7. Схема еволюції біосфери

Довготермінова еволюція БС проходила під впливом алотигенних (зовнішніх) сил, таких як геологічні і кліматичні зміни, а також аутигенних (внутрішніх) процесів, що обумовлено активністю живих компонентів. За різними джерелами вік БС коливається від 4,25 до 3,5-3 млрд. років.

До появи організмів і кисню у атмосфері Землі, вона була схожа на інші планети Сонячної системи. Якщо припустити, що склад атмосфери формувався в добіосферний період внаслідок вихолодження розжареної земної оболонки, то він повинен бути схожий з продуктами вулканічної діяльності (80 % Н₂О, 10 % СО₂, 5-7 % H₂S, 0,5-1 % H₂, N₂ та CO, сліди СH₄, HCl, інертні гази). За іншою схемою вміст CH₄ повинен бути значно вищим. Безперечним є те, що серед компонентів атмосфери не було вільного О₂. У складі атмосфери були наявними гази, отруйні для більшості організмів. Через відсутність кисню не існувало озонового екрана, який захищає живі організми від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.

Першими живими організмами були дріжджоподібні анаеробні мікроорганізми, які отримували необхідну для дихання енергію шляхом бродіння. Оскільки бродіння менш ефективне, ніж кисневе дихання, то примітивне життя не могло еволюціонувати далі одноклітинної стадії прокаріотів. Поступове збільшення у воді кількості кисню за рахунок життєдіяльності організмів та його дифузія в атмосферу близько 2 млрд. років тому (в протерозої) викликали істотні зміни в хімічному складі БС і зробили можливим утворення й розвиток еукаріотів. Це, в свою чергу, призвело до еволюції більш великих і більш складних біосистем. В міру того, як зростав вміст кисню в атмосфері, озоновий шар ставав більш потужним і здатним екранувати ультрафіолетове випромінювання. Життя тепер могло розвиватися в приповерхневих частинах водоймищ. Далі виникло „позеленіння” суші. Протягом порівняно короткого часу (590 млн. років), тобто в палеозойську, мезозойську і кайнозойську ери, життя поширилось не тільки на морські, але й на континентальні ландшафти.

В девонському періоді (близько 410 млн. років тому) вміст О₂ в атмосфері досяг рівня, близького до сучасного. У кам’яновугільному періоді (350 млн. років тому) відбулось деяке зниження вмісту О₂ й збільшення вмісту СО₂, що сприяло „парниковому ефекту”, а наприкінці кам’яновугільного періоду концентрація CO₂ дещо знизилась, що супроводжувалось зледенінням. Деякі дослідники вважають, що після цього відношення О₂/СО₂ істотно не змінилося й відбиває стан, який можна назвати коливним стаціонарним. Однак антропогенне забруднення атмосфери може зробити цей стан „нестаціонарним”.

Критичні для історії БС рівні вмісту кисню називаються „точками Пастера”: 1) досягнення О₂ в атмосфері 1 % від сучасного вмісту, коли стало можливе аеробне життя (архей, 3,5 млрд. років тому); 2) точка формування озоносфери - досягнення кількості О₂ в атмосфері 10 % від сучасного (архей - кембрій, 3 - 2,6 млрд. років тому); 3) видимо, доцільно говорити і про третю точку, яка відповідає приблизно сучасному вмісту О₂ (близько 20 %), коли стало можливе життя на суші (девон, 0,41 млрд. років тому).