Этапы развития биосферы. Ноосфера

Рис.2.2 Границы биосферы

Рис. 2.1 Схема строения биосферы

Верхняя граница - озоновый слой

20000

Стратосфера

10000 Эверест (8848 м)

почва

Тропосфера

Литосфера Гидросфера

Филиппинская впадина (10830 м)

Нефтяные воды

(присутствие бактерий )

3000 Нижняя граница

В пределах биосферы выделяют две категории слоев: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (эубиосферу), а также расположенные выше и ниже ее соответственно парабиосферу и метабисферу. В эти слои организмы могут попадать лишь случайно.

Озоновый экран – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность озона на высоте 22-26 км. Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7-8 км, у экватора – 17-18 км, а максимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана существование жизни без специальной защиты невозможно из-за жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов. К биосфере, например, относятся некоторые полезные ископаемые, в частности каменный уголь – продукт фотосинтеза растений в прошлые геологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общая мощность оценивается в 33-35 км.

Биотические компоненты биосферы включают растения (фитосфера), животных (зоосфера) и микроорганизмы (микробосфера). К биосфере относится и человеческое сообщество.

Основу жизни на Земле составляет процесс фотосинтеза, осуществляемый наземными растениями, пресноводными водорослями и морским фитопланктоном (совокупность свободноплавающих растительных организмов, населяющих толщу воды).Фотосинтез представляет собой процесс образования растениями богатых энергией органических соединений, под влиянием солнечного света, в результате которого двуокись углерода (СО2) и вода превращаются в углеводы (например глюкозу), а в качестве побочного продукта выделяется кислород. Кислород атмосферы Земли является результатом фотосинтеза. Ежегодно растения Земли образуют около 380 млрд. тонн биомассы (в перечёте на сухое вещество) и одновременно выделяют в атмосферу около 350 млрд. тонн свободного кислорода.

В процессе развития биосферы выделяют3 этапа :

1) Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно. Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).

Первым этапом эволюции биосферы было возникновение жизни из неживой материи. Этому предшествовало образование простых органических соединений из СН₄, NH₃, Н₂ в условиях высоких температур, повышенной вулканической деятельности, солнечного излучения.

Первый этап возникновения жизни рассматривается как этап химической эволюции.

Первыми органическими соединениями были аминокислоты, образовавшиеся в первичном океаническом «бульоне» в результате взаимодействия циановодорода (HCN) и альдегидов в присутствии NH₃.одновременно происходило образование простых сахаров (рибозы и дезоксирибозы). Тем самым в водной среде образовывались основные компоненты нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

Рибоза и дезоксирибоза в сочетании с основаниями нуклеиновых кислот (аденин, гуанин, цитозин, тимин) образовывали нуклеозиды, а последние, в сочетании с фосфатами – простейшие составляющие нуклеиновых кислот.

На следующем этапе происходила полимеризация «малых» молекул в более крупные, т.е. образование собственно нуклеиновых кислот и белков, которые послужили основой для образования клеток и одноклеточных организмов.

Жизнь на Земле возникла 3,5 млрд лет назад – в архейскую эру с появлением одноклеточных синезеленых и многоклеточных водорослей. Свойства этих древнейших организмов определялись условиями внешней среды, в частности составом земной атмосферы. Усваивая из атмосферы углекислый газ, они обогащали ее кислородом. В конце архея началось размножение видов живых организмов и фотосинтез. Фотосинтез радикально изменил атмосферу Земли, наполнив ее кислородом, и положил начало разделению единого ствола жизни на две ветви - растения и животные. В конце мезозойской эры, примерно 200 млн лет назад, произошло очень важное событие – появление млекопитающих. Эра, в которую мы живем, называется кайнозойской. Началась она около 70 млн лет назад, и начало ее было отмечено прежде всего окончательным вымиранием пресмыкающихся, господствующее положение стали занимать млекопитающие. В кайнозойскую эру появились обезьяны, давшие ветви, которые в конечном счете породили первое мыслящее существо - человека. Сознание появилось закономерно. Оно увенчало всю предшествовавшую эволюцию Земли, как органическую, так и неорганическую. Великий акт появления человека – не случайность, а неизбежный в земных условиях результат непрерывного совершенствования живого вещества. Все вело к появлению Мысли. Предполагается, что первое человекообразное существо (австралопитек) возникло примерно 3 млн лет назад. Он обладал вертикальной походкой, масса мозга, похожего на человеческий, равнялась примерно 700 г. Хотя австралопитеки по ряду качеств и превосходили современных обезьян, они еще не были людьми и не обладали разумом.

В 1959-1960 гг. английский археолог Л.Лики нашел в Восточной Африке останки человекообразных существ, живших не менее 2 млн лет назад. Рядом с обломками черепа, костью голени и зубами лежали примитивные орудия. Эти существа были преимущественно вегетарианцами, но умели охотиться на крупных животных. По всем этим признакам Лики и его сотрудники присвоили им видовое название человек умелый. Судя по всему, это действительно были древнейшие люди на нашей планете. Их мозг по объему (530 и 685 см³) превышал мозг австралопитеков, а морфологически они были совершеннее всех предшественников человека. Они использовали примитивные орудия труда, что указывает на первые проблески их сознания. Причина, заставившая наших обезьяноподобных предков трудиться, – изменение около 2,5 млн лет назад климатических условий. Уменьшение количества лесов заставило древних обезьян спуститься на землю. Очутившись в новой, необычно суровой обстановке, наши предшественники могли противопоставить ей или огромную физическую силу, или хорошо развитый мозг (умелый человек). Подчиняясь общему ходу эволюции, естественный отбор предпочел второе. Труд и порожденное им сознание в тяжкой борьбе за существование оказались победителями. С той поры прослеживается почти непрерывная нить, ведущая от человека умелого к человеку разумному. Это прежде всего питекантроп, обезьяночеловек, живший примерно 0,5 млн лет назад. За ним вверх по эволюционной лестнице идут синантроп и гейдельбергский человек. Еще выше – неандертальцы, обладавшие членораздельной речью и жившие группами по 50-100 человек. Они одевались в шкуры, широко пользовались огнем. Примерно 50 000 лет назад на Земле появился кроманьонский человек, внешне почти не отличимый от наших современников. Он приручал животных, делал первые шаги в области земледелия, знал гончарное дело, умел сверлить, шлифовать. Это был человек разумный.

На ветви «древа эволюции» прогресс выражается в развитии центральной нервной системы, что сказывается в непрерывном росте объема головного мозга. У австралопитека он близок к 500, у питекантропа – к 900, у синантропа – около 1200, у неандертальца – до 1400, у кроманьонца – примерно 1600 см3. Второе не менее важное обстоятельство – постоянное ускорение эволюционного процесса. От появления первых млекопитающих до ответвления от них приматов прошло примерно 200 млн лет. Спустя еще 20 млн лет появились астралопитеки. От них до первых питекантропов прошло около 1,5 млн лет. Переход к неандертальцу занял всего несколько сотен тысяч лет. Прошло еще 200 000 лет – и на Земле появился человек разумный.

Таким образом, появление человека было не просто появлением нового вида. Произошел великий качественный скачок в истории Земли. Возник не просто человек, а человеческое общество, подчиняющееся не только биологическим законам. Началась человеческая история, подчиняющаяся особым, социальным, законам. С появлением человека эволюция растительного и животного мира не прекратилась.

2) Биотехносфера. Современная биосфера - это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы. Человеческое общество - это один из этапов развития жизни на Земле. Деятельность человека следует рассматривать как составную часть биосферы. Техника - это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос - каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем , какими средствами избежать необратимых последствий в природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно , что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так , чтобы они были взаимовыгодны.

3) Ноосфера - сфера разума.

Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может. Его существование - есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.

Учение о ноосфере получило развитие в работах русских ученых М.М. Кашмилова (1979), В.П. Казначеева 1985г. Современные ученые также рассматривают ноосферу как новую высшую стадию эволюции биосферы, связанную с возникновением и развитием в ней человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, создает техносферу и начинает оказывать определяющее влияние на ход биосферных и космических процессов.

Уже в начале XX в. В.И.Вернадский начал говорить о том, что воздействие человека на окружающую Природу растет столь быстро, что не за горами время, когда он превратится в основную геологообразующую силу. И как следствие он должен будет принять на себя ответственность за будущее развитие Природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными. Биосфера перейдет однажды в сферу разума – в ноосферу. Произойдет великое объединение, в результате которого развитие планеты будет направляться силой Разума. «Биосфера XX столетия превращается в ноосферу, создаваемую прежде всего ростом науки, научного понимания и основанного на ней социального труда человечества... Взрыв научного творчества <...> создает переход биосферы в ноосферу».

Интересно отметить, что разработанное В.И.Вернадским учение о биосфере Земли и неизбежности ее эволюционного превращения в ноосферу современниками не было воспринято. Отношение к этой части его творчества начало резко изменяться в 70-е гг. нашего столетия, когда начался бурный рост численности населения земного шара, сопровождаемый быстрым истощением природных ресурсов и загрязнением окружающей среды. Организация Объединенных Наций в 1972 г. созвала в Стокгольме Первую международную конференцию по окружающей среде и развитию, в которой участвовали делегации 106 стран. Конференция пришла к неутешительным выводам. Она констатировала не только истощение природных ресурсов (в отдельных странах – даже запасов питьевой воды), но и вредное воздействие загрязнения окружающей среды на состояние здоровья больших человеческих популяций - широкое распространение раковых, сердечно-сосудистых, легочных, желудочно-кишечных и аллергических заболеваний, не говоря уже о многочисленных случаях прямого отравления. Поэтому она обратилась к правительствам всех стран мира с призывом немедленно создать государственные органы охраны природы. Учение В.И.Вернадского о биосфере Земли и неизбежности ее эволюционного превращения в ноосферу приобрело исключительно важное значение. Стали активно издаваться и переиздаваться его работы, проводиться конференции, посвященные проблемам ноосферного развития.