Признаки й умови існування життя

Признаки й умови існування жизни

В.Ф.Попов, О. Н. Толстихин.

Жизнь, її походження та розвитку завжди, давніх часів хвилювали думку людини. П. Кемп і Ко. Армс (1988) намічають 7 ознак живого организма:

1. Живі організми характеризуються высокоупорядоченным будовою. Хімічні речовини, у тому числі складаються живі, організми складні, і мають рівнями організації перевищують такі в більшості речовин неживої (чи косной) природы.

2. Живі організми використовують енергію оточуючої їхнього середовища задля підтримання та посилення своїй високій упорядкованості. Більша частина з них безпосередньо чи опосередковано використовує сонячної енергії. Зелені рослини використовують цю енергію для синтезу поживних речовин, споживаних як самими рослинами, і гнітючому більшістю від інших організмів, які живуть Земле.

3. Живі організми активно реагують на стан довкілля і що відбуваються у ній зміни. Здатність реагувати на зовнішні роздратування — універсальне властивість всіх живих веществ.

4. Живі організми розвиваються. Зростання, наприклад, кристала і зростання органів будь-якого живої істоти принципово відмінні структурою, труднощі й різноманіттю властивостей цих органов.

5. Усе живе розмножується. Нові організми виникають тільки внаслідок розмноження інших так само организмов.

6. Кожному організму у тому, щоб вижити, розвиватись агресивно та розмножуватися, необхідна інформація, закладена у ньому самому, у його генетичному апараті, яка розщеплюється і передається від кожної індивідуума для її нащадкам. Генетичний матеріал визначає можливі межі розвитку організму, його структур, функцій і реакцію навколишню його среду.

7. Живі організми адаптовані до середовища їхнього життя. Вони самі й всі ці органи пристосовані свого способу жизни.

Каковы що умови цієї довкілля проживання, сприятливі возникновеию, збереженню та розвитку жизни?

Экология розглядає п’ять таких умов, сукупність визначає ці можливості (Мамедов і Суравегина, 1966).

1. Чимало кисню і вуглекислого газу. А. С. Монин (1977) зазначає, що з погляду критичний утримання вільного кисню у атмосфері, у якому організми переходять від анаеробного обміну речовин, до енергетично ефективнішого окислювання при подиху, становить близько однієї сотої кількості кисню у сучасній атмосфері. Таке його вміст у атмосфері Землі було досягнуто, мабуть, наприкінці венда, близько 600 млн. років тому. Відтоді у морській середовищі відбувається масовий вибух біологічної продуктивності і розмаїття організмів, проте, їх вихід на суходіл ще довгий час стримувався відсутністю озонового екрана атмосфери. Формування останнього відбулося близько 400 млн. років тому, при змісті кисню в приземному прошарку атмосфери порядку 10% від сучасного. З появою озонового екрана різко інтенсифікується освоєння континентів лісової рослинністю з її бурхливим фотосинтезом й у щодо стислі терміни, в кілька років зміст вільного кисню досягло сучасного рівня. Слід зазначити, що на даний час усіма рослинами світу продукується близько 100−150 млрд. т. кисню, приблизно рівних частках суші й у океанічних просторах. Майже весь він витрачається подих тварин, окислювання органічних залишків, вулканічних газів і гірничих порід. Вуглекислий газ спочатку потрапляв у повітря і гідросферу землі з земних надр, з продуктами дегазації мантії, та був — з вулканічними газами. Можна уявити каталітичну реакцію графіту із жовтою водою, яка відбувається при високих температурах: (3C+H2O ® CH4+2CO; C+H20 ® CO+H2; C+2H2O ® CO2 +H2) чи температурну дисоціацію первинних карбонатів CаCO3 ® CаO+CO2. Одночасно, видалення вуглекислого газу з атмосфери відбувалося й відбувається переважно з допомогою освіти карбонатного скелета морських організмів та накопичення грошових на морському дні карбонатних відкладень і органічного речовини растений.

2. Чимало рідкої води, недолік якої зустрічається землі лише Антарктиді, Гренландії, високогір'ях і екваторіальних пустелях. Історія формування земної гідросфери й досить цікава. У час освіти нашої планети з протопланетного хмари все елементи її майбутнього гідросфери, як і атмосфери, перебувають у складі твердих речовин (Монін, 1977): вода в гидроокислах, азот — в нитридах, кисень в окислах металів, вуглець — в графитах, карбидах і карбонатах. Виникнення гідросфери пов’язано вже з наступними выплавками базальтів, водяної пари та газів, у перших 0,5−1,5 млрд. років існування Землі, внаслідок прогрівання надр планети з допомогою гравітаційного стискування і розпаду радіоактивних ізотопів. Підтвердженням цього служать сучасні вулканічні гази, містять водяну пару у кількості не менш 70−80 вагових відсотків. Виявлення осадових утворень в найдавніших з відомих гірських порід Землі свідчить про дуже ранньому віці її гидросферы.

3. Певний інтервал сприятливих температур: дуже низьких для перебігу біохімічних реакцій з участю ферментів не надто високих, не понад тисячу ° З, вище яких білок свертываются.

4. Необхідний мінімум мінеральних речовин, у почвенном шарі, доступних для освоєння мікроорганізмами і растениями.

5. Обмеження солоності середовища: при концентрації солей приблизно 10 разів більше ніж морська вода, та її солоність становить середньому 35 г/кг, життя воді зникає, підземні ж води позбавлені життя за їх мінералізації понад 270 г/л. До цим п’яти умовам необхідно добавить:

6. Відсутність забруднюючих речовин, що за своїми властивостями і концентрації перевищують допустимі для біосферних об'єктів рівні.

Таковы, міняються під впливом людини, необхідні умови існування живого речовини Землі.

Начало життя і еволюція живого вещества

Донаучные уявлення йдуть у далеке минуле, і пов’язані із тим божественного (креационизм — creatio «створення») початку всього сущого, час якої навіть намагалися обчислити. Так було в 1650 року архієпископ Ашер з Ірландії обчислив, що Бог створив світ і людину о 9-й годині ранку 23 жовтня 4004 року по нашої ери. Як це діялося, розповідає библия.

«В початку створив Бог небо і землю. Але земля була безвидна і порожня, і пітьма над бездною; і Дух Божий носився над водою…» (Быт.1;1,2).

Там ж высвечена ідея про сталості і спадкових ознаках всіх живих організмів: «І сказав Бог: так произрастит земля зелень, траву сіючи насіння [по роду і з подобою її, і] дерево плодовите, яке приносить у зв’язку зі своєму плід, у якому насіння його за землі. І стало так."(Быт.1.11) Ця ідея, але з урахуванням статевого розмноження, відбито у Притчі про Ноєвому Ковчегу.

Нечто подібне утверджується й у різних сурах Корану. Ось зразки таких текстів:

«Поистине, Господь ваш — Аллах, створений небесне землю о шостій днів, і потім утвердився на троні. Він закриває вночі день, який безперестану з ним движется… И сонце і місяць і зірки, підлеглі його влади. Еге ж! Йому належить й створення і міська влада. Благословенним є Аллах, Господь світів!» (7:54/52).

«Аллах — той, хто спорудив небеса без опор, що ви бачили б, потім утвердився на троні й підпорядкувала сонце і місяць: все тече до певної межі. Він управляє (Своїм) справою, встановлює ясно знаки, — то, можливо ви упевнитеся в зустрічі з вашим Господом! (13:2).

Он — той, хто розпростер землі і влаштував у ньому міцно які стоять (гори) і річки й з будь-яких плодів влаштував там пари вдвох. Він закриває вночі день. Воістину, в цьому — знаки для таких людей, котрі вважають (13:3).

Теория спонтанного зародження життя, як альтернативи креаціонізму перегукується з древньому Вавилону, Єгипту, Криту, Греції. Відповідно до поглядам натурфілософів того часу деякі частки речовини, з тих, що утворюють весь світ, містять якесь «активне початок» яке за певних умов може створити живий організм. Аристотель думав, що активне початок є у оплодотворенном яйці, сонячнім світі, гниючому м’ясі. У Демокрита початок життя був у мулі, у Фалеса — у питній воді, у Анаксагора — повітря.

Научный пошук зародження життя. Якщо від Божественного Почала, загадка зародження життя ще до кінця не розгадана. Біологічні факти свідчать, що тепер живе виникає тільки від живого. В. И. Вернадский посилаючись на можливість італійського біолога Франческо Реди, постулировавшего в 1688 року, що це живе може відбуватися лише від живого, однозначно вказує, що:

Никогда немає за умов зародження живого від мертвого (зверніть увагу до точність викладу думки. Не категоричне «неспроможна бути », як тепер нерідко з додаванням, «бо ні то, можливо ніколи », саме будь-коли спостерігалося що ні виключає, у принципі, ймовірність такого ходу події).

В геологічної історії немає епох відсутності життя.

Современное живе речовина генетично родинно всім минулим организмам.

И хоча у найдавніших архейских гірських породах вже сьогодні існують ознаки життя, немає свідчень її одномоментного зародження.

Но історія формування Землі був період, який знайшов відбитку в геологічної літописі, званий В.І. Вернадським азойным періодом. Період, належить до космічної історії Землі, як частини Сонячної Системи. У відношенні цього часу В. И. Вернадский свідчить про такі можливості: «Не знаючи науково цього минулого, ми можемо науково вирішити питання генезисі у ньому життя, коли він стався у космічні періоди історії Землі. Іншого часу цього немає, оскільки у геологічних часи зародження життя був ». І далі, «Визнаючи біогенез, відповідно до наукового спостереженню, за єдину форму зародження живого, неминуче доводиться допустити, що почала життя жінок у тому космосі, який ми бачимо, був, бо було початку цього космосу. Життя вічна остільки, оскільки вічний космос, і передавалася завжди биогенезом. Те, що правильне для десятків і мільйонів років, минулих від архейської ери донині, правильно, і для незліченної часоплину космічних періодів історії Землі. Правильно й у усього Всесвіту. «Отже » …Залишаються три можливості:

жизнь створилася Землі при космічних стадіях її історії за умов, не повторюваних в пізніші геологічні епохи;

жизнь панувала Землі й у космічні епохи її колишнього, вона споконвічна;

жизнь, споконвічна у Всесвіті, стала нової Землі, її зародки приносилися у ній ззовні постійно, але зміцнилися Землі буде лише тоді, коли Землі виявилися сприятливі при цьому можливості". Цей механізм привнесення життя на грішну землю відомий як і пропозиція панспермии.

Иная думка, висунута і розроблена, зокрема, академіком А. И. Опариным вам відома з шкільного курсу біології. Вона у цьому, що первинне живе речовина все ж утворилася з неживого в особливо сприятливих при цьому умовах дна мілководних теплих морів катархея, води яких були багаті складними органічними речовинами неорганічної походження. Там Могло розпочатися освіту подвійних сахарофосфатных спіральних ниток высокополимерных нуклеїнових кислот з закріпленими ними підставами, службовцями «кодами» для подальшого синтезу білків. Ці нитки, при деяких зовнішніх умов могли розгортатися в одинарні спіралі та синтезувати з кожної їх відсутню другу спіраль, тобто породжувати пару масі собі подібних, передаючи їм інформацію, закладену в підставах. Такі полімери, щоб забезпечити досить довгий збереження і відтворення вже так можна трактувати в ролі первинних організмів. Їх розвиток, своєю чергою, виключило умова подальшого самозародження життя. Енергетичними джерелами подібного процесу могли служити грозові розряди, енергія діючих вулканів чи, можливо — ультрафіолетового проміння не стримуваного озоновим екраном.

Подобные умови і ефекти, схожі на перетворення природних неорганічних хімічних сполук, у органічні, виявили гарячих газах курильського вулкана Алаид, в гидротермальных розчинах джерел Камчатки і Курильських островів, змодельовані в лабораторних умовах. Складні органічні речовини, до амінокислот, і синезеленых водрослей виявлено у низці кам’яних метеоритів, зокрема, про углистых хондритах.

Наиболее давні рештки життєдіяльності організмів, знайдені у Трансваалі в породах, вік яких визначається 3,1−3,4 млрд. років (нагадаємо. що вік планети Земля становить близько 4,5 млрд. років.) є мікроскопічні ізольовані палички. довжиною 0,45−0,7 км і діаметрів 0,18−0,32 км, мають двошарові оболонки завтовшки 0,015 км. Саме там виявлено нитеподобные освіти, і навіть численні кулевидні, дисковидные і багатокутні оболонки мікроскопічних водоростей. Палеонтологічні дані дозволяють, проте, думати, що з будь-яких причинах освіти життя, її розвиток полягає у безупинному зміні, эволюционировании живих організмів. Відповідно до теорії еволюції сучасні організми виникли з більш древніх форм життя, успадкувавши від нього ряд ознак і зазнали різні модифікації.

Генетические основи еволюції. Будь-який організм містить у собі інформаційний запас розвитку, що визначається які мають ньому генетичним матеріалом, успадкованим від організмів попереднього покоління. Одиницями такого генетичного матеріалу (та інформації) є гени. Проте гени можуть нести як подібні риси, а й відмінності, викликані спадковими зміною генетичного матеріалу, званим мутаціями. Мутації можуть, своєю чергою, викликатися помилками при копіюванні генетичного матеріалу, виникати внаслідок хімічного впливу чи випромінювання. Вони випадкові, дуже рідкісні (тільки в кількох особин одна на 100 000) в більшості випадків несприятливі для свого носителя.

Помимо мутаційної, мінливість також виникає й унаслідок змішування генів при статевому розмноженні, бо кожен нащадок отримує половину генів від кожного із батьків. Загальна сума всіх генів, наявних проблем даної популяції становить її генофонд.

Можно оцінити, скільки ж разів зустрічається той чи інший ген у цій популяції і визначити частоту його народження, наприклад, у першому та другому поколінні. Різниця покаже нам зміни у генетичному фонді, тобто еволюцію, яка відбувається в популяції. Під популяцією в екології розуміється сукупність організмів жодного виду, у тому чи іншою мірою ізольовані від інших так само сукупностей, здатна довго існувати на території, самовоспроизводиться і змінюватися внаслідок переважного розмноження тих чи інших груп які входять у її складу особин. Отже, еволюція популяції є зміна частоти народження однієї чи кількох генів у даної популяції, від покоління до покоління. Эволюционирующая компонента тобто компонента, постійно змінювана у часі, визначає популяцію, а чи не окремий, входить у неї організм. Проте, накопичення змін частоти деяких генів у генофонді на протязі багатьох поколінь можуть призвести до різких змін й у популяции.

Находки організмів, нині не існуючих Землі, переконували у цьому, що у час Землю заселяли різні їхні види. Геолог Чарльз Лейаль опублікував 1830 р. перший тому «Підстави геології», у якому доводив поступовість геологічного розвитку Земли.

В 1809 р. Жан Батіст де Ламарк висунув ідею, що організми протягом усього свого життя можуть купувати ознаки, що б їх пристосованість до середовища проживання, ці ознаки можуть передавати своїм нащадкам. Суть цієї теорії, що отримала назву ламаркизм, найчастіше ілюструють примором з шиєю жирафи. Оскільки жирафам постійно доводилося витягати шию, щоб дотягтися до листя на деревах, розмірковував Ламарк, їх шиї витягалися і вони передавали таку подовжену шию своїм нащадкам.

Однако невдовзі з’явилася революційна теорія еволюції шляхом природного відбору висунута Чарльзом Дарвиным і Альфредом Расселом Уоллесом.

Примечательно, що з кілька днів того, як Ч. Дарвін готувався передати свій доповідь в видавництво, Альфред Рассел Уоллес надіслав йому свій нарис, присвячений питанням еволюції. Тим більше що ідеї, які стосуються еволюції, були ідентичні і Лейаль наполіг у тому, щоб він і той матеріали були опубліковані спільно. Відповідно, у 1858 р. ними і було висунуто теорія еволюції на засіданні лондонського Линеевского суспільства. На 1858 р. була опублікована монографія Ч. Дарвіна «Походження видів» де було описана еволюція з урахуванням механізму природного відбору. Книжка була ілюстрована численними прикладами й викликала гарячі суперечки, бо суперечила біблійним положенням про походження видів тварин і стверджувала, що еволюція може відбуватися і втручання людини чи божественного початку.

В ролі класичного прикладу природного добору, і перетворення виду, того що відбувається на популяційному рівні, було розглянуто зміна кольору метелики березової п’ядака північ від Англії результаті розвитку там промислового виробництва. Біологи зауважили те, що метелики сірого кольору за останні 100 років стали порівняно рідкість й були заміщені метеликами чорного кольору Особливо це були поблизу великих промислових міст. Причина такого усунення кольору була може бути пов’язані з загибеллю ясно-сірих лишайників і почорнінням стовбурів дерев від кіптяви, образующейся під час спалювання вугілля. Білі метелики були кращими видно на темних стовбурах дерев й у першу чергу ставали жертвами птиц.

Был виконано класичний експеримент — вирощено до лабораторій і позначений велике кількість чорних і світлих метеликів, що були випущені за грати в забрудненій і незабрудненої місцевості. Відсоток виловлених чорних метеликів був удвічі більше в забрудненій місцевості, ніж незабрудненої. З іншого боку, в незабрудненої місцевості птахи виловили з участю спостерігачів чорних метеликів ще більше, ніж світлих. Отже, в забрудненій місцевості птахи поїдають більшому відсотку метеликів, містять ген світлої забарвлення і більший шанс вижити до статевої зрілості й залишити потомство те що метеликам, несучим ген сірої окраски.

Надобно помітити, що став саме лишайники, отримують матеріал для побудови своїх тканин безпосередньо з повітря, за його забруднення гинуть насамперед. У цьому вся відношенні лишайники є чудовими індикаторами стану повітряного середовища в багаторічному разрезе.

Случайность в генетичному відборі може мати часом вирішальне значення. Випадкові мутації, які можуть виникати внаслідок генетичної помилки чи завдяки якому то односпрямованому впливу, наприклад фізичному чи хімічному на генетичний апарат окремих особин можуть призвести до стійкого їх изменению.

Модель поступової еволюції не входить у наявні палеонтологічні матеріали, зокрема подібність багатьох дуже древніх організмів з сучасними. Здавалося б, вони, ці організми, мала б змінитися істотніше. І навпаки, за кілька тисяч літ з’являлися нові види. У цьому підставі було розроблена модель переривчастої еволюції, совмещавшая у собі можливість повільного еволюційного розвитку з революційним взрывным.

Биологическое розмаїтість

Совокупность всіх різновидів живих істот Землі називають біологічним розмаїттям чи биоразнообразием, яке почало виникати з зародженням життя близько чотирьох млрд. років як розв’язано. Неможливо підрахувати як усієї видів виникало і зникало на Землі. Сьогодні у науці описано близько двох млн. видів звірів, більш 1,5 млн. комах, приблизно 0,5 млн. видів рослин, понад 100 тис. видів грибів і 40 тис. видів найпростіших. Тільки лісової зони Якутії налічується 1891 вид судинних рослин, 300 видів мохів, більш 500 видів лишайників, більш 250 видів наземних позвоночных.

Количество описаних видів збільшується, так, наприклад, в 1993 р. у В'єтнамі виявили нового вигляду антилопи. Це велике тварина. Поповнення біорізноманіття відбувається переважно з допомогою комах, щороку відкривають до 2 тис. нових видів. Поповнюються новими видами списки риб, хробаків, грибів. Більшість фахівців схиляється до цифрі 5−6 млн видів. Є географічні закономірності видового розмаїття, наприклад, для Росії воно поступово підвищується з півночі на південь. Самих великих для суші величин видове розмаїтість сягає в тропічних дощових лісах.

С 1600 року у оцінці учених за 400 років безповоротно зникли 83 виду ссавців, 113 видів птахів, 21 вид рептилій, 23 виду риб і 384 виду вищих рослин. Цей сумний список неповний, адже чимало тварини рослини зникли колись, ніж було виявлено вченими. Наприкінці сучасності планета втрачає одна частка хребетних тварин щорічно. Існує Червона книга Міжнародного союзу охорони навколишнього середовища і Червоні книжки окремих держав і окремих районів і регіонів. Нині під загрозою зникнення перебуває майже 20 тисяч видів рослин, 320 видів риб, 48 амфібій, 1355 видів рептилій, 924 видів птахів і 414 видів ссавців. Зникнення видів порушує тонкий природний баланс, який складався мільйони. Втрата виду веде до прихованої ланцюжку негативних наслідків, завдяки якому екосистеми найчастіше стають нестійкими. Цей процес відбувається може бути небезпечним як природі, а й людства в целом.

Основные екологічні проблемы

По ходу курсу ми познайомимося з сучасними екологічними проблемами, які у перерахування Н. Ф. Реймерса з уточненнями і додаваннями, видаються следующими:

1. Зміна клімату Землі внаслідок природних геологічних процесів, посилених тепличним ефектом, викликуваним змінами оптичних властивостей атмосфери викидами у ній переважно ЗІ, СО2, інших газов;

2. Засмічування навколоземного космічного простору (ОКП), наслідки якого остаточно доки осмислені, окрім реальну загрозу космічним апаратам, включаючи супутники зв’язку, локації землі і інші, широко які використовуються у сприйнятті сучасних системах взаємодії між людьми, державами і правительствами;

3. Скорочення потужності стратосферного озонового екрана із заснуванням так званих «озонових дір», знижують захисні можливості атмосфери проти надходження до поверхні Землі небезпечну живих організмів жорсткої короткохвильовою ультрафіолетової радиации;

4. Хімічне забруднення атмосфери речовинами, які сприяють освіті кислотних опадів, фотохімічного смогу та інших сполук, небезпечні біосферних об'єктів, включаючи чоловіки й створюваних ним штучних объектов;

5. Забруднення океану та зміна властивостей океанічних вод з допомогою нафтопродуктів, насичення їх вуглекислим газом атмосфери, своєю чергою забрудненій автотранспортом і теплоэнергетикой, поховання в океанічних водах високотоксичних хімічних та радіоактивних речовин, надходження забруднень з річковим стоком, порушення водного балансу прибережних територій у зв’язку з регулювання рек;

6. Виснаження і забруднення всіх видів джерел постачання та вод суши;

7. Радіоактивне забруднення окремих ділянок та регіонів з тенденцією його розповзання поверхнею Земли;

8. Забруднення грунтів внаслідок випадання забруднених опадів (наприклад — кислотні дощі), неоптимального використання пестицидів і мінеральних удобрений;

9. Зміна геохімії ландшафтів, у зв’язку з теплоэнергетикой, перерозподілом елементів між надрами і поверхнею Землі внаслідок гірничо-металургійного переділу (наприклад концентрація важких металів) чи вилучення на поверхню аномальних за складом, високомінералізованих підземних вод і рассолов;

10. Продовжує нагромадження лежить на поверхні Землі побутового сміття і різного роду твердих і рідких отходов;

11. Порушення глобального та регіонального екологічного рівноваги, співвідношення екологічних компонентів у прибережній частині суші і моря;

12. Триваюче, а місцями — посилення спустелення планети, поглиблення процесу опустынивания;

13. Скорочення площі тропічних лісів і північної тайги, цих основні джерела підтримки кисневого балансу планеты;

14. Звільнення внаслідок всіх вищевказаних процесів екологічних ніш і заповнення ними іншими, видами;

15. Абсолютна перенаселення Землі та відносне демографічний переуплотнение окремих регіонів, крайня диференціація бідності та богатства;

16. Погіршення середовища жизнеобитания в переуплотненных найбільших містах і мегаполисах;

17. Вичерпання багатьох родовищ мінерального сировини й поступовий перехід від багатих до дедалі бідним рудам;

18.Усиление соціальної нестабільності, як слідства дедалі більшої диференціації багатою і бідної частини населення багатьох країн, зростання рівня озброєності їх населення, криміналізації, природних екологічних катаклизмов.

19. Зниження иммуного статусу стану здоров’я населення багатьох країн світу, у Росії, багаторазове повторення епідемій, мають дедалі більше масовий і важкий по наслідків характер.

Вот далеко неповний коло проблем, у вирішенні кожної у тому числі фахівець може знайти місце і йдеться.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.