Світ живого

МИР ЖИВОГО.

1. Особливості живих систем..

1.1. Істотні риси живих систем.

Жизнь Землі надзвичайно різноманітна. Вона представлена ядерними і доядерными однеі многоклеточными істотами. Найбагатший світ багатоклітинних істот представлений трьома царствами — грибами, рослинами і тваринами. Кожна з цих царств своєю чергою представлено різноманітними типами, класами, загонами, сімействами, пологами, видами, популяціями і особами. Всі ці таксоны результат історичного розвитку світу живого, його еволюції. Кількість видів нинішніх рослин сягає більш 500 тис., їх квіткових приблизно 300 000 видів. Царство тварин щонайменше різноманітно, ніж царство рослин, а, по числу видів тварини перевершують рослини. Описано близько 1 200 000 видів звірів (їх близько 900 000 видів — членистоногих, 110 000 — молюсків, 42 000 — хордовых животных).

Но світ живого ще має і структурно-инвариантный аспект: живе має молекулярної, клітинної, тканинної й інший структурностью. Переважна більшість сьогодення організмів (крім вірусів і фагов) складається з клітин. По ознакою клітинного будівлі будь-які живі організми діляться на доклеточные і клітинні. Неклеточные форми життя — віруси (відкриті 1892 р. російським мікробіологом Д.І. Іванівським) і фаги. Віруси займають проміжне місце між жвавий і неживим. Вони складаються з білкових молекул і нуклеїнових кислот; немає власного обміну речовин; поза організмом чи клітини де вони виявляють ознак життя. Усі клітинні поділяються чотирма царства: безъядерные (бактерії, цианеи), рослини (багрянки, справжні водорості, вищі рослини), гриби (нижчі та вищі) і, нарешті, тварини (найпростіші і багатоклітинні). Безъядерные, певне, ставляться до древнім формам життя на Землі. З іншого боку, є безліч співтовариств різною складності, які включають як особин жодного виду, і особин, які належать до різним видам.

Биология сучасності поглибила розуміння істотних чорт живого, розкрила молекулярні основи життя. У основі сучасної біологічної картини світу лежить уявлення у тому, що живого — це грандіозна Система високоорганізованих систем. Будь-яка система (й у неорганічної й у органічної природі) складається з елементів (компонентів) і перетинів поміж ними (структури), які об'єднують цю сукупність елементів у єдине ціле. Біологічним системам властиві специфічні елементи й особливі типи перетинів поміж ними.

Сначала про елементи і компонентах біологічних систем. У що така елементах і компонентах виражена дискретна складова живого. Живі об'єкти, системи у природі щодо відокремлені друг від друга (особини, популяції, види). Будь-яка особина багатоклітинного тваринного складається з клітин. А будь-яка клітина і одноклітинні істоти — з певних органел. Органели утворюються дискретними, зазвичай высокомолекулярными, органічними речовинами. І, крім того, серед живих систем немає двох однакових особин, популяцій і видов.

В той час складна організація немислима без цілісності. Цілісність породжується структурою системи, типом перетинів поміж її елементами. Цілісність біологічними систем якісно відрізняється від цілісності неживого, і тим, що цілісність живого підтримується у процесі развития.

Кроме того, всім живим системам властиві такі суттєві риси:

o обмін речовин,.

o рухливість,.

o подразливість,.

o зростання,.

o розмноження,.

o пристосовуваність.

Каждое з цих властивостей порізно може зустрічатися й у неживої природі й тому саме не може розглядатися як специфічне для живого. Але всі всі разом вони будь-коли характеризують об'єкти неживої природи. Разом вони властиві лише світу живої і у своїй єдності є критеріями, котрі відрізняють живе від неживого.

Живые системи — відкриті системи, вони постійно обмінюються речовинами і енергією з середовищем. Їх характерна негативна ентропія (збільшення упорядкованості), дедалі більша у процесі органічної еволюції. Живим системах дуже яскраво проявляється спроможність до самоорганізації материи.

Современная молекулярної біології показала разюче єдність живої матерії всіх рівнях його розвитку — від найпростішого мікроорганізму до вищого ссавця. З’ясувалося, що дві основні класу молекул, взаємодія яких визначає те, що ми називаємо життям. Це — нуклеїнові кислоти і білки. Взяті разом, які й утворюють основу живого.

Живой організм — це множинна система хімічних процесів, у ході відбувається постійне руйнація молекулярних органічних структур та його відтворення. Основою відтворення є синтез білків. Цей синтез відбувається, а клітинах організму з допомогою нуклеїнових кислот — ДНК і РНК. Бєлки — це дуже складні макромолекули, структурними елементами яких є амінокислоти. Структура білка задається послідовністю їхнім виокремленням його амінокислот. Причому, характеризуєтся тим, що зі ста відомих у органічної хімії амінокислот освіти білків всіх організмів використовується тільки 20 можна амінокислот. Чому ця двадцятка амінокислот, а чи не будь-які інші, синтезує білки нашого органічного світу, досі не ясно.

Нуклеиновые кислоти мають простіший структурою. Вони утворюють довгі полімерні цєі, ланками яких виступають нуклеотиди — сполуки азотистого підстави, цукру й залишку фосфорної кислоти. У ДНК підставами служать аденін, гуанін, цитозин і тимин. Ці азотисті підстави приєднуються до цукру за одним на підприємства різної послідовності. Аденін і гуанін є пуринами, а цитозин, тимин і урацил — пирамидинами. У РНК тимин замінений урацилом, а цукор дезоксирибоза в ДНК — рибозой в РНК.

1.2.Основные рівні організації живого

Системно-структурные рівні організації різноманітних форм живого досить численні. У тому числі: молекулярний, клітинний, тканинної, органний, онтогенетический, популяційний, видовий, биогеоценотический, біосферний. Може бути виділено та інші рівні.

Но в усьому такому різноманітті рівнів планується виділити деякі, основні рівні. Критерієм виділення основних рівнів має бути виступають специфічні дискретні структури та фундаментальні біологічні взаємодії. З таких критеріїв досить чітко виділяються:

o молекулярно-генетичний,.

o онтогенетический,.

o популяционно-видовой,.

o биогеоценотический рівні організації живого.

1.2.1.Молекулярно-генетический уровень

Знание закономірностей молекулярно-генетичного рівня організації живого — необхідна передумова для чіткого розуміння життєвих явищ, що відбуваються усім інших рівнях організації життя. У ХХІ столітті розвиток хромосомної теорії спадковості, аналіз мутаційного процесу, вивчення будівлі хромосом, фагов і вірусів, розвиток молекулярної біології, біохімії дозволило розкрити основні риси організації елементарних генетичних структур і що з ними явищ.

Выяснено, основні структури в таких межах несуть у собі коди спадкової інформації, переданої від покоління до поколінню. Ці структури представлені молекулами ДНК (дезоксирибинуклеиновой кислотою), диференційованими за довжиною на елементи коду — триплеты азотистих підстав, їхнім виокремленням гени. Гени в таких межах організації життя представляють елементарні одиниці. Основними елементарними явищами, пов’язані з генами, вважатимуться здатність їх до конвариантной редуплікації, до локальних структурних змін (мутацій) і можливість передавати що зберігається у яких інформацію внутриклеточным управляючим системам.

Каждая молекула ДНК є дві спарені нитки, закручені у спіралі. Кожна з цих ниток сполучається з інший водневими зв’язками; причому, кожна гілка таких зв’язків попарно з'єднує або аденін ланцюжка з тиміном інший, або гуанін із цитозином. Конвариантная редуплікація (самовідтворення з змінами) іде за рахунок матричному принципу шляхом розриву водневих зв’язків подвійної спіралі ДНК з участю ферменту ДНК-полимеразы. Потім кожна гілка ниток у своїй поверхні будує собі відповідну нитку, після чого нові нитки комплементарно з'єднуються між собою. Пиримидиновые і пуриновые підстави комплементарных ниток «зшиваються» між собою ДНК-полимеразой. Цей процес відбувається здійснюється нас дуже швидко. Так, на самосборку ДНК кишкової палички, яка перебуває з майже 40 тис. пар нуклеотидів, потрібно 100 секунд.

В синтезі білків важлива роль належить ще й РНК. Синтез білка відбувається у особливих областях клітини — рибосомах. Рибосоми іноді образно називають «фабриками білка». Існує по вкрай мері три типу РНК:

1) высокомолекулярная РНК, локализующаяся в рибосомах;

2) інформаційна — РНК, що настає в ядрі клітини;

3) транспортна — РНК.

В ядрі генетичного коду переноситься з молекул ДНК на молекулу інформаційної - РНК. Генетична інформацію про послідовності і характері синтезу білка переноситься з ядра молекулами інформаційної - РНК в цитоплазму до рибосомам де він бере участь у синтезі білка. Перенесення і приєднання окремих амінокислот доречно синтезу здійснюється транспортної - РНК. Білок, у якому тисячі амінокислот, на живу клітині синтезується за 5 — 6 мин.

Редупликация, джерело якої в матричному копіюванні, уможливлює збереження як генетичної норми, а й відхилень від неї, т. е. мутацій (основа процесу еволюції).

Таким чином, як із конвариантной редуплікації, і при внутрішньоклітинної передачі інформації використовують єдиний «матричний принцип»: вихідні молекули ДНК і РНК тобто. є матрицями, біля яких будуються відповідні специфічні макромолекули. Молекули ДНК грають роль коду, у якому хіба що «зашифровані» все синтези білкових молекул у клітинах організму. Понад те, виявилося, що це біологічні організми, відомі нам Землі, використовують однаковий генетичного коду!

В час молекулярної біологією успішно дешифрується закладений структурі нуклеїнових кислот код, службовець матрицею при синтезі специфічних білкових структур.

1.2.2.Онтогенетический уровень

Следующий, складніший і комплексний рівень організації життя Землі - онтогенетический. Онтогенетический рівень пов’язаний з життєдіяльністю окремих біологічних особин, дискретних індивідуумів. Індивід, особина — неподільна і цілісна одиниця життя Землі. У многобразной земної органічного життя особини мають різне морфологічне зміст. Тут — і одноклітинні, які з ядра, цитоплазми, безлічі органел і мембран, макромолекул тощо. буд. Тут — і багатоклітинна особина, освічена з мільйонів і мільярдів клітин. Складність багатоклітинних особин незрівнянно вищий складності одноклітинних. Але й одноклітинна і багатоклітинна особини мають системної організацією і регуляцією і виступають як єдине ціле.

Причем, важливо, що характеристика особини може бути вичерпана розглядом фізико-хімічних властивостей макромолекул, які входять у його склад. Розділити особина на частини без втрати «індивідуальності» неможливо. Це дає можливість окреслити онтогенетический рівень як особливий рівень організації життя. Отже, на онтогенетическом рівні одиницею життя служить особина — з виникнення на смерть.

Развитие особини в освіті зародковій клітини на смерть становить зміст процесу онтогенезу. Онтогенез складається з зростання, переміщення окремих структур, диференціації і ускладнення інтеграції організму. Фактично, онтогенез — це процес розгортання, реалізації спадкової інформації, закодованої в управляючих структурах зародковій клітини. На онтогенетическом здійснюється як реалізація спадкової інформації, а й іспит, перевірка узгодженості й досвід роботи управляючих систем в часі та просторі, присособление до середовища не більше особини та інших. Чимало галузей біології вивчають процеси та явища, які у особини, узгоджене функціонування її органів прокуратури та систем, механізм його роботи, роль життєдіяльності організму, взаємини органів, поведінка організмів, пристосувальні зміни і т.п.

Причины розвитку організму в онтогенезі є предметом докладного і інтенсивного вивчення эмбриологами, биохимиками, генетиками. Але всі ще створена загальна теорія онтогенезу і показано основні причини чинники, що визначають сувору упорядкованість процесу онтогенезу. Наявні результати дозволяють збагнути лише деякі окремі процеси, щоб забезпечити індивідуальне розвиток організму. Насамперед, це стосується вивчення диференціації, тобто. освіти різноманітних, спеціалізованих до виконання певних функцій частин організму.

1.2.3.Популяционно-видовой уровень

Особи у природі не абсолютно ізольовані друг від друга, а об'єднані вищим рангом біологічної організації. Це — популяционно-видовой рівень. Він утворюється і тоді, де й коли відбувається об'єднання особин в популяції, а популяцій в види. Популяції - це сукупність особин жодного виду, які населяють певну територію, більш-менш ізольовану від сусідніх сукупностей тієї самої виду. Такі об'єднання характеризуються появою нових властивостей і особливості на живу природі, відмінних властивостей молекулярно-генетичного і онтогенетического уровней.

Популяции й ті види, як і раніше, що складаються з багатьох особин, целостны. Але це їхнє цілісність виходить з інших засадах, ніж цілісність на молекулярно-генетичному і онтогенетическом рівнях. Цілісність популяцій і деяких видів забезпечується взаємодією особин в популяціях і відтворюється через обмін генетичним матеріалом у процесі статевого розмноження. Популяції й ті види як надиндивидуальные освіти здатні існувати протягом багато часу і до еволюційному розвитку. Життя окремої особини у своїй залежний від реальних процесів, які протікають в популяціях.

Популяции виступають як елементарні, далі неразложимые еволюційні одиниці, які становлять генетично відкриті системи (особини із різних популяцій іноді схрещуються і популяції обмінюються генетичної інформацією). На популяційно-видовому рівні особливу роль набувають процеси панмиксии (вільне схрещування) і між особами всередині популяції і виду. Види, завжди виступаючі як система популяцій, є найменшими, у природних умовах генетично закритими системами (схрещування осіб різних видів у природі в переважну більшість випадків не веде до появи плодючого нащадка). Усе це призводить до того, що популяції виявляються елементарними одиницями, а види — якісними етапами процесу эволюции.

Популяция — основна елементарна структура на популяційно-видовому рівні, а елементарне явище в таких межах — зміна генотипического складу популяції; елементарний матеріал в таких межах — мутації. У синтетичної теорії еволюції виділено елементарні чинники, які діють цьому рівні: мутаційний процес, популяційні хвилі, ізоляція і природний відбір. Кожен з цих чинників може надати ту чи іншу «тиск», т. е. ступінь кількісного на популяцію, і залежно від імені цієї викликати зміни у генотипическом складі популяції.

Популяции й ті види завжди перебувають у певної системно організованою природної середовищі, що включає у себе та біотичні і абіотичні чинники. Такі зовнішні для популяцій і деяких видів природні системи утворюють іще одна рівень організації живого — биогеоценотический.

1.2.4.Биогеоценотический уровень

Популяции різних видів взаємодіють між собою. У результаті взаємодії вони об'єднують у складні системи — біоценози.

Биоценоз — сукупність рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, які населяють ділянку середовища з більш-менш однорідними умови існування і що характеризуються певними взаємозв'язками між собою і злочини середовищем проживання. Компоненти, що утворюють біоценоз, взаємозалежні. Зміни, що стосуються лише одну виду, можуть по всьому біоценозі і навіть викликати розпад. Біоценози входить у ролі складових частин у ще складніші системи (співтовариства) — біогеоценози.

Биогеоценоз (екосистема, екологічна система) — взаємообумовлений комплекс живих і абіотичних компонентів, пов’язаних між собою обміном речовин і енергією. Біогеоценоз — одне з найскладніших природних систем. Біогеоценози — продукт спільного історичного поступу видів, різняться із систематичного становищу; види у своїй пристосовуються друг до друга. Біогеоценози — середовище для еволюції які входять у них популяцій.

Биогеоценоз — це цілісна система. Выпадание однієї чи кількох компонентів біогеоценозу можуть призвести до руйнації цілісності біогеоценозу в круговерті речовин, що часто веде до необоротному порушення рівноваги і відтак загибелі біогеоценозу як системи. Структура біогеоценозу змінюється у ході еволюції видів: види в біогеоценозі діють друг на друга як за принципом прямий, а й зворотний зв’язок (зокрема у вигляді зміни ними абіотичних умов). У цілому нині життя біогеоценозу регулюється переважно силами, діючими всередині самої системи, т. е. можна казати про саморегуляції біогеоценозу. Біогеоценоз є незамкнутую систему, має енергетичні «входи» і «виходи», котрі пов’язують сусідні біогеоценози. Обмін речовин між сусідніми биогеоценозами може здійснюватися у газоподібної, рідкої та міцної фазах, а й у формі міграції животных.

Биогеоценоз — врівноважена, взаємопов'язана і стійка у часі система, що є результатом тривалої та глибокої адаптації складових компонентів. Це — дуже динамічна й те водночас стійка сообщность. Стійкість біогеоценозу пропорційна різноманіттю його компонентів. Чим різноманітніше біогеоценоз, тим він, зазвичай, сталіший в часі та просторі. Приміром, біогеоценози, представлені тропічними лісами, набагато сталіший біогеоценозів у зоні поміркованого чи арктичного поясів, оскільки тропічні біогеоценози складаються з набагато більшого безлічі видів рослин та тварин, ніж помірні і більше арктичні биогеоцнозы.

Высокоорганизованные організми для свого існування потребують простіших організмах; кожна екосистема незмінно містить як прості, і складні компоненти. Біогеоценоз тільки з бактерій чи дерев не зможе існувати, як можна уявити екосистему, населену лише хребетними чи ссавцями. Отже, нижчі організми в екосистемі - це якийсь випадковий пережиток минулих епох, а необхідна складова частина біогеоценозу, цілісної системи органічного світу, основа його існування й розвитку, без якої неможливий обмін веществои і енергією між компонентами біогеоценозу. Первинною підвалинами складання біогеоценозів служать рослин та мікроорганізми, продуценти органічного речовини (автотрофы). У результаті еволюції до заселення рослинами і мікроорганізмами певного простору біосфери може бути мови про заселення його тваринами. Рослини і мікроорганізми представляють життєве середовище тваринам — гетеротрофов. Тому й нині кордону біогеоценозів найчастіше збігаються з кордонами рослинних співтовариств (фитоценозов).Впоследствии і домашні тварини відіграють істотне значення у житті й еволюції рослин, беручи участь у круговерті речовин, запиленні, поширенні плодів тощо. д.

Вся сукупність пов’язаних між собою круговоротом речовин і біогеоценозів лежить на поверхні нашої планети утворюють потужну систему біосфери Землі. Верхня кордон життя жінок у атмосфері сягає приблизно 30 км, найбільше організмів зустрічається в розквіті до 100 м. З глибини ж Землі (літосфера) переважна більшість істот зосереджена найвищому шарі - до 10 м, хоча окремі види мікроорганізмів зустрічаються в нафтоносних шарах на глибині до 3 км. У океані і морях (гідросфера) зона, багата живими організмами, займає шар води до 100 — 200 м, та деякі організми трапляються й дещо на максимальної глибині - до 11 км. Про масштаби діяльності живих організмів свідчить присутність потужних біогенних порід, тысячеметровых товщ вапняку, величезних покладів кам’яного вугілля й т. п. Розглядаючи біосферу Землі як єдину екологічну систему, можна переконатися, що живе речовина Землі істотно не зменшується і збільшується у своїй, лише переходить вже з стану в другое.

Раздел біології, вивчав екологічні системи (біоценози, біогеоценози, біосферу) називається биогеоценология. Засновником її була наша видатний вітчизняний учений В. М. Сукачев.

Таким чином, молекулярно-генетичний, онтогенетический, популяционно-видовой і биоценотический рівні - чотири основних рівня організації життя Землі.

2. Виникнення життя на Земле.

2.1. Розвиток поглядів на походження жизни

Происхождение життя — одне з трьох найважливіших світоглядних проблем, поруч із проблемою походження нашого Всесвіту і проблемою походження чоловіки й общества.

Попытки зрозуміти, як виникла розвивалася життя в Землі, з’явилися в людину ще у стані глибокої давнини. У античності склалися два протилежних підходу до розв’язання цієї проблеми. Перший, религиозно-идеалистический, виходив речей, що виникнення життя були здійснитися природним, об'єктивним, закономірно Землі; життя є наслідком божественного творчого акта (креационизм) і тому всім істотам властива особлива, незалежна від матеріального світу «життєва сила» (vis vitalis), що й спрямовує всі життя (витализм).

Наряду з ідеалістичним підходом, ще давнини склався і матеріалістичний підхід до цієї проблеми, основу якого лежало уявлення у тому, що живе може виникнути з неживого, органічне з неорганічної під впливом природних чинників. Так склалася концепція самозародження живого з неживого. Ідея самозародження придбала стала вельми поширеною у період Середньовіччя й Відродження, коли допускалася можливість самозародження як простих, а й досить високоорганізованих істот, навіть ссавців (наприклад, мишей з ганчірок). Наприклад, в трагедії У. Шекспіра «Антоній і Клеопатра» Леонід каже Марку Антонію: «Ваші єгипетські гади заводяться брудний від променів вашого єгипетського сонця. Ось, наприклад, крокодил…». Відомі спроби Парацельса (1485−1540) розробити рецепти штучного отримання людини (гомункулуса).

Невозможность довільного зародження життя вона була доведено цілу низку дослідів. Італійський учений Ф. Реди (1626−1698) експериментально довів неможливість самозародження скільки-небудь складних тварин. Застосування мікроскопа в біологічних дослідженнях сприяло відкриттю великого розмаїття одноклітинних організмів. І на цій основі знову відродилися старі ідеї довільного самозародження найпростіших істот. Остаточно версію самозародженні була розвінчана Л. Пастером у середині в XIX ст. Пастер показав, що українці в запаяному посудині, а й незакриту колбі з довгою P. S — образною горловиною добре прокипяченный бульйон залишається стерильним, оскільки у колбу через таку горловину що неспроможні проникнути мікроби. І так було доведено, що у наш час який би не пішли новий організм може з’явитися тільки від іншого живого существа.

Появление життя Землі пробували пояснити занесенням їх із інших космічних світів. У 1865 р. німецький лікар Р. Ріхтер висунув гіпотезу космозоев (космічних зачатків), відповідно до якої життя є вічної і зачатки, які населяють світовий простір, можуть переноситися з одного планети в іншу. Ця гіпотеза було підтримано багатьма видатними вченими ХIХ століття — У. Томсоном, Р. Гельмгольцем та інші. Подібну гіпотезу висунув в 1907 р. і знаний шведський натураліст З. Арреніус. Його гіпотеза отримав назву панспермии: у Всесвіті вічно існують зародки життя, які рухаються осіб у космічному просторі по тиском світлових променів; потрапляючи до сфери тяжіння планети, вони осідають їхньому поверхні і є закладають в цій планеті початок живого.

Сейчас вже точно з’ясовано, що «абетка» живого порівняно проста: у кожному суть, який живе Землі, присутній 20 амінокислот, п’ять підстав, два вуглеводу і тільки фосфат. Існування небагатьох одним і тієї ж молекул переважають у всіх живих організмах переконує, що це живе повинен мати спільне походження.

Отрицание можливості самозародження життя жінок у час який суперечить уявленням про принципову можливість розвитку органічної природи й життя жінок у минулому з неорганічної матерії. На певної стадії розвитку матерії життя може виникнути як наслідок природних процесів, совершающихся у самій матерії. З іншого боку, елементарні хімічні процеси на на початкових етапах виникнення та розвитку життя могли відбуватися як Землі, а й у інших частинах Всесвіт і у різний час. Тому й не виключається можливість занесення певних предпосылочных чинників життя на Землю з Космосу. Однак у вивченій поки людиною частини Всесвіту лише з Землі вони сприяли формуванню і розквіту жизни.

2.2. Виникнення жизни

С позицій сучасного наукового світогляду життя виникла з неживого речовини, т. е. відбулася у результаті тривалої еволюції матерії, є результатом природних процесів, відбувалися у Всесвіті. Життя — це властивість матерії, яка того немає і з’явився в особливий момент історії нашої планети Земля. Виникнення життя результат послідовних процесів, протекавших спочатку мільярди у Всесвіту, та був Землі не один мільйон років. Від неорганічних сполук до органічним, від органічних — до біологічним — такі послідовні стадії, якими здійснювався процес зародження жизни.

Возраст Землі обчислюється приблизно 5 млрд. років. Життя існує Землі, певне, більш 3,5 млрд. років. Ознаки діяльності живих організмів виявлено багаторазово в докембрийских породах, розсіяних на всій земній кулі.

В складний процес виникнення життя Землі можна виокремити декілька основних етапів. Перший пов’язані з процесами освіти найпростіших органічних з'єднання з неорганических.

2.2.1. Освіта простих органічних соединений

Происхождение життя пов’язані з протіканням певних хімічних реакцій лежить на поверхні первинної планети. Які ж основні етапи хімічної еволюції жизни?

На на початкових етапах історії Землі вона являла собою розпечену планету. У результаті обертання при поступове зниженні температури атоми важких елементів переміщалися до центра, а поверхневих шарах концентрувалися атоми легких елементів (водню, вуглецю, кисню, азоту), серед яких і складаються тіла живих організмів. При подальшому охолодженні Землі хімічні сполуки: вода, метан, вуглекислий газ, аміак, ціанистий водень, і навіть молекулярний водень, кисень, азот. Фізичні і хімічні властивості води (високий дипольный момент, в’язкість, теплоємність тощо. буд.) і вуглецю (труднощі утворення окислів, спроможність до відновлення та освіті лінійних сполук) визначили те, що підійшли до колиски життя.

На цих на початкових етапах склалася первинна атмосфера Землі, що мала не окисний, як зараз, а відбудовний характер. З іншого боку, у неї багата інертними газами (гелієм, неоном, аргоном). Ця первинна атмосфера вже втрачено. Для її місці утворилася друга атмосфера Землі, що перебуває на 20% з кисню — однієї з хімічно активних газів. Ця друга атмосфера — продукт розвитку життя Землі, одна з його глобальних следствий.

Дальнейшее зниження температури зумовило перехід низки газоподібних сполук, у рідке й твердого стан, і навіть освіту земної кори. Коли температура Землі опустилася нижче 100° З сталося згущення водяних парів й освіту води. Тривалі зливи з частими грозами призвели до утворення великих водойм. Через війну активної вулканічної діяльності з внутрішніх верств Землі на поверхню виносилось багато розпеченій маси, зокрема карбідів — сполук металу з вуглецем. При взаємодії карбідів із жовтою водою виділялися углеводородные сполуки. Гаряча дощова вода як хороший розчинник мала у собі розчинені вуглеводні, і навіть гази (аміак, вуглекислий газ, ціанистий водень), солі та інші сполуки, які можуть розпочинати хімічні реакції. Так поступово лежить на поверхні молодий планети Земля накопичувалися найпростіші органічні сполуки. Причому, накопичувалися багато. Підрахунки свідчать, що тільки у вигляді вулканічної діяльності лежить на поверхні Землі могло утворитися близько 1 0 n кг органічних молекул, де n = 1 6 .Це на 2−3 порядки менший від маси сучасної биосферы!

Вместе про те, і астрономічними дослідженнями встановлено, що й інші планети й у космічної газопылевой матерії є вуглецеві сполуки, зокрема і углеводороды.

2.2.2. Виникнення складних органічних соединений

Второй етап біогенезу характеризувався виникненням складніших органічних сполук, зокрема, білкових речовин, у водах первинного океану. Тієї давню пору Землі були сприятливі умови тих процесів. Висока температура, грозові розряди, посилене ультрафіолетове випромінювання призводили до з того що досить прості молекули органічних сполук при взаємодії коїться з іншими речовинами ускладнювалися і утворювалися вуглеводи, жири, аминокослоты, білки, й нуклеїнові кислоты.

Возможность такого синтезу було доведено дослідами А. М. Бутлерова (1828−1886), який в середині минулого століття з формальдегіду отримав вуглеводи (цукор). У 1951;1957 рр. американський хімік З. Міллер з суміші газів (аміаку, метану, водяної пари, водню) при 70−80° З повагою та тиску на кілька атмосфер під впливом електричних розрядів напругою 60 000 вольт і ультрафіолетового проміння синтезував ряд органічних кислот, зокрема амінокислот (гліцин, аланин, аспарагиновую і глутаминовую кислоти), що є матеріалом для освіти білкової молекули. Таким чином, були змодельовані умови первинної атмосфери Землі, у яких могли утворюватися амінокислоти, а за її полімеризації - і первинні білки.

Эксперименты у цьому напрямі виявилися перспективними. Вони засвідчили, що (під час використання інших співвідношень вихідних газів і деяких видів джерела енергії) шляхом реакції полімеризації з простих молекул були освічені та складніші молекули: білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти та його похідні. Пізніше було доведено можливість синтезу за умов лабораторії та інших складних біохімічних сполук, зокрема білкових молекул (інсуліну), азотистих підстав нуклеотидів. Особливо важливим є те, що лабораторні експерименти цілком точно показали можливість освіти білкових молекул без жизни.

С певного етапи у процесі хімічної еволюції активна приймає кисень. У атмосфері Землі кисень міг накопичуватися внаслідок розкладання води та водяної пари під впливом ультрафіолетового проміння Сонця. (Для перетворення відновленої атмосфери первинної Землі в окисленную знадобилося незгірш від 1 — 1,2 млрд. років). З накопиченням у атмосфері кисню відновлені сполуки почали окисляться. Так, при окислюванні метану утворилися метиловий спирт, формальдегід, мурашина кислота тощо. буд., які з дощовій водою потрапляли в первинний океан. Ці речовини, беручи реакції з аміаком і ціанистим воднем, дали початок аминокислотам та з'єднаннях типу аденіну. Важливіше те, що складніші органічні сполуки є як стійкими, ніж прості сполуки, перед що руйнує дією ультрафіолетового излучения.

Анализ можливих оцінок кількості органічного речовини, які накопичилися неорганічним шляхом у ранній Землі, вражає: за деякими розрахунках (До. Сагана) за 1 млрд. років над кожним кв. див. земної поверхні утворилося кілька кілограмів органічних сполук. Якщо цього все розчинити у світовій океані, то концентрація розчину було б приблизно 1%. Це дуже концентрований «органічний бульйон». У такому «бульйоні» міг досить успішно розвиватися процес освіти складніших органічних молекул. Отже, води первинного океану поступово дедалі більше насичувалися різноманітними органічними речовинами, створюючи «первинний бульйон». І, як свідчать розрахунки, насиченню такого «органічного бульйону» в значною мірою сприяла що й діяльність підземних вулканов.

2.2.3. «Первинний бульйон» й освіту коацерватов

Дальнейший етап біогенезу пов’язані з концентрацією органічних речовин, виникненням білкових тел.

В водах первинного океану концентрація органічних речовин збільшувалася, відбувалося їх змішування, взаємодія суспільства та об'єднання в дрібні відособлені структури розчину. Такі структури легко можна отримати роботу штучно, змішуючи розчини різних білків, наприклад, желатину і альбуміну. Ці відособлені в розчині органічні многомолекулярные структури наш видатний вітчизняний учений А.І. Опарін назвав коацерватными краплями чи коацерватами. Коацерваты — дрібні коллоидальные частки — краплі, які мають осмотическими властивостями. Коацерваты утворюються у слабких розчинах. У результаті взаємодії протилежних електричних зарядів відбувається агрегація молекул. Дрібні сферичні частки виникають оскільки молекули води створюють навколо що утворився агрегату поверхню раздела.

Исследования показали, що коацерваты мають досить складну організацію та влитися мають ряд властивостей, які зближують його з найпростішими живими системами. Приміром, вони можуть поглинати із довкілля різні речовини і збільшуватися в розмірі. Заклопотані речовини вступають у взаємодію Космосу з сполуками самої краплі. Ці процеси певною мірою нагадують первинну форму асиміляції. Разом про те, в коацерватах можуть відбуватися і процеси розпаду, і навіть виділення продуктів розпаду. Співвідношення між тими процесами в різних коацерватов неоднаково. Виділяються окремі динамічно стійкіші структури з величезним переважанням синтетичної діяльності. Зовнішнє подібність структур та деякі процесів, які у коацерватах, ще дає підстави для віднесення їх до живим системам, оскільки вони мають здатність до самовідтворення і саморегуляції синтезу органічних речовин. Але важливі передумови виникнення живого у яких вже содержались.

Прежде всього, коацерваты пояснюють поява біологічних мембран. Освіта мембранної структури вважають найбільш «важким» етапом хімічної еволюцією життя. Істинне істота (як клітини, навіть найпримітивнішої) були оформитися раніше виникнення мембранної структури та ферментів. Біологічні мембрани, як відомо, становлять агрегати білків і ліпідів, здатні розмежувати речовини від середовища проживання і надати упаковці молекул міцність. Мембрани могли виникнути під час формування коацерватов.

Повышенная концентрація органічних речовин, у коацерватах збільшувала можливість взаємодії між молекулами і ускладнення органічних сполук. Коацерваты утворювалися у питній воді при зіткненні двох слабко взаємодіючих полимеров.

Кроме коацерватов, в «первинному бульйоні» накопичувалися полинуклеотиды, поліпептиди й різні каталізатори, без яких неможливо освіту здатність до самовідтворення і обміну речовин. Каталізаторами були і неорганічні речовини. Так, Дж. Берналом на свій перший період було висунуто гіпотеза — про тому, що вдалі умови до виникнення життя складалися у невеликих спокійних теплих лагунах з великим кількістю мулу, глинистої каламуті. У такій середовищі нас дуже швидко протікає полімеризація амінокислот; тут процес полімеризації вже не потребує нагріванні, оскільки частки мулу виступають своєрідних катализаторов.

2.2.4. Виникнення найпростіших форм живого

Главная проблема у навчанні про походження життя полягає у поясненні виникнення матричного синтезу білків. Життя виникла не тоді, коли запроваджувалися нехай навіть вельми складні органічні сполуки, окремі молекули ДНК та інших., тоді, розпочавши діяти механізм конвариантной редуплікації.

Именно тому завершення процесу біогенезу пов’язані з виникненням в понад стійких коацерватов здатність до самовідтворення складових частин, переходити до матричному синтезу білка, характерним для живих організмів. Найбільші шанси зберегти мали в ході предбиологического відбору ті коацерваты, які мають спроможність до обміну речовин поєдналася з здатність до самовоспроизведению.

Переход до матричному синтезу білків був найбільшим якісним стрибком в еволюції матерії. Проте, механізм такого переходу поки недостатньо ясний. Головне тому, щоб пояснити, як під час предбиологического відбору об'єдналися здатність до самовідтворення полинуклеотидов з каталітичної активністю полипептидов. Адже здатність нуклеїнових кислот до конвариантной редуплікації можливо, у повною мірою реалізована лише з допомогою каталітичної функції білків. З іншого боку, синтез самих білків шляхом подовження пептидной ланцюжка у відсутності б великого успіху без передачі стабільності зберіганням про неї «інформації» в нуклеїнових кислотах. І весь цей в умовах просторово-тимчасового роз'єднання початкових і кінцевих продуктів реакції.

Существуют різні гіпотези з цього приводу, але вони однак не сповнені. Проте, нині найперспективнішими тут є гіпотези, які спираються на принципи теорії самоорганізації, синергетики. Зокрема, ставлення до гиперциклах — системи, котрі пов’язують самовоспроизводящиеся (автокаталитические) одиниці друг з одним у вигляді циклічною зв’язку. У що така системах продукт реакції водночас є і його каталізатором чи вихідним реагентом. Саме що така системах, очевидно, і виникає явище самовідтворення, яке сприймається перших етапах зовсім могла і же не бути точної копією вихідного органічного освіти. Про труднощі становлення самовідтворення свідчить саме існування вірусів і фагов, які представляють, очевидно, осколки форм предбиологической эволюции.

В наступному предбиологический відбір коацерватов, очевидно, йшов кількох напрямах. По-перше, у напрямі вироблення здібності накопичення спеціальних белковоподобных полімерів, відповідальних за прискорення хімічних реакцій. Через війну будова нуклеїнових кислот шляхом змінювалося у бік переважного «розмноження» систем, у яких подвоєння нуклеїнових кислот мало участю ферментів. У цьому шляху й виникає характерний живих істот циклічний обмін речовин:

Энергетический метаболизм Э Я.

Специфические ферменти Полімерний синтез.

(образование мономолекулярных систем).

Э Я.

Редупликация нуклеїнових кислот Во-вторых, у системі коацерватов відбувався і відбір самих нуклеїнових кислот по найбільш вдалому поєднання послідовності нуклеотидів. У цьому шляху формувалися гени. Самовоспроизводящиеся системи з сформованій стабільної послідовністю нуклеотидів в нуклеїнової кислоті вже можуть бути названі живыми.

В проблемі виникнення життя ще багато невизначеного; загалом, ясна річ, вона далекою від свого вирішення. Так, наприклад, незрозуміло, чому увесь білкові сполуки, що входять до склад живого речовини, мають лише «ліву симетрію». Які механізми предбиологический еволюції могли до цього привести?

Знание умов, які сприяли виникненню життя Землі, дозволяють зрозуміти, чому час неможливо поява живих істот з неорганічних систем. У наше епоху відсутні умови для синтезу і ускладнення органічних речовин: прості сполуки, які б десь утворитися, відразу ж потрапляє було б використані гетеротрофами. Отже, тепер живі істоти виходять лише один внаслідок розмноження. З допомогою розмноження здійснюється зміна поколінь, і реалізується еволюційний развитие.

С виникненням життя є її розвиток пішло все швидше (прискорення еволюції у часі). Так, розвиток від первинних протобионтов до аеробних форм зажадало близько 3 млрд. років, тоді як виникнення наземних рослин та тварин відразу ж відбулося близько 500 млн. років; птахи, і ссавці розвинулися від перших наземних хребетних за 100 млн. років, примати виділилися за 12 — 15 млн. років, становлення людини треба близько 2 млн. років.

3.Развитие органічного мира.

3.1 Основні етапи геологічної історії Земли

Итак, життя в планеті виникла. Які ж подальші основні віхи у розвитку живого?

Прежде ніж можливість перейти до розгляду розвитку органічного світу, необхідно ознайомитися з основними етапами геологічної історії Земли.

Геологическая історія Землі підрозділяється на великі проміжки — ери; ери — на періоди, періоди — навіки. Виділення цих підрозділів пов’язані з подіями, протекавшими Землі і що впливали на обриси морів, і материків, горообразовательные процеси, зміни клімату і т. буд. Зміни абиотической середовища на годі було й зашкодити еволюції органічного світу на Земле.

Геологические ери Землі:

катархей (от освіти Землі 5 млрд. років як розв’язано до зародження життя).

архей, найдавніша ера (3,5 млрд. — 2,6 млрд. лет);

протерозой (2,6 млрд. — 570 млн. років);

палеозой (570 млн.-230 млн. лет) з такими періодами:

1. Кембрій (570млн. — 500 млн. років);

2. Ордовик (500 млн.- 440 млн. років);

3. Сілур (440 млн — 410 млн. років);

4. Девон (410 млн. — 350 млн. років);

5. Карбон (350 млн. — 285 млн. років);

6. Перм (285 млн. — 230 млн. років);

o мезозой (230 млн. — 67 млн. років) з такими періодами:

1. Триас (230 млн. — 195 млн. років);

2. Юра (195 млн. — 137 млн. років);

3. Мел (137 млн. — 67 млн. років);

o кайнозой (67 млн. — по наш час) з такими періодами і століттями:

1. Палеоген (67 млн. — 27 млн. лет):

а) Палеоцен (67−54 млн. лет) б) Эоцен (54- 38 млн. лет) в) Олигоцен (38−27 млн. лет).

2. Неоген (27 млн. — 3 млн. лет):

а) Міоцен (27 — 8 млн. лет) б) Пліоцен (8- 3 млн. лет).

3. Четвертинний (3 млн. — наше время):

а) Плейстоцен (3 млн. — 20 тис. лет) б) Голоцен (20 тис. років — наше время) Разделение на ери, періоди віку ясна річ, відносне, оскільки різких, з сьогодні наступного дня, розмежувань між цими підрозділами був. І все-таки межі сусідніх ер, періодів переважно відбувалися суттєві геологічні перетворення: горообразовательные процеси, перерозподіл суші та моря, зміна клімату тощо. З іншого боку, кожне підрозділ характеризувалося якісним своєрідністю флори і фауны.

3.2. Початкові етапи еволюції жизни

В пізньому архее (більш 3,5 млрд. років як розв’язано) дно якої невеликих водойм чи мілководних, теплих і багатих поживою морів з’явилося життя як дрібних примітивних істот — протобионтов, які харчувалися готовими органічними речовинами, синтезованими під час хімічної еволюції, т. е. були гетеротрофами.

Первый період розвитку органічного світу Землі характеризується тим, що первинні живі організми були анаэробными (жили без кисню), харчувалися і відтворилися з допомогою «органічного бульйону», яке виникло зі неорганічних систем. Але це могло бути довшою, адже такий резерв органічного речовини швидко убував. Перший великий якісний перехід у еволюції живої матерії був із «енергетичну кризу»: «органічний бульйон» вичерпався і було виробити способи формування великих молекул біохімічним шляхом, всередині клітин, з допомогою ферментів. У цій ситуації отримали перевагу ті клітини, які можуть отримувати більшу частину необхідної їм енергії безпосередньо з сонячного излучения.

Такой перехід цілком можливий, бо окремі прості сполуки у змозі поглинати світло, якщо вони містять в свій склад атом магнію (як і хлорофілі). Вловлена в такий спосіб світлова енергія можна використовувати посилення реакцій обміну, зокрема, для освіти органічних сполук, які можуть опинитися спочатку накопичуватися, та був розщеплюватися з вивільненням енергії. У цьому шляху й йшов процес освіти хлорофілу і фотосинтезу. Фотосинтез забезпечує організму отримання необхідної енергії від поверхні Сонця разом із тим незалежність від зовнішніх поживних речовин. Такі організми називаються автотрофными. Це означає, що й харчування здійснюється внутрішнім шляхом завдяки світловий енергії. При цьому, зрозуміло, поглинаються із зовнішнього середовища проживання і деякі речовини — вода, вуглекислий газ, мінеральні сполуки. Першими фотосинтетиками на нашої планеті були, певне, цианеи, та був зелені водорості. Залишки їх знаходять у породах архейского віку (близько 3 млрд. років тому я). У протерозое в морях жило багато різних представників зелені і золотавих водоростей. У цей час, певне, з’явилися перші прикріплені на дно водоросли.

Переход до фотосинтезу і автрофному харчуванню був великим революційним переворотом в еволюції живого. І насамперед, значно зросли біомаса Землі. Через війну фотосинтезу кисень в значних кількостях став виділятися у повітря. Первинна атмосфера Землі не містила вільного кисню й у анаеробних організмів він був отрутою. І тож багато хто одноклітинні анаэробные організми знищені були «кисневою катастрофи»; інші закрилися від кисню в болотах, де було вільного кисню, і харчуючись, виділяли не кисень, а метан. Треті пристосувалися до кисню, отримавши величезну перевагу у спроможності запасати енергію (аэробные клітини виділяють енергії удесятеро більше, ніж анаэробные).Благодаря фотосинтезу у кожний наступний етап в органічному речовині, розташованому лежить на поверхні Землі, накопичувалося дедалі більше енергії сонячного світла. Це сприяло прискоренню біологічного круговороту речовин і прискоренню еволюції загалом.

Переход до фотосинтезу зажадав чимало часу. Він сплив приблизно 1,8 млрд. років тому вони. І навів до важливим перетворенням Землі: первинна атмосфера землі змінилася вторинної, кисневою; виник озоновий шар, який скоротив вплив ультрафіолетового проміння, отже, і припинив виробництво нового «органічного бульйону»; змінився склад морської води, він став менш кислотним. Таким чином, сучасні умови Землі значною мірою було створено життєдіяльністю организмов.

С «кисневою революцією» пов’язане й перехід від прокариотов до эукариотам. Перші організми були прокариотами. Це був такі клітини, які мають був ядра, розподіл клітини не включало у собі точної дуплікації генетичного матеріалу (ДНК), через оболонку клітини надходили лише окремі молекули. Прокаріоти — це прості, витривалі організми, котрі володіли високої варіабельністю, здатність до швидкому розмноженню, легко пристосовуються до постійно змінюваних умов природного довкілля. Але нова киснева середовище стабілізувалася; первинна атмосфера замінили нової. Знадобилися організми, які шлях були б і не варіабельні, зате пристосовані до нових умов. Потрібен був не генетична гнучкість, а генетична стабільність. Відповіддю з цього потребу народу і було формування эукариотов приблизно 1,8 млрд. років назад.

У эукариотов ДНК вже зібрано в хромосоми, а хромосоми зосереджено ядрі клітини. Така клітина вже відтворюється без якихось змін. Це означає, що у незмінною природної середовищі «дочірні» клітини мають стільки ж шансів на виживання, скільки їх мала клітина «материнская».

3.3. Освіта царства рослин i царства животных

Дальнейшая еволюція эукариотов пов’язана з поділом на рослинні і домашні тварини клітини. Це поділ відбулося в протерозое, коли було заселений одноклеточными организмами.

Растительные клітини вкриті жорсткої целюлозної оболочной, що їх захищає. Але водночас така оболонка це не дає їм можливості вільно переміщатися і реально отримувати їжу у процесі пересування. Натомість рослинні клітини вдосконалюються у бік використання фотосинтезу для накопичення поживних веществ.

С початку свій еволюції рослини розвивалися двояким чином — у яких паралельно існували групи з автотрофным і гетеротрофным харчуванням. Це сприяло посиленню цілісності рослинного світу, його відносної автономності: адже ці дві групи взаимодополняли друг друга в круговерті речовин.

Животные клітини мають еластичні оболонки, та тому не втрачають здатність до пересуванню; це їм можливість самим шукати їжу — рослинні клітини й інші тварини клітини. Тварини клітини еволюціонували у бік вдосконалення, по-перше, способів пересування, і, по-друге, способів поглинати і виділяти великі частки через оболонку (а чи не окремі органічні молекули) — спочатку великі органічні фрагменти, потім шматки мертвої тканини і разлагающиеся залишки живого, і, нарешті - поїдання і перетравлювання цілих клітин (формування перших хижаків). З поява хижаків, до речі, природний відбір різко ускоряется.

Следующим важливим етапом розвитку життя і ускладнення її форм була поява приблизно 900 млн. років тому вони статевого розмноження. Статеве розмноження полягає у механізмі злиття ДНК двох індивідів і наступного перерозподілу генетичного матеріалу, у якому потомство схоже, але з ідентично батькам. Гідність статевого розмноження у цьому, що але значно підвищує видове розмаїтості та різко прискорює еволюцію, дозволяючи швидше, і ефективніше пристосовуватися до змін оточуючої среды.

Значительным кроком у подальшому ускладненні організації живих істот була поява приблизно 700−800 млн. років тому вони багатоклітинних організмів з диференційованим тілом, розвиненими тканинами, органами, які скоїли певні функції. Перші багатоклітинні тварини представлено відразу кількома типами: губки, кишечнополостные, плеченогие, членистоногие. Багатоклітинні походить від колоніальних форм одноклітинних жгутиковых. Еволюція багатоклітинних йшла на напрямі удосконалення засобів пересування, кращої координації діяльності клітин, вдосконалення форм відображення з урахуванням попереднього досвіду, освіти вторинної порожнини, удосконалення засобів подиху і др.

В протерозое і на початку палеозою рослини населяють переважно моря. Серед прикріплених на дно зустрічаються зелені і бурі водорості, а товщі води — золотаві, червоні та інші водоросли.

В кембрійських морях мали майже всі основні типи тварин, що згодом лише спеціалізувалися і вдосконалювалися. Образ морської фауни визначали численні ракоподібні, губки, корали, иглокожие, різноманітні молюски, плеченогие, трилобіти. У теплих і мілководних морях ордовика жили численні корали, значного розвитку досягали головоногие молюски — істоти, схожі на сучасних кальмарів, завдовжки кілька метрів. Наприкінці ордовика у морі з’являються великі м’ясоїдні, сягали 10−11 метрів завдовжки. У ордовике, приблизно 500 млн. років як розв’язано виникають і перші тварини, мають скелети, хребетні. Це було значної віхою історія життя Землі.

Первые хребетні, очевидно, виникли в мілководних прісних водоймах і тоді ці прісноводні форми завойовують моря, и океани. Перші хребетні - дрібні (близько 20 див довжиною) істоти, бесчелюстные рыбообразные, покриті лускою, що допомагає захищатися від великих хижаків (восьминогів, кальмарів). Подальша еволюція хребетних йшла на напрямі освіти щелепних рыбообразных, які швидко витіснили більшість бесчелюстных. У девоневозникают і двоякодышащие риби, хто був пристосовані до подиху у питній воді, а й мали легкими.

Как відомо, сучасні риби поділяються великих класу: хрящові і костисті. До хрящовим ставляться акули і схили. (Нині інтерес до акулам у масовій свідомості «підігрівається» і розповідями про їхнє напади на покупців, безліч серією фантастичних фільмів «Щелепи». Акули справді мають складної системою поведінки, прекрасним нюхом і електромагнітної системою орієнтації. Акули — дуже давні тварини; вони з’явилися ще девоні і відтоді окремі не змінювалися.) Костисті риби є найчисленнішу групу риб, нині переважну в морях, океанах, річках, озерах. Деякі прісноводні двоякодышащие риби девонського періоду, мабуть, і дали життя спочатку первинним земноводним (стегоцефалам), та був і сухопутним дзвінковими. Отже, перші амфібії з’являються у девоні. У девоні і його інша надзвичайно прогресивна група тварин — насекомые.

Образование комах засвідчила, що під час еволюції склалося дві різні способу розв’язання зміцнення каркаса тіла (основних несучих органів прокуратури та всього тіла загалом) й постійного вдосконалювання форм відображення. У хребетних роль каркаса грає внутрішній скелет, у вищих форм безхребетних — комах — зовнішнє скелет. Що ж до форм відображення, те в комах надзвичайно складна нервова система, з розкиданими з усього тілу величезними і щодо самостійними нервовими центрами, переважання уроджених реакцій над набутими. У хребетних — розвиток величезного мозку і переважання умовних рефлексів над безумовними. Різниця цих різних способів вирішення найважливіших еволюційних завдань повною мірою проявилося після початку життя на суше.

3.4. Завоювання суши

Важнейшим подією еволюції форм живого був вихід рослин i живих істот із води і наступне освіту великого різноманіття наземних рослин та тварин. У тому числі згодом і відбуваються високоорганізовані форми жизни.

Переход до життя жінок у повітряної середовищі вимагав багатьох змін. По-перше, вагу тіл тут більше, ніж у воді. По-друге, повітря не міститься поживних речовин. По-третє, повітря сухий, він інакше, ніж вода, пропускає через себе світ і звук. З іншого боку, зміст кисню повітря вище, ніж у воді. Вихід на суходіл припускав розв’язання цих питань; вироблення відповідних приспособлений.

По-видимому, ще протерозое лежить на поверхні суходолу на результаті взаємодії абіотичних (мінерали, кліматичні чинники) і біотичних (бактерії, цианеи) умов виникає грунт. Почвообразовательные процеси в протерозое підготували умови для виходу суходіл рослин, та був і животных.

Выход рослин на суходіл почався, очевидним, що кінці силуру. Рослини, переселявшиеся в повітряне середовище, отримували значні еволюційні переваги. І головна з них, що сонячної енергії тут більше, ніж у воді, отже, і фотосинтез стає досконалішим. Проблема засихання вирішувалася у вигляді формування водонепроникною зовнішньої оболонки, просякнутої восковидными речовинами. А перебудова системи харчування з грунту вимагала розвитку кореневої системи та системи транспортування поживних речовин та води організмом. Коріння сприяли також зміцненню опори. По мері зростання розмірів рослин формувалася і підтримує тканину — деревина. Життя суші вимагала та репродуктивної системи.

Первые наземні рослини — псилофіти, котрі обіймали проміжне становище між наземними судинними рослинами і водоростями. У псилофітів з’являється судинна система, перебудовуються покривні тканини, з’являються примітивні листя. Саме псилофіти наприкінці силуру покривали суцільним зеленим килимом прибережні ділянки суші. Власне лише у силурі почалося суцільне озеленення Землі. Після кисневою революції" і до появи першої рослинності поверхню Землі була червоною — результат корозії мінералів железа.

Вслед за рослинами із води на суходіл й повітря (спочатку на берегах річок, озер, в болота) пішли різні види членистоногих — предки комах і предки павуків і скорпіонів. Перші мешканці суші які нагадували з вигляду сучасних скорпіонів. І якщо перших амфібії з’явилися торік у девоні, то активне завоювання суші хребетними почалося вже у карбоні. Перші хребетні, що цілком пристосувалися до життя суші, були рептилії. Яйця рептилій було покрито твердої шкаралупою, не боялися засихання, обладнані та їжею і киснем для ембріона. Перші рептилії були невеликими тваринами, нагадують сьогодення ящірок. У карбоні досягають значного розвитку комахи. З’являються літаючі насекомые.

Рассмотрим основні шляху подальшого історичного поступу основних наземних груп органічного світу Землі - царства тварин і звинувачують царства рослин.

3.5. Основні шляху еволюції наземних растений

Эволюция рослин після виходу суходіл пов’язана з посиленням компактності тіла, розвитком кореневої системи, тканин, клітин, проводить системи, зміною способів розмноження, поширення тощо. буд. Перехід від трахеид до судинах забезпечував пристосування до посушливим умовам, з допомогою судин можна піднімати воду велику висоту. У наземних умовах виявилися придатними для розмноження вільно плаваючі голі статеві клітини; тут з метою розмноження формуються суперечки, разносимые вітром, чи насіння. У кінцевому підсумку відбувається диференціація тіла на корінь, стебла та лист, розвиток мережі проводить системи, вдосконалення покривних, механічних та інших тканей.

С моменту виходу суходіл рослини розвиваються у двох основних напрямах: гаметофитном і спорофитном. Як знаємо з курсу ботаніки, вищим рослинам властива правильна зміна поколінь в циклі їх розвитку. Рослина має дві фази розвитку, які змінюють одна іншу: гаметофит і спорофит. Гаметофит — це статевий покоління, у якому утворюються статеві органи — антеридии і архегонии. Спорофит — неполовое покоління, на якому формуються органи неполового розмноження. Спорофит — це нормально розвинене рослина, що має корінь, стебла та листя. На спорофите утворюються суперечки, що проростають і 26 дають початок гаметофиту. Така зміна поколінь в циклі розвитку рослин склалася еволюційно, під час природного відбору. Гаметофитное напрям був представлений мохообразными, а спорофитное — іншими вищими рослинами, включаючи квіткові. Спорофитная гілка виявилася більш пристосованій до наземним умовам.

Уже в девоні зустрічаються пишні риштування із прогимноспермов і стародавніх голонасінних. У карбоні рослини пристосувалися утримувати води і захищати насіння від засихання; це дозволив їм завоювати сухі місця проживання. У карбоні, характеризующемся увлажненным і рівномірно теплим кліматом протягом усього року, потужні споровые рослини — лепидодендроны і сигиллярии — досягали 40 м висоти. У карбоні і пермі голосеменные отримують подальше поширення. У голонасінних спостерігається перехід від гаплоидности (одинарний набір хромосом) до диплоидности (подвійний набір хромосом), що посилювало генетичні потенції организма.

Дальнейшая еволюція йшла шляхом удосконалення насіння: перетворення мегаспорангия в семязачаток; після запліднення (завдяки вітрі, переносящему пилок, яку вироблено достатньої кількості) семязачаток перетворюється на насіння; запліднені ембріон упаковується в водонепроницаемыую захисну оболонку, наповненій їжею ембріона. Усередині сімені зародок міг досить довго, до того часу, поки рослина не розсіє насіння і де вони потраплять до сприятливих умови проростання. І тоді паросток роздмухує насіннєву оболонку, проростає і харчується запасами до того часу, коли його корені і листя стануть самі підтримувати і живити рослина. Так відбувається повне звільнення в усіх насіннєвих процесу статевого розмноження від воды.

Переход до насіннєвому розмноженню пов’язані з поруч еволюційних переваг; диплоидный зародок у насінні захищений від несприятливих умов наявністю покровів і забезпечений їжею, а насіння мають пристосування поширення тваринами та інших. Усі ці переваги сприяли значному поширенню насіннєвих растений.

В подальшому відбувається спеціалізація запилення (з допомогою комах) і розповсюдження насіння ріпаку і плодів тваринами; посилення захисту зародка від несприятливих умов: забезпечення їжею, освіту покровів та інших. У ранньому крейдовому періоді в деяких рослин поліпшується система захисту насіння шляхом освіти додаткової оболонки. У цей приблизно час виникають і перші покрытосеменные растения.

Возникновение покрытосеменных було з удосконаленням процесу запліднення: переходити до того що. Щоб пилок переносив не вітер, а тварини (комахи). Це зажадало значних трансформацій рослинного організму. Такий організм мусить мати кошти сигналізації тваринам себе, залучення тварин себе, що потім віднести пилок інше рослина тієї самої виду; і наприкінці кінців, тварина має саме щось у своїй отримати собі (нектар чи пилок). Усе це комплекс питань вирішувалося по дорозі виникнення величезної кількості прекрасних і різноманітних покрытосеменных (квіткових) рослин: квіти кожного рослини по зовнішньому (формі, забарвленні) виду (і запаху) мають від квіток інших растений.

Покрытосеменные творяться у горах тропічних країнах, що й нині зосереджено близько 80% покрытосеменных. Цветковым рослинам властива висока еволюційна пластичність, розмаїтість, породжувані обпиленням комахами. Адже відбір йшов, як щодо рослин, і по комахою Поступово розповсюджуючись, квіткові рослини завоювали все материки, перемогли у боротьбі суходіл; у яких головну роль грав квітка, забезпечував залучення насекомых-опылителей. З іншого боку, квіткові мають розвинену котра проводить систему, плід, значні запаси їжі зародка, розвиток зародка і сімені відбувається швидше, і т.д.

В кайнозое формуються близькі до сучасних ботанико-географические області. Покрытосеменные досягають панування. Ліси досягали найбільшого залучення Землі. Територія Європи було покрито пишними лісами: північ від переважали хвойні, Півдні - каштаново-буковые лісу з участю гігантських секвой. Ботанико-географические області змінювалися залежно від періодичних потеплений і похолодань, наступу льодовиків і викликаного ними відступу теплолюбивой рослинності на південь, а подекуди й її повного вимирання, і навіть виникнення холодостійких трав’янистих і чагарникових рослин, зміни лісів степом тощо. І вже у плейстоцене складаються сучасні фитоценозы.

3.6. Шляхи еволюції животных

Рептилии виявилися перспективної формою. Виникло безліч видів рептилій; вони освоювали дедалі нові місця проживання. У цьому одні (більшість) уникали води, і деякі знову пішли у воду (мезозавры). Наприкінці пермського періоду рептилії вже цілком переважали суші.

Некоторые рептилії стають хижими, інші - растительноядными. У крейдовому періоді виникають гігантські травоїдні динозаври. Від дрібних древніх рептилій, нагадують ящірок, сталися найрізноманітніші види — плаваючі, пересуваються суходолом і літаючі рептилії, динозаври (вагою до 30 тонн і по 30 метрів за довжину, «правившие світом понад сто млн. років). Особливо сильного розвитку досягають морські рептилії в юрі (іхтіозаври, плезіозаври).

Постепенно відбувається і завоювання повітряної середовища. Комахи почали літати ще карбоні і майже 100 млн. років були єдиновладними повітря. І лише триасе з’являються перші літаючі ящери. Деякі літаючі ящери мали розмах крил до 20 метрів! У юрі плазуни освоюють і повітряне середовище — виникають найвідоміші літаючі ящери — птеродактилі, охотившиеся на численних і великих комах. У юрском ж періоді від однієї з гілок рептилій виникають птахи; перші птахи вигадливо поєднували ознаки рептилій і птахів. Тому птахів іноді називають «взлетевшими рептилиями».

От примітивних рептилій із групи цельночерепных розвивається гілка пеликозавров, котра призвела трохи згодом — через терапсид — до виникненню в триасе ссавців. У юрском і крейдовому періоді ссавці стали різноманітними. Наприкінці мезозою виникають плацентарные ссавці.

В кінці мезозою за умов похолодання скорочуються простору, зайняті багатою рослинністю. Це спричиняє у себе вимирання спочатку растительноядных динозаврів, та був і охотившиеся ними хижих динозаврів. У разі похолодання виняткові переваги отримують теплокровні тварини — птахи, і млекопитающие.

Но час розквіту комах, птахів та ссавців — це кайнозой. У палеоцене з’являються перші хижі ссавці. У цей час деяких видів ссавців «йдуть» у морі (китоподібні ластоногие, сиреновые). Від древніх хижих відбуваються копитні. Від деяких видів комахоїдних відокремлюється загін приматів. І на плиоцене зустрічаються вже всі сучасні сімейства млекопитающих.

В кайнозое формуються ті найважливіші тенденції, що призвели до виникнення людини. Ідеться виникнення стайного, стадного життя, виступивши сходинкою до виникнення соціального спілкування. Причому, якщо в комах (мурахи, бджоли, терміти) биосоциальность призводила до втрати індивідуальності; те в ссавців, навпаки, — до підкреслення індивідуальних чорт особини. У неогене на великих відкритих просторах саван Африки з’являються численні форми мавп. Деякі види приматів переходять до прямоходінню. Так було в біологічним світі визрівали передумови виникнення Людини та світу Культури.

Азимов А. Коротка історія біології. М., 1967.

Алексеев В. П. Становлення людства. М., 1984. Бор М. Атомна фізика й людське пізнання. М., 1961 Борн М. Эйнштейновская теорія относительности.М., 1964.

Вайнберг З. Перші три хвилини. Сучасний погляд на походження Всесвіту. М., 1981.

Гинзбург В.Л.О теорії відносності. М., 1979.

Дорфман Я.Г. Світова історія фізики початку 19 століття незалежності до середини 20 століття. М., 1979.

Кемп П., Армс До. Введення ЄІАС у біологію. М., 1986.

Кемпфер Ф. Шлях до сучасного фізику. М., 1972.

Либберт Еге. Загальна біологія. М., 1978 Льоцци М. Історія фізики. М., 1972.

Моисеев М. М. Людина й біосфера. М., 1990.

Мэрион Дж. Б. Та фізика і фізичний світ. М., 1975.

Найдыш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.

Небел Б. Наука про навколишньому середовищі. Як влаштований світ. М., 1993.

Николис Р., Пригожин І. Пізнання складного. М., 1990.

Пригожин И., Стенгерс І. Порядок з хаосу. М., 1986.

Пригожин І., Стенгерс І. Час, Хаос і Квант. М., 1994.

Пригожин І. Від існуючого до яка виникає. М., 1985.

Степин В.С. Філософська антропологія і філософія науки. М., 1992.

Фейнберг О.Л. Дві культури. Інтуїція і логіка мистецтво та науку. М., 1992.

Фролов І.Т. Перспективи людини. М., 1983.