность первого и чрезвычайные скорость и активность второго. Биогеохимический круговорот «налаживался» примерно 1,5-2 млрд. лет, затем стабилизировался, существенно не изменяясь в течение более 2 млрд. лет - до сих пор. Появление фотосинтезирующих продуцентов, кроме всего прочего, имело одно важное следствие - на Земле сформировалась кислородная атмосфера, которая определила дальнейшие этапы эволюции планеты и биосферы.
Почти все первичные прокариотические организмы были анаэробами. Кислород, жизненно необходимый подавляющему большинству видов, которые существуют сегодня, для древних организмов был одним из сильнейших ядов. Чрезвычайно активный окислитель, свободный кислород, разрушал, дезактивировал, «сжигал» большинство ферментов древних бактерий-анаэробов, поэтому они получали энергию лишь за счет бескислородных и низкоэффективных процессов брожения и расщепления простых сахаров - путем анаэробного гликолиза. Однако именно кислород в процессе фотосинтеза выделяли первичные продуценты-фотоавтотрофы - сине-зеленые водоросли. Поскольку через высокую вулканическую активность планеты древние моря были очень теплыми, то лишь незначительное количество этого кислорода растворялось в воде Мирового океана.
Основная масса кислорода накапливалась в атмосфере, где в конце концов окисляла метан и аммиак в углекислый газ, свободный азот и его оксиды. С дождями углекислый азот и азотные соединения попадали в океан и там потреблялись продуцентами. Постепенно кислород заместил в атмосфере метан и аммиак. Часть кислорода под воздействием солнечного света и электрических разрядов в атмосфере превращалась в озон. Молекулы озона, концентрируясь в верхних слоях атмосферы, прикрыли поверхность планеты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца.
В настоящее время в Мировом океане среди бактерий возникли виды, способные сначала только защищаться от растворенного в воде кислорода, а в дальнейшем «научились» использовать его для окисления глюкозы и получения дополнительной энергии. На смену низкоэффективным процессам брожения и гликолиза пришел энергетически гораздо более выгодный процесс кислородного расщепления простых сахаров. Организмы получали энергию этим путем, и не только не травились кислородом, а наоборот, получили от него пользу. Такие организмы назвали аэробными. Поскольку слой озона защищал теперь клетки от ультрафиолетового излучения, аэробы начали колонизацию богатых кислородом поверхностных слоев Мирового океана и его мелководье - шельфа. Живое вещество заселило всю гидросферу.
Четвертая фаза. Возникновение эукариот. Заселение суши. Современное биоразнообразие органического мира.
Эта важная фаза в развитии нашей планеты и ее биосферы ознаменовалась возникновением существ принципиально нового типа - построенных из эукариотических клеток. Эукариотические клетки значительно сложнее прокариотических. Они дифференцированы на системы определенных органоидов (ядро, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, хлоропласты и т. п), способны к митозу и мейозу и половому процессу, могут питаться путем фагоцитоза и пиноцитоза (пиноцитоз - поглощение и внутриклеточное разрушение макромолекулярных соединений (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липопротеинов, белковых комплексов) и т. д. Благодаря способности к половому процессу эукариоты эволюционируют гораздо быстрее прокариот и имеют больший адаптивный потенциал, а значит, лучше приспосабливаются к изменениям условий существования.
Считают, что эукариотическая клетка возникла примерно 1,2 млрд. лет назад в результате серии симбиозов разных прокариотических клеток, одни из которых дали начало клетке-хозяину, другие - трансформировались в митохондрии и хлоропласты. Первые эукариоты были гетеротрофными одноклеточными организмами. Они, путем привлечения к своей клетке прокариотических фотоавтотрофов, положили начало эукариотическим одноклеточным водорослям. В дальнейшем от автотрофных и гетеротрофных эукариот отделилось несколько групп грибов. Кроме того, одноклеточные гетеротрофные прокариоты являются родоначальниками многоклеточных беспозвоночных животных.
За сравнительно короткое время - несколько десятков миллионов лет эукариоты «переоткрыли», например, многоклеточность, «открыли» тканевое строение, и около 430-415 млн. лет назад первые растения - потомки водорослей, а вслед за ними и разнообразные животные и грибы вышли на сушу, завершая колонизацию всей поверхности нашей планеты. С выходом живого вещества на сушу ускорились процессы выветривания горных пород.
С тех пор не только колебания температуры, дожди и ветры разрушали горные массивы, но и огромная армия растений, бактерий, грибов и лишайников измельчала, разрыхляли, растворяла минералы.
Консументы-животные, потребляя продуцентов, быстро переносили содержащиеся в органическом веществе элементы на значительные расстояния, редуценты высвобождали, раскладывали, переоткладывали органику консументов. Часть высвобожденных минеральных и полупереработанных органических веществ трансформировалась в гумус, образуя плодородные биокосные системы - почвы. То, что не возвращалось в биологический круговорот или не откладывалось в почве, смывалось дождями в реки и выносится в Мировой океан, где потреблялось, концентрировалось или переоткладывалось в виде осадочных пород обитателями гидросферы.
Тектонические перемещения земной коры медленно выносили осадочные породы на поверхность, делая накопленные в них вещества вновь доступными для живого вещества литосферы. По оценкам, в течение всей истории существования биосферы в биогеохимическом круговороте участвовало не менее 1,5 млрд. видов живых существ, подавляющее большинство которых возникла в течение четвертой фазы истории Земли. При этом одни виды постепенно, а иногда и внезапно, вымирали вследствие локальных или глобальных катаклизмов, или постепенно вытеснялись новыми, более приспособленными к данным условиям существования.
Через мутации, различные процессы, связанные с переносом генов и симбиозами, под действием естественного отбора виды менялись, порождая новые. Сегодня человеку известно более 1,7 млн. видов, которые существуют сейчас на нашей планете: около 30 тыс. видов прокариот, 450 тыс. видов растений, 100 тыс. видов грибов и 1 млн 200 тыс. видов животных (из них более 1 млн. видов - насекомые). Однако даже по самым осторожным оценкам, это составляет менее 10 % числа видов, которые действительно живут вместе с нами на Земле. Доля нашего вида «хомо сапиенс» - в общем генофонде планеты не превышает 0,00006 %.