33.Взаимосвязь организмов и условий среды в общей эволюции биосферы

Поскольку между живыми организмами и внешней средой, как в настоящем, так и в прошлом происходил обмен веществ, то естественно, что существенные изменения с обеих сторон выражались в общей поступательной эволюции биосферы.

Б.Л. Личков с начала кембрийского периода он выделил 6 геологических циклов и соответственно волн жизни. Их средняя продолжительность составляла 60 — 70 млн. лет. Каждый цикл разделяется на три фазы: ледниковую, умеренную и ксенотермическую.

Ледниковая фаза оказывается революционнотворческой. Она сравнительно короткая.

Умеренная фаза – фаза относительного покоя, по времени наиболее длительная.

Ксеротермическая или ксерофитная – наиболее напряженная, характеризуется вымиранием мира животных и сокращением растительного покрова за относительно короткое время. В эпохи засухи вымирали менее пластичные формы, более пластичные выдвигались на первые места.

Воздействовать на живые организмы и характер их эволюции могли процессы горообразования, вулканической деятельности, перемещение материков, крупные трансгрессии и регрессии, изменение рельефа суши и климата.

По мнению М.И. Будыко, ведущим фактором в эволюции биосферы является круговорот углерода. В течение фанерозоя было пять значительных максимумов вулканической деятельности, определяющих поступление СО₂ в атмосферу планеты. Однако СО₂ поглощался зелеными растениями при фотосинтезе и, естественно, при этом происходило возникновение свободного кислорода в повышенных количествах. М.И. Будыко отмечает, что распространение рептилий зависело от количества кислорода в атмосфере, от распространения первых аридных областей на континентах.

В химическом отношении общую эволюцию биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех главных этапов: восстановительного, слабо-окислительного и окислительного.

Первый этап — восстановительный, начался в космических условиях при остывании солнечной туманности и завершился на Земле возникновением первой гетеротрофной биосферы, лишенной свободного кислорода. На этом этапе происходили каталитические и радиохимические реакции синтеза сложных углеродных соединений, давших начало жизни на Земле. Важнейшим шагом в возникновении первых форм жизни было образование ДНК и РНК — подобных макромолекул, обладающих свойствами, которые встречаются у генов. Возникла способность направленного синтеза белков и других органических соединений, а также способность репликации. Для этого нужна была пища как источник энергии. Накопление этой пищи в виде соединений углерода произошло в предшествующий период космической химической эволюции. Существенную роль в развитии первых жизненных систем играла повышенная радиоактивность земного материала в целом. На данном этапе жизненные системы, еще не освоив механизм фотосинтеза, нуждались в источниках энергии. Период существования гетеротрофной, чисто восстановительной биосферы, вероятно, был коротким, поскольку запасы пищи в виде органических соединений были быстро израсходованы гетеротрофными организмами.

Второй этап — слабоокислительный — начался с появления фотосинтеза, косвенные следы которого мы встречаем в геологических формациях возрастом 3800—4000 млн. лет. Он продолжался в интервале 4000—1800 млн. лет тому назад. Характеризовался усиленной миграцией железа в различных окислительно-восстановительных условиях и накоплением полосчатых железистых формаций докембрия. Среди организмов безраздельно господствовали прокариоты. Свободный кислород мало или вовсе не накоплялся в атмосфере планеты, состоящей преимущественно из СО₂. Для этого этапа характерны золотоносные конгломераты, в которых имеются кластические окатанные зерна пирита и уранинита без признаков окисления.

Третий этап развития биосферы — окислительный — знаменовался существованием фотоавтотрофной биосферы. Заметный рост содержания свободного кислорода в атмосфере и гидросфере, начавшийся в позднем докембрии, способствовал появлению эукариотов, и в частности животных, которым он был необходим для дыхания. По мнению Б.С. Соколова, многоклеточные растения и животные появились почти одновременно 1350 млн. лет тому назад. В общем в истории окисленной биосферы произошли следующие важнейшие события:

1. Появление организмов с аэробным дыханием и связанная с этим клеточная организация живых существ и в дальнейшем полового размножения.

2. Переход от господства прокариотов к господству эукариотов. От времени появления эукариотов происходит все более ускоряющийся процесс совершенствования видов и быстрый рост их разнообразия.

3. Приобретение животными твердой части тела — биоминерализация — охватила морских животных как беспозвоночных, так и позвоночных.

4. Выход растительности на поверхность континентов привел к резкому увеличению биомассы живого вещества, возрастанию интенсивности фотосинтеза и количества свободного кислорода в атмосфере, что послужило основанием для выхода на сушу животных.

5. Завершающим звеном третьего этапа эволюции биосферы в конце кайнозойской эры было быстрое развитие гоминид и появление человека, кардинально перестроившего в ходе времени конструкцию всей земной биосферы