Взаимодейстиве эволюции земной коры и биосферы

Четвёртый надорганизменный уровень – биосфера

БИОСФЕРА,оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс(1831-1914) в 1875 г. Основы учения о биосфере, которые актуальны и в современной науке, были разработаны русским учёным В.И.Вернадским уже упоминавшимся в первой лекции.

Главной концептуальной идеей в концепции биосферы является взаимодействие живых систем всех уровней (от микроорганизмов до биогеоценозов) с геологическими сферами (прежде всего земной корой), атмосферой и гидросферой.

Известно, что в результате выветривания и сноса вещество на поверхности континентов полностью обновляется каждые 100 миллионов лет, а его убыль компенсируется за счет поднятия континентов. Благодаря жизнедеятельности бактерий, растений и животных в атмосфере каждые 7 лет полностью обновляется углекислота, а через 4 000 лет – содержание кислорода.

Сама земная кора состоит в основном из 8 химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия и калия, причем почти половину ее массы составляет кислород, со держащийся в окислах металлов.

Дрейф Материков (теория мобилизма). Альфред Вегенер

Географы уже давно заметили: если вырезать на глобусе контуры Африки и Южной Аме рики, а потом соединить их вместе, они совпадут, словно части состав одной картинки-загадки. А если вырез сделать не по береговой линии, а по очертаниям шельфа – мелководья, окружающего материки, – сходство еще больше увеличивается. Исходя из этого, английские ученые уже давно в 18 веке предложили гипотезу континентального дрейфа, согласно которой в далеком прошлом Южная Америка и Африка составляли единый континент. Но одно дело – выдвинуть гипотезу, а другое – найти для ее подтверждения. Главной вопрос был в том какой источник энергии был бы достаточно мощным, чтобы отделить Южную Америку от Африки на расстояние 4,5 тысячи км.

Немецкий ученый Альфред Вегенер(1880-1930). Был по профессии метеорологом, а также аэронавтом и полярным исследователем. Последняя экспедиция была предпринята для организации в центре Гренландии круглогодичной исследовательской станции "Айсмитте" на высоте около 3000 м. Возвращаясь из этой экспедиции, Вегенер погиб во льдах.

Вегенер обобщил данные о геологическом, палеонтологическом и зоологическом сходстве Южной Америки и западной Африки, восточной Африки и Индии, Северной Америки и Европы. Он предполагал, что ниже земной коры, под всеми материками, существует слой сильно разогретого и если не расплавленного, то, во всяком случае, пластичного материала, по которому и плавают материковые глыбы.

Вегенер предположил, что в начале мезозоя, около 230-200 млн. лет назад, все материки были сгруппированы в единый гигантский континент – Пангею (от греческих слов пан - всеобщий и гео - Земля) и один огромный океан - и только один океан Панталасса ("таласса" по-гречески - море). Этот суперконтинент первоначально раскололся на две части. На севере была Лавразия, состоявшая из древнего континента Северной Америки плюс Европа и Азия. На юге была Гондвана (по названию одного из геологических районов Индии, населенному народностью гондов), состоявшая из Африки, Южной Америки, Антарктики, Австралии и Индии, которая в то время лежала далеко к югу от Азии. Между ними было океан Тетис. Назвавние Тетис предложено в конце 19 в. вышеупомянутым австрийским геологом Э.Зюссом. [по имени древнегреческой богини моря Фетиды (Thétis)]

Затем Южная Америка начала отходить к западу. Африка отделилась от Антарктики. Индия оторвалась и переместилась на 8 тысяч километров севернее. Она столкнулась с Азией около 40 млн. лет назад. В результате этого столкновения образовались Гималаи.

В середине 20 века геофизики научились просвечивать сейсмическими методами не только подошву земной коры, но и более глубокие части мантии. В 1953году было произведено новое сейсмическое зондирование Земли. Ученым удалось заглянуть значительно глубже. В верхней мантии, как выяснилось, действительно существует слой сильно разогретых пластичных пород. Открытый слой получил у геофизиков название "астеносферы Земли" (от греческого asthenes - слабый), таким образом гипотеза Вегенера была доказана.

Нет пока единства мнений в объяснении движущей силы, движущего механизма который перемещает целые материки. Вегенер полагал, что осколки Пангеи движутся к экватору под непрерывным воздействием удаления от полюсов, вызванного вращением Земли.

Жорж КЮВЬЕ(1769–1832) французский зоолог. сыграл значительную роль в создании палеонтологии и сравнительной анатомии. Он был современником Ламарка, но Ламарк стал знаменитым после смерти, а Кювье был очень знаменит при жизни. Занимал важные государственные посты при всех императорах Франции первой трети 19 века. У него было очень редкое совмещение талантливого и работоспособного учёного с ловким и изворотливым политиком. Он верил в бога, и эту веру – стойкую и непоколебимую – пытался обосновать научно. Его теории и гипотезы были направлены на восстановление пошатнувшегося в эпоху просвещения авторитета ортодоксальной теологии. Родоначальник современного учения о животных классах. В основу классификации положил строение нервной системы, исходя из этого в 1812г. сформулировал учение о четырех «типах» организации животных: впервые объединив млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, амфибий и рыб в одну такую «ветвь» – Позвоночные. Три другие «ветви» получили названия Мягкотелые (моллюски), Членистые (членистоногие), Зоофиты (бактерии). Чтобы объяснить смену флоры и фауны в различные периоды эволюции Земли, выдвинул теорию катастроф (в 1817–1824 годы). Кювье был последователем К.Линнея и отвергал эволюционные воззрения. Ж.Ламарк считал, что приобретённые организмом свойства в ходе его прижизненного приспособления к окружающей среде в ходе могут передаваться по наследству. Теорию Ламарка начал опровергать Ч.Дарвин, а окончательно опровергла генетика.

Кювье был прав не только относительно революционных переворотов, приводивших к значительной смене фауны и флоры (неполного уничтожения жизни и восстановления её заново), но и совершенно правильно указал три из них – позднепермский (ок. 240 млн. лет назад), позднеюрский (ок. 140 млн. лет назад) и позднеэоценовый (ок. 40 млн. лет назад). Современная геология и палеонтология доказали, что в истории жизни шло скачкообразно. Всплеск мутаций и гибели цилых отрядов животных вызывался как геологическими причинами – например масштабные выбросы радиоактивного урана, так и климатическими колебаниями вызванными, в том числе космическими факторами.