Хронология эволюции биосферы: ключевые этапы

Этапы развития (эволюции) биосферы

Современная структура биосферы и границы обитания живых организмов формировались длительное время. Каждый временной промежуток эволюции биосферы характеризуется определенным комплексом экологических факторов и совокупностью живых организмов.

Можно выделить следующие исторические этапы развития (эволюции) биосферы:

1. возникновение и развитие жизни в воде;
2. заселение организмами суши и формирование наземно-воздушной и почвенной сред обитания;
3. появление человека и его эволюция из обычного биологического вида в биосоциальное существо;
4. переход биосферы в ноосферу под влиянием разумной деятельности человека.

Наша планета появилась около 5 млрд лет назад. В то время температура земной поверхности была выше 100 °С, и жизнь на Земле существовать не могла. Снижение температуры способствовало формированию водной оболочки планеты — гидросферы. Масса гидросферы постепенно росла, увеличивалась ее площадь, что создало условия, благоприятные для зарождения жизни. Появление живого вещества в гидросфере способствовало формированию биологического круговорота вещества.

На этом этапе формирования биосферы важная роль принадлежала бактериям с различными способами питания (фото- и хемоавтотрофам, фото- и хемогетеротрофам). Она состояла, прежде всего, в разложении мертвого органического вещества до биогенов, которые возвращались обратно в биологический круговорот. Деструктивная функция бактерий позволила поддерживать биомассу органического вещества планеты на постоянном уровне. В то же время древние фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии) насыщали гидросферу кислородом. В дальнейшем в результате роста и размножения автотрофов количество кислорода возросло. Он начал выделяться в атмосферу и распространяться в ней. За счет кислорода в верхних слоях атмосферы появился озон.

Примерно 500 млн лет назад концентрация кислорода в атмосфере достигла современных значений. Этот факт вместе с образованием озонового экрана позволил организмам выйти на сушу — началось формирование наземной флоры и фауны. Первые наземные растения (псилофиты и древние мохообразные) путем фотосинтеза образовали первичное органическое вещество суши. Это готовое органическое вещество стало служить пищей гетеротрофным организмам. Так сформировалась наземно-воздушная среда обитания. Таким образом, живые организмы постепенно преобразовывали физико-химические параметры окружающей среды, делая ее благоприятной для существования. В этом заключается еще одна важная функция живого вещества — средообразующая.

В то же время в гидросфере продолжала развиваться жизнь. Здесь она была представлена цианобактериями, красными и зелеными водорослями, а также почти всеми типами животных. Глубоководные организмы, постепенно продвигаясь все глубже ко дну, заселили всю гидросферу.

Последующие этапы эволюции биосферы проходили в направлении бурного развития и распространения жизни на суше. Появились мхи, древовидные плауны, хвощи, папоротники, голосеменные растения, на смену которым пришли покрытосеменные, быстро распространившиеся по всей планете.

Первыми животными суши были пауки и скорпионы. В период около 300 млн лет назад появились первые земноводные. В дальнейшем, приблизительно 150 млн лет назад, массового распространения и процветания достигли пресмыкающиеся: динозавры, древние черепахи и крокодилы. Около 50 млн лет назад появились птицы и млекопитающие.

Биосферная роль животных связана с их гетеротрофным типом питания и способностью к передвижению. Они потребляют органическое вещество, создаваемое растениями, перемещают его на значительные расстояния. Тем самым животные способствуют распространению плодов, семян, спор.

Завоевание суши живыми организмами привело к значительному росту биомассы живого вещества. В настоящий момент, как уже отмечалось, биомасса суши многократно превышает океаническую биомассу.

Венцом современной эволюции биосферы стало появление Человека разумного, которое произошло всего около 50 тыс. лет назад.

В процессе эволюции биосферы некоторые вещества на долгое время исключались из биологического круговорота. Благодаря этому на Земле в разные геологические эпохи сформировались залежи полезных ископаемых в виде нефти, известняков, железных руд и др. Именно эволюция биосферы позволила Земле приобрести свой уникальный облик и стать планетой жизни среди других планет Солнечной системы. А главными факторами эволюции биосферы на рассмотренных этапах стали процессы, связанные с функционированием живого вещества: синтез, разрушение, круговорот.

Зарождение жизни

Эволюция не может протекать быстро. Весь процесс физико-химического развития биосферы можно разделить на несколько этапов. Наиболее значимыми среди них можно назвать:

• образование Солнечной системы в виде газового или протопланетного облака;
• зарождение центральной звезды (Солнца) в планетарной системе;
• формирование холодных планет, в том числе и Протоземли;
• развитие Земли и формирование земной коры;
• создание атмосферы (бескислородной) благодаря разогреву поверхности планеты и выхода различных газов наружу;
• формирование Мирового океана из-за соединения водорода с углекислым газом.

Это основные этапы эволюции биосферы.

Эпоха прокариотических организмов

Возникновению живых существ предшествовали сложнейшие физические процессы, а также химические реакции. Первыми на земле появились прокариотические клетки. Их отличительной чертой является отсутствие ядра, ограниченного оболочкой (мембраной). Так как они не использовали в процессе своей жизнедеятельности кислород, то не могли синтезировать органические вещества из неорганических.

Им удалось быстро приспособиться к окружающей среде и начать питаться ею. В XVII столетии итальянский ученый Реди сформулировал принцип, согласно которому в те далекие времена образовалась непреодолимая граница между неживым и живым, хотя они и взаимодействовали. Реди был уверен, что живое могло произойти только от живого. По мнению современных ученых, постепенно питательная среда прокариотов истощалась, и они были вынуждены эволюционировать.

Появление эукариотов

Эпоха прокариотов длилась около 2 миллиардов лет. Примерно 1,8 млрд лет назад во времена протерозоя возникли живые организмы, клетки которых имели ярко выраженное ядро — эукариоты. Еще спустя 800 миллионов лет они разделились на растительные и животные организмы. Первые продолжили с помощью фотосинтеза создавать кислородную атмосферу. Вторым же предстояло научиться перемещаться.

Около 900 миллионов лет назад началась эпоха полового размножения. Благодаря этому существенно улучшилось видовое разнообразие. Кроме этого, живые организмы получили возможность быстрее адаптироваться к условиям среды обитания. Ученые предполагают, что первые многоклеточные организмы на планете появились 100 миллионов лет назад. По их мнению, животный мир Земли был сформирован в первый период эпохи палеозоя — кембрий.

Это были морские обитатели:

• плеченогие;
• моллюски;
• трилобиты;
• иглокожие .

Около 500 миллионов лет назад появились первые крупные хищники и небольшие позвоночные. Им потребовалось 90 миллионов лет, чтобы выйти на сушу. При этом сначала они могли жить в двух стихиях и назывались двоякодышащие. Именно от них затем произошли земноводные и сухопутные животные. Одновременно с этим начинают появляться первые насекомые, которые через 110 миллионов лет научились летать.

Развитие жизни на планете после этого начинает протекать быстрее. Постепенно у растений появляются листья, корни и стебли. Изменяется и система их размножения — в новых условиях они начинают использовать для этого семена и споры. Одновременно с этим создаются запасы не переработанных органических отходов, что приводит к началу формирования залежей каменного угля. Этот процесс протекает с выделением дополнительного кислорода. Все эти события происходили во времена мезозоя.

Первые млекопитающие и птицы появились 195 миллионов лет назад. Еще через 100 миллионов лет мир флоры и фауны был огромным. Однако последующее похолодание внесло изменения в эволюционный процесс растительных организмов — господствующее положение заняли покрытосеменные. Примерно 8 миллионов лет назад появились первые приматы, что ознаменовало собой начало эпохи формирования современных живых существ

Этап 2: Развитие прокариотической жизни

На этом этапе развития биосферы прокариоты, первые формы жизни на Земле, играют основную роль. Прокариоты были микроскопическими одноклеточными организмами без ядра и внутренних мембран.

Этот этап начался около 3,5 миллиарда лет назад и длился примерно 2 миллиарда лет. За это время прокариоты разнообразились и заполнили различные экологические ниши. Среди них были хемолитотрофы, способные использовать неорганические вещества в качестве источника энергии, а также фотолитотрофы, способные использовать свет в процессе фотосинтеза.

Прокариоты играли важную роль в формировании атмосферы Земли. Они были первыми организмами, способными выполнять фотосинтез и производить кислород. В результате их деятельности в атмосфере накапливалось кислородное богатство, которое стало основой для развития более сложных организмов в последующие этапы развития биосферы.

На этом этапе также был зарегистрирован ряд значимых событий, таких как появление первых филаментозных и колониальных форм прокариотов, а также первых гетеротрофных организмов, способных извлекать энергию из органических веществ.

Состав, строение, слои и границы биосферы

Возникшая почти четыре миллиарда лет назад сегодняшняя биосфера охватывает около трёх миллионов видов живых организмов; их остатки; атмосферные зоны; гидросферу и литосферу, которые населены и видоизменены этими живыми организмами. Вся совокупность живых организмов на нашей планете названа В. И. Вернадским живым веществом и рассматривается как его основные характеристики суммарной массы, химического состава и энергии.

Состав биосферы кроме живого вещества включает

• биогенное вещество, состоящее из продуктов жизнедеятельности всех живых организмов;
• биокосное вещество, объединяющее продукты распада, а также почву, кору выветривания и природную воду;
• косное вещество как совокупность веществ, образованных без участия живых организмов.

Исходя из вышеперечисленного, биосфера является областью Земли, охваченной влиянием живого вещества. Места, где наблюдается наибольшая концентрация организмов в биосфере, были названы В. И. Вернадским плёнками жизни.

Распространение современной жизни охватывает верхнюю часть земной коры, или литосферу; нижние слои воздушной оболочки, или атмосферу; водную оболочку, или гидросферу.

Артебиосфера является пространством экспансии человека в околоземное пространство.

Мегабиосфера представляет общий слой по воздействию жизни на всю неживую природу.

Панбиосфера — совокупность мегабиосферы и артебиосферы.

Биосфера включает в себя следующие слои:

1. аэробиосфера,
2. геобиосфера,
3. гидробиосфера.

Показатели верхней границы в атмосфере равны 15–20 км. В атмосфере граница жизни определяется показателем ультрафиолетового излучения — радиации.

Показатели нижней границы в литосфере равны 3,5–7,5 км. Жизнь в литосфере ограничивается температурой подземных вод и горных пород.

Граница фиксируется на дне Мирового океана и включает донные отложения.

https://youtube.com/watch?v=xVBy-WAfDcU

Возникновение жизни на Земле

Одна из самых распространенных гипотез называется химической эволюцией. Согласно этой гипотезе, жизнь возникла в результате химических реакций между элементами, присутствующими на ранней Земле. Ученые предполагают, что первые органические молекулы, такие как аминокислоты и нуклеотиды, могли образоваться под влиянием энергии из молнии, ультрафиолетового излучения или термальных источников.

Одной из известнейших экспериментальных проверок этой гипотезы является эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1950-х годах. Он показал, что при смешивании простых неорганических веществ, которые могли быть характерны для Земли более 4 миллиардов лет назад, в условиях, имитирующих раннюю атмосферу планеты, образуются органические соединения, включая аминокислоты – основные «кирпичики» жизни.

Следующим этапом в развитии жизни на Земле было возникновение саморепликации – способности молекул наследоваться и передавать свои свойства в следующие поколения. Этот процесс считается одним из ключевых моментов в эволюции жизни.

И, наконец, произошло появление первых клеток – простейших организмов со структурой, заключенной в оболочку, и способностью к делению. Комплексные организмы, такие как растения и животные, появились значительно позже в ходе эволюции.

Хотя точные даты и механизмы этапов возникновения жизни на Земле еще предстоит полностью установить, исследования в этой области продолжаются, и каждый новый открытый факт приближает нас к пониманию этого загадочного процесса.

Современный этап эволюции биосферы

Около 50 тыс. лет назад в эволюцию биосферы стал вносить вклад новый фактор — антропогенный, связанный с деятельностью человека. На ранних стадиях цивилизации взаимодействие человека с биосферой носило скорее локальный характер. Оно в первую очередь было связано с удовлетворением насущных потребностей человека в пище и жилье. В Средние века темпы развития общества, промышленности и сельского хозяйства ускорились. Географические открытия позволили заметно расширить освоение природных территорий для человеческих нужд. Человек для удовлетворения своих потребностей стал все больше использовать живое и минеральное косное вещества.

Еще более глубокие изменения в биосферных процессах начались в XX в. в результате научно-технической революции. Бурными темпами стали развиваться энергетика, транспорт, химическая промышленность. Это привело к тому, что деятельность человека постепенно стала фактором, изменяющим облик Земли. Результатом стало разрушение природных экосистем (озер, болот, лугов), а также вымирание многих видов животных и растений, истощение полезных ископаемых. Кроме того, загрязнение окружающей среды радионуклидами, ядохимикатами, а также промышленными и бытовыми отходами приобрело глобальные масштабы. Все это поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Сегодня масштабы влияния человеческой деятельности на эволюцию биосферы стали поистине гигантскими. Большинство действий, порой приводящих к катастрофическим последствиям, совершаются человеком от непонимания природных процессов и явлений, а также их взаимосвязей. Примером может служить загрязнение окружающей среды и интенсивное, неумеренное использование природных ресурсов.

Очень серьезной стала в последние десятилетия проблема бытового мусора, который складируется на свалках или сбрасывается в воды Мирового океана. Места утилизации отходов представляют опасность, поскольку вредные вещества, растворяясь в воде, загрязняют грунтовые воды и почву. В Тихом океане на сегодняшний день количество бытового мусора по площади в 2 раза превышает континентальную площадь США, а по массе — в 6 раз больше массы планктона.

Французский математик Эдуард Леруа предложил термин — ноосфера. Он назвал ноосферой оболочку биосферы, которая формируется человеческим сознанием. Впоследствии основоположник учения о биосфере В. И. Вернадский расширил данное понятие. По Вернадскому, разумная деятельность человека должна стать ведущим фактором в отношениях общества и природы.

Ноосфера (сфера разума) — высшая стадия развития биосферы, при которой разумная деятельность человечества становится главной движущей силой ее развития.

Описание этапов

Академик А.И. Опарин разработал и аргументировал гипотезу биохимической эволюции. На Протоземле после Большого взрыва происходило образование твёрдой коры, первичного океана, бескислородной атмосферы. В воде возникали сложные комплексы из молекул органических веществ. Они получили название «коацерваты». Комплексы, похожие на жировые капли в бульоне, избирательно поглощали вещества из воды, были способны производить подобные себе «капли».

Зарождение жизни произошло 3,5 млрд или более лет назад. Это подтверждают находки жизнедеятельности первых организмов в горных породах. Первые клетки были безъядерными. Позже возникли организмы, содержащие зёрна хлорофилла и способные к фотосинтезу.

Важнейшие события эволюции в архейскую эру:

Предками многоклеточных организмов были колониальные. Создание органических веществ в результате фотосинтеза сопровождалось выделением кислорода. На этом этапе газовый состав атмосферы изменился, стал благоприятным для появления аэробного дыхания.

Появление первых организмов

Возникновение жизни на Земле можно отнести к самым ранним этапам эволюции биосферы. Первые организмы появились около 3,5 миллиардов лет назад в водных средах. Их происхождение связывается с самоорганизацией химических соединений, которые образовались после формирования Земли.

Ученые предполагают, что первыми организмами были простейшие бактерии или археи. Эти микроскопические живые существа не имели ядра, они обитали в воде и использовали различные химические реакции для получения энергии.

Появление первых организмов было революционным событием, которое положило начало эволюционному процессу и дальнейшему развитию жизни на Земле. От простейших организмов с течением времени появились все более сложные формы жизни, приводящие к многообразию биосферы, которую мы наблюдаем сегодня.

Новый этап эволюции

Именно В.И. Вернадский поддерживает термин «Ноосфера», то есть разумная сфера, данный да Шарденом и развивает и научно обосновывает это понятие. Он выделяет этапы эволюции биосферы. Их три: возникновение жизни и первичной биосферы, в котором главенствующее положение отведено химическим реакциям и климатическим изменениям. Следующий – второй этап – это появление новых и разнообразных одно- и многоклеточных организмов. Здесь главной является биологическая эволюция. И третий этап – появление человека и общества, которое начинает по-своему и в своих интересах воздействовать на биосферу, превращая ее в ноосферу или новое эволюционное состояние биосферы.

Жизнь на нашей планете зародилась примерно 3,5 млрд. лет назад и кратко эволюция биосферы представляла собой: появление жизни и постоянный процесс изменения ее форм и видов, вплоть до настоящего времени. После того как в эволюцию стал вмешиваться человек, какие новые виды и формы жизни появились? Наоборот, количество видов и число представителей этих видов стало сокращаться прогрессирующими темпами. И они такие, что новое эволюционное состояние биосферы будет ее последним этапом. Человек лишь пользуется тем, чтобыло создано до него. Просто степень этого использования становиться с развитием науки и технологий, все более глубокой. Единственным достижением человека можно считать его попытки расширить свое присутствие за пределами Земли и ее биосферы.

Функции организмов

Суть учения русского ученого сводится к тому, что именно живое вещество играло главную роль в изменении облика планеты. Оно выполняет 5 важных функций:

1. Газовая. Все основные газы, составляющие атмосферу планеты (кислород и азот) являются продуктом процессов разложения органических веществ.
2. Концентрационная. Живые организмы способны накапливать в своем теле различные химические элементы. Среди них наиболее важными являются углерод, кальций, кремний, йод и фосфор.
3. Окислительно-восстановительная. Живые существа, населяющие водные просторы, регулируют кислородный режим, создавая тем самым благоприятные условия для осаждения либо растворения неметаллов и металлов.
4. Биохимическая. Размножение, развитие и перемещение живого вещества в пространстве.
5. Биогеохимическая. Это деятельность человека, связанная с использованием полезных ископаемых.

Учеными была проделана большая работа по изучению прошлого планеты. Однако на многие вопросы ответы еще не получены. Люди не могут жить вне биологической оболочки планеты, так как являются одним из ее элементов. Они должны научиться грамотно управлять процессом ее эволюции. Свое мнение по этой проблеме можно высказать в реферате по теме «Эволюция биосферы». Ведь именно сегодняшним школьникам в будущем предстоит найти ответы на многие вопросы.

Современное состояние биосферы

Однако, современное состояние биосферы вызывает серьезные опасения. В результате деятельности человека происходит разрушение природных экосистем, загрязнение окружающей среды, истребление видов и изменение климата.

Одним из главных вызовов современности является изменение климата, вызванное выбросами парниковых газов в атмосферу. Это приводит к резкому изменению температурного режима и климатических условий на планете, что оказывает отрицательное воздействие на биосферу и все живые организмы.

Возникновение глобальных проблем, таких как загрязнение воды и почвы, потеря биоразнообразия и уничтожение природных экосистем, также оказывают негативное воздействие на биосферу и угрожают выживанию многих видов.

Для сохранения биосферы и достижения устойчивого развития необходимо принять меры по охране окружающей среды, сокращению выбросов парниковых газов, сохранению биоразнообразия и восстановлению природных экосистем. Только таким образом мы сможем обеспечить благоприятные условия для развития биосферы и продолжения жизни на планете.

Вопросы без ответов

Изменения происходят под воздействием каких-то факторов, которые возникли и не дают системе существовать в привычной и удобной для нее манере. Что же это были за факторы? Почему процесс возникновения новых форм и видов ускоряется по мере приближения к нашему времени, а с началом нашей эры – разнообразие видов и их численность начинает сокращаться?

Как люди, которые до сих пор не могут определить возраст Туринской плащаницы, где речь идет о тысяче лет, с легкостью и убежденностью называют эры и их временные промежутки в миллионы лет? Как человек, который отстаивает такое происхождение жизни, после работы идет в церковь, обращается к религии и молится? Ведь церковь утверждает иное происхождение сущего. От кого же мы произошли? От вируса и обезьяны или это был промысел Божий? Достоверных доказательств нет ни у кого. Биосфера в своей истории прошла эволюцию, то есть была причинно-следственная связь, обуславливающая переход от одной стадии к другой или одна биосистема заканчивала свое существование и на ее место приходила другая, с предыдущей совершенно несвязанная?

Воздействие человека на биосферу

С развитием цивилизации и научно-технического прогресса, воздействие человека на биосферу стало все более значительным. Человеческая деятельность оказывает негативное влияние на окружающую среду и приводит к разрушению природных экосистем.

Одним из основных аспектов воздействия человека на биосферу является загрязнение природных ресурсов. Промышленные выбросы, отходы масштабного производства и бытовой мусор портят воду, воздух и почву, что приводит к разрушению экосистем и угрозе здоровью живых организмов.

Антропогенное воздействие также вызывает изменение климата. Выбросы парниковых газов, в основном от сжигания ископаемого топлива, приводят к увеличению температуры планеты, погреждая климатическую равновесие и вызывая изменения в естественных экосистемах. Это может привести к вымиранию видов и негативно сказаться на жизни человека.

Неконтролируемая жизнедеятельность человека также приводит к разрушению экосистем. Лесозаготовки, промышленное строительство и необдуманная эксплуатация природных ресурсов приводят к вырубке лесов, вымеранию редких видов животных и растений, а также разрушению природных местообитаний.

Воздействие человека на биосферу также связано с введением иноземных видов животных и растений в новые территории. Это может привести к вытеснению местных организмов, нарушению биологического равновесия и снижению биоразнообразия.

В целом, воздействие человека на биосферу является одной из главных угроз для ее существования. Необходимо принять меры по охране окружающей среды, использованию устойчивых и экологически чистых технологий, а также сокращению потребления природных ресурсов для сохранения нашей планеты для будущих поколений.

Эволюция биосферы

Хронология основных этапов эволюции биосферы:

1. Появление жизни на Земле. Около 3,5 миллиардов лет назад произошло появление первых микроорганизмов – бактерий и голубых водорослей.

2. Разнообразие организмов. Примерно 600–700 миллионов лет назад произошло взрывное увеличение разнообразия жизни: появились эукариотические микроорганизмы, многоклеточные организмы и первые животные.

3. Появление растений на суше. Планты появились на суше около 400 миллионов лет назад и стали зелеными благодаря хлорофиллу, которая позволяет им превращать солнечную энергию в химическую.

4. Появление позвоночных животных. Около 500 миллионов лет назад на Земле появились первые позвоночные животные – рыбы. Впоследствии развились амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие.

5. Появление человека. Около 2,5–2 миллионов лет назад появились первые представители человека – предков Homo habilis и Homo erectus. Современный человек – Homo sapiens – появился около 200 тысяч лет назад.

Важно подчеркнуть, что эволюция биосферы не прерывается и продолжается по сей день. Смена видов, адаптация к изменяющимся условиям окружающей среды и появление новых организмов – все это является неотъемлемой частью ее развития

Первичные вещества жизни

В курсе общей биологии изучаются основные этапы эволюции жизни на Земле и приводятся формы жизни, наиболее характерные для отдельных периодов всех геохронологических эр. Экологический, системный взгляд на эволюцию жизни на нашей планете позволяет выделить в этом процессе иные аспекты. В частности, даже самый поверхностный взгляд на картину, представляемую палеонтологическими данными, позволяет заключить, что медленное и трудное совершенствование строения и, очевидно, приспособленности растений и животных прошлых эпох шло одновременно с усложнением экосистем и в их составе. Поскольку между различными экосистемами нет абсолютно непроницаемых границ, и все они так или иначе связаны в единую гигантскую экосистему планеты — биосферу, то изменение типов экосистем означало одновременно изменение типа биосферы.

Жизнь появилась на Земле не менее 3,5 миллиардов лет назад как результат химической эволюции органического вещества абиогенного, не связанного с деятельностью живого вещества, происхождения. Хотя какая-то грубая модель естественного отбора действовала, по-видимому, и на химическом этапе возникновения жизни, оставляя из бесчисленного множества перекомбинаций обломков органических молекул наиболее устойчивые, собственно эволюция могла начаться только с того периода, когда стало возможно и произошло объединение предшественников белков, обладавших каталитическими свойствами, и первичных нуклеиновых кислот. Эти первичные нуклеиновые кислоты по каким-то неведомым современной науке молекулярным механизмам «предпочитали» одни первичные белки другим и образовывали с ними относительно устойчивые комплексы, способные использовать внешние источники вещества и заключенной в нем энергии для воспроизводства таких же комплексов. Так, по-видимому, многократно и в разных местах в первичном океане возникала молекулярная база наследственности и изменчивости.

Наверное, много миллионов лет понадобилось для того, чтобы сложился и был отобран из множества случайно возникавших вариантов тот принцип генетического кода и синтеза белка, который стал единым для всего живого на Земле. Эта первичная биосфера развивалась в условиях восстановительных свойств среды и еще очень мало на нее влияла. Огромные запасы углекислого газа атмосферы не были еще вовлечены в биогенный круговорот, однако растворенные в водах океана органические вещества постепенно концентрировались, входя в состав живого вещества первичных организмов.

По-видимому, первичные организмы использовали в качестве источника энергии для синтеза собственных веществ энергию, освобождавшуюся при гидролизе других органических веществ. Это вело к постепенному исчерпанию ресурсов первичного органического вещества и было чревато гибелью недавно зародившейся на Земле жизни. Наверное, это был первый в истории нашей планеты экологический кризис глобального масштаба. Мы не можем за отсутствием данных судить о том, какой степени напряженности он достиг, прежде чем появились и начали быстро совершенствоваться биофизические и биохимические механизмы и соответствующие структуры, способные использовать внешние источники энергии — энергию химических реакций и света — для синтеза сложных органических веществ на основе углекислого газа и воды.

И если хемосинтез остался достоянием ограниченного числа групп микроорганизмов, то появление фотосинтеза явилось величайшим событием в судьбе биосферы. Он открыл возможность использования практически неиссякаемого источника энергии — Солнца и возможность вовлечения в биогенный круговорот вещества огромных запасов углерода, содержавшегося в атмосферном углекислом газе. Это произошло где-то во второй половине древнейшей, архейской эры, не менее 2 миллиардов лет назад. С тех пор в атмосферу стал поступать свободный кислород, возникающий как продукт разложения воды фотосинтезирующими организмами, которым необходим водород для восстановления углерода из его двуокиси и для построения органических молекул.

Этапы эволюции биосферы: таблица с краткой информацией

Биосфера — одна из геосфер, глобальная экосистема Земли или плёнка жизни. Не имеет чётко очерченной границы, представляет собой области суши, Мирового океана, нижние части атмосферы.

Эволюция биосферы (таблица по Вернадскому)

Этапы	Движущие силы	Проявления
Образование плёнки жизни	Геологические, химические, климатические процессы	Возникновение жизни
Видоизменение	Усложнение, развитие живых организмов.	Появление эукариотической клетки, возникновение многоклеточных растений и животных, усложнение организмов
Антропогенез	Появление человека и развитие человеческого общества	Переход биосферы в ноосферу

В.И. Вернадский назвал первые два этапа стадией биогенеза, что означает возникновение жизни из неживой материи. На следующей стадии — ноогенеза — происходит эволюция разума. Биосфера изменяется под воздействием разумной деятельности человека, возникает ноосфера.

Исторический взгляд на первые организмы

Найти организмы, существовавшие 3,5-3,8 миллиардов лет назад, физически невозможно, потому что все следы из прошлого давно исчезли. Однако, научные исследования позволяют сделать некоторые выводы о первых организмах.

Прокариоты считаются первыми формами жизни на Земле. Они являются простейшими организмами без ядра и органелл. Существование прокариотов было обнаружено в ископаемых отложениях возрастом около 3,5 миллиардов лет, что говорит о том, что они появились на Земле очень давно.

Считается, что первые организмы были хемоавтотрофами, то есть получали энергию от химических реакций в окружающей среде, а не от солнечного света. Эти организмы могли существовать в щелочных и горячих условиях, таких как гидротермальные источники или вулканические образования.

Archean eon, включающий период с 4 до 2,5-2,8 миллиарда лет назад, считается временем самых ранних организмов. Однако, полная картина их истории все еще остается предметом активных исследований и споров между учеными.

Возникновение жизни: от архея до эубиоэнцефиала

Одной из теорий, которая наиболее широко принимается научным сообществом, является гипотеза об археях – самых простых организмах, которые считаются предками всех живых существ. Археи были первыми эукариотическими организмами, обладающими ядерной оболочкой и другими особенностями живых клеток. Они возникли около 3,5 миллиардов лет назад и процветали в условиях ранней Земли.

Следующим важным этапом в развитии биосферы было появление прокариот – организмов без ядерной оболочки и мембран. Прокариоты представляли собой одноклеточные организмы, такие как бактерии и синезеленые водоросли. Они появились примерно 3,2 миллиарда лет назад и стали основой для дальнейшего развития животного и растительного мира.

В конце мезозойской эры, около 200 миллионов лет назад, произошло появление эубиоэнцефиалов – организмов, обладающих настоящим мозгом и сложной нервной системой. Эубиоэнцефиалы стали первыми многоклеточными организмами и смогли осваивать новые среды обитания, изменяя биосферу Земли.

Развитие биосферы – это долгий и сложный процесс, в котором каждый этап играет свою роль. Изучение истории развития биосферы помогает нам лучше понять, как возникла и эволюционировала жизнь на нашей планете.