Кайнозойская эра: Неогеновый период (от 24.6 до 2.6 млн. лет назад)

На протяжении неогена материки все еще находились "на марше", и при их столкновениях произошел ряд грандиозных катаклизмов. Африка "врезалась" в Европу и Азию, в результате чего возникли Альпы. При столкновении Индии и Азии вверх взметнулись Гималайские горы. В это же время сформировались Скалистые горы и Анды, поскольку и другие гигантские плиты продолжали смещаться и наползать друг на друга. Однако Австралия и Южная Америка по-прежнему оставались изолированными от остального мира, и на каждом из этих материков продолжала развиваться собственная уникальная фауна и флора.

В неогене лесная, луговая кустарниковая растительность сменяется степной и саванновой, образуются первые полупустыни и пустыни. Появляются злаковые и осоковые сообщества; деревья и кустарники встречаются в виде островков из лещины, березы, ореха, можжевельника, ясеня, клена, сосны др., по берегам рек и озер растут ивы, тополя, ольха. В это время особое распространение получили животные - обитатели открытых пространств (так называемая гиппарионова фауна): примитивные лошади (гиппарионы), антилопы, жирафы, быки, слоны (большое разнообразие), носороги, которые становились жертвами саблезубых кошек (махайродусов, а позже - смилодонов), гиен, медведей и примитивных волков. Широко распространены гигантские бегающие птицы, а также грифы, кондоры, врановые, гусеобразные и другие. В неогене отмечается большое разнообразие приматов, которые появились еще примерно 60 млн. лет назад и начало развития антропоидов. Сейчас известно около 200 видов обезьян: полуобезьяны (лемуры, долгопяты), низшие обезьяны (широконосые в Южной Америке и мартышковые в Старом Свете), человекообразные (шимпанзе, гориллы, орангутанги) и примыкающие к последним гоминиды (люди). Все они имеют общие признаки – одну пару грудных молочных желез, ногти вместо когтей, противопоставленный большой палец, смотрящие вперед глаза, высокоразвитые мозг и поведение. Человекообразные выделились 20-25 млн. лет назад. Их древними вымершими представителями были дриопитеки (предки горилл), сивапитеки (предки орангутангов и гиббонов), ореопитеки и уранопитеки - предки шимпанзе и гоминид. На рис. 6 показаны основные животные и растения, характерные для кайнозойской эры.

Рис. 6. Живые организмы и палеогена и неогена: 1-шестилучевые кораллы, 2,3 моллюски (2-двухстворчатые, 3-брюхоногий), 4-ракообразные (краб), 5,6-рыбы (5-костные, 6-хрящевые - акула), 7-птицы (гусиные), 8-13-млекопитающие (8-парнокопытные (эогиппус), 9- саблезубый тигр (смилодон), 10-непарнокопытные (гиппарион), 11-индикатерий 12-динотерий, 13-лемур), 14- пальмы, 15-хвойное, 16-цветковые растения (дубы).

Кайнозойская эра: Антропогеновый период (от 2.6 млн. лет назад до наших дней)

В начале периода большинство материков занимало то же расположение, что и в наши дни, причем некоторым из них для этого потребовалось пересечь половину земного шара. Узкий сухопутный "мост" связывал между собой Северную и Южную Америку. Австралия располагалась на противоположной от Британии стороне Земли. На северное полушарие наползали гигантские ледниковые покровы. Мир был в объятиях великого оледенения, который закончился 10000 лет назад. Климат потеплел, ледники отступили (их остатки представлены в настоящее время ледяными шапками в Арктике и Антарктике), и настало время расцвета человеческой расы.

Рис. 7. Жизнь в антропогене: 1,2-моллюски (1-брюхоногие, 2-головоногий – кальмар), 3-рыба, 4,5-китообразные (4-кит, 5-дельфин), 6-большерогий олень, 7-мамонт, 8-носорог, 9-пещерный медведь, 10-человек разумный, 11-птица, 12-цветковые растения - береза, 13-хвойные растения – ель и сосна.

В Евразии в связи с оледенением была распространена тундровая и таежная растительность (вплоть до Франции, Северной Испании, Италии и т.д.) Для Европы выделяют три периода оледенения: лихвинское, днепровское и валдайское. Животный мир был представлен бизонами, пещерными медведями, мамонтами, шерстистыми носорогами и т.д. (так называемая мамонтова фауна). Около 2 млн. лет назад впервые появился человек умелый (Восточная Африка) и началось развитие гоминид, которые представлены тремя последовательными ископаемыми формами человека - умелый, прямоходящий и разумный. Животный и растительный мир приобрели современный вид. Рис. 7 представляет современные древнему человеку животные и растения, а на рис. 8 основные этапы антропогенеза и особенности каждого из них при биологическом и социальном развитии человека.

Рис. 8. Основные этапы эволюции человека.

^ Будущее Земли

Ученые рассматривают сценарии дальнейшего развития нашей планеты и жизни на ней. Они зависят от конкретных явлений, которые могут оказать влияние на развитие Земли.
1) Во-первых, время жизни нашего Солнца не бесконечно, примерно через 4-5 млрд. лет на нем закончится водородное горючее. Оно расширится до размеров красного гиганта и "поглотит" все ближайшие планеты Солнечной системы. Это наиболее вероятный процесс, но произойдет он очень не скоро.

2) К серьезным изменениям может привести активная человеческая деятельность. Уже сейчас человек может менять некоторые экологические системы и влиять на геологические процессы. А применение ядерного оружия может привести к непоправимым последствиям, когда серьезно нарушатся взаимосвязи между различными географическими оболочками.

3) Вполне возможно столкновение Земли с космическим телом - астероидом или кометой. В таком случае в зависимости от размеров падающего на Землю объекта может произойти катастрофа регионального или глобального характера. Характерным примером такого события является падение на нашу планету астероида 65 млн. лет назад, которое привело к глобальным изменениям в климате, к которым не смогли приспособиться многие представители животного и растительного мира, в том числе всем известные динозавры.

4) Глобальные изменения, только более медленные, могут происходить и из-за внутренних процессов на поверхности Земли. Изменение внешнего облика нашей планеты из-за движения литосферных плит продолжится и в дальнейшем. Реконструкция этих изменений на основе современных направлений движения материков со скоростями 2-18 см/год дает следующую картину. Через 250 млн. лет литосферные плиты опять сформируют единый материк аналогичный мезозойской Пангее: Северная и Южная Америка объединятся и столкнутся с Африкой, которая, двигаясь на север в направлении Западной Европы, уничтожит Средиземное море и образует на их месте новые высокие горы. Антарктида и Австралия также сольются в один материк и столкнутся с Евразией другой, юго-восточной, стороны континента.

Произошедшие изменения отразятся на климате планеты. Усиление вулканической активности приведет к увеличению содержания в атмосфере пыли, хлора, углекислого газа и пр., что в свою очередь спровоцирует увеличение парникового эффекта на всей Земле. За счет парникового эффекта постепенно повысится средняя температура на нашей планете, начнет таять ледниковый покров и повысится уровень мирового океана. Но из-за изменения орбитальных характеристик Земли при движении ее вокруг Солнца, которые происходят с периодом в десятки тысяч лет. Глобальное потепление сменится глобальным похолоданием - оледенением.

Все эти изменения непременно скажутся на животном и растительном мире нашей планеты, так как будут меняться условия проживания в разных ее регионах (не учитывая возможное влияние человеческой деятельности). Многие экологические системы исчезнут, и появятся новые, все это приведет к вымиранию одних (современных) и появлению новых типов животных и растений, то есть процессы геологической и биологической эволюции Земли продолжатся и в будущем.

Лекция 7: В.И.Вернадский- основоположник учения о биосфере.

Цель лекции: изучение исследования В.И. Вернадского которые привели к осознанию роли жизни и живого вещества в геологических процессах, а также глобальную роль живых существ в биосфере.

Рассматриваемые вопросы:

1.Основополагающая роль В.И.Вернадского в формировании целостного учения о биосфере и ноосфере.

2.История создания В.И.Вернадского учения о биосфере.

3.Очерки В.И.Вернадского «Биосфера в комосе» и «Область жизни».

4.Концепция живого вещества и его глобальная роль в биосфере.

1.Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский (1864-1945). Он является основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.

Исследования В.И. Вернадского привели к осознанию роли жизни и живого вещества в геологических процессах. Облик Земли, ее атмосфера, осадочные породы, ландшафты — все это результат жизнедеятельности живых организмов. Особую роль в становлении лика нашей планеты Вернадский отводил человеку. Он представил деятельность человечества как стихийный природный процесс, истоки которого теряются в глубинах истории.

Будучи выдающимся теоретиком, В.И. Вернадский стоял у истоков таких новых и общепризнанных ныне наук, как радиогеология, биогеохимия, учение о биосфере и ноосфере, науковедение.

В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал книгу «Биосфера», которая ознаменовала собой рождение новой науки о природе и взаимосвязи с ней человека. Биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты: «Биосфера — организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». Ученый установил, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.

В.И. Вернадский подчеркивал, что биосфера является результатом геологического и биологического развития и взаимодействия косного и биогенного вещества. С одной стороны, это среда жизни, а с другой — результат жизнедеятельности. Специфика современной биосферы — это четко направленные потоки энергии и биогенный (связанный с деятельностью живых существ) круговорот веществ. Вернадский впервые показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан великий планетарный процесс — ми фация химических элементов в биосфере. Эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере и должна идти в направлении увеличения биогенной миграции атомов.

В.И. Вернадский отмечал, что пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. На развитие жизни, а следовательно, на границы биосферы оказывают влияние многие факторы, и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни также слишком высокие или низкие температуры, элементы минерального питания. К ограничивающим факторам можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.

Согласно представлениям Вернадского, биосфера состоит из нескольких разнородных компонентов. Главный и основной — это живое вещество, совокупность всех живых организмов, населяющих Землю. В процессе жизнедеятельности живые организмы взаимодействуют с неживым (абиогенным) - косным веществом. Такое вещество образуется в результате процессов, в которых живые организмы не принимают участия, например, изверженные горные породы. Следующий компонент - биогенное вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняк, мел, лесная подстилка, почвенный гумус и т.д.). Еше одно составляющее биосферы - биокосное вещество — результат совместной деятельности живых организмов (вода, почва, кора выветривания, осадочные породы, глинистые материалы) и косных (абиогенных) процессов.

Косное вещество резко преобладает по массе и объему. Живое вещество по массе составляет ничтожную часть нашей планеты: примерно 0,25 % биосферы. Причем «масса живого вещества остается в основном постоянной и определяется лучистой солнечной энергией заселения планеты». В настоящее время этот вывод Вернадского называется законом константности.

В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функции биосферы.

Первый постулат: «С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». Другими словами, первобытная биосфера изначально отличалась богатым функциональным разнообразием.

Второй постулат: «Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы».

Третий постулат: «В общем монолите жизни, как бы ни менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением». То есть первичная биосфера была представлена «совокупностями» организмов типа биоценозов, которые и были главной «действующей силой» геохимических преобразований. Морфологические изменения «совокупностей» не отражались на «химических функциях» этих компонентов.

Четвертый постулат: «Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... — миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас».

Пятый постулат: «Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами».

Разрабатывая учение о биосфере, В.И. Вернадский пришел к выводу, что главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать первичные органические соединения.

Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере (1863-1945)

К понятию «биосфера» (без самого термина) еще в начале XIX в. подошел Ламарк. Позднее (1863 г.) французский исследователь Реют применил термин «биосфера» для обозначения области распространения жизни на земной поверхности. В 1875 г. австрийский геолог Зюсс назвал биосферой особую оболочку Земли, включающую совокупность всех организмов, противопоставив ее другим земным оболочкам. Начиная с работ Зюсса, биосфера трактуется как совокупность населяющих Землю организмов.

Законченное учение о биосфере было создано нашим соотечественником академиком Владимиром Ивановичем Вернадским. Основные идеи В. И. Вернадского в учении о биосфере сложились в начале XX в. Он излагал их в лекциях в Париже. В 1926 г. его идеи о биосфере были сформулированы в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера и космос» и «Область жизни». Позднее эти же идеи были развиты в большой монографии «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения», которая, к сожалению, была опубликована только через 20 лет после его смерти.

Прежде всего В.И. Вернадский определил пространство, которое охватывает биосфера Земли, — вся гидросфера до максимальных глубин океанов, верхняя часть литосферы материков до глубины около 3 км и нижняя часть атмосферы до верхней границы тропосферы. Он ввел в науку интегральное понятие живое вещество и стал называть биосферой область существования на Земле «живого вещества», представляющего собой сложную совокупность микроорганизмов, водорослей, грибов, растений и животных. По существу, речь идет о единой термодинамической оболочке (пространстве), в которой сосредоточена жизнь и
осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды (пленка жизни). Он показал, что биосфера отличается от других сфер Земли тем, что внутри нее происходит геологическая деятельность всех живых организмов. Живые организмы, преобразуя солнечную энергию, являются мошной силой, влияющей на геологические процессы.

Специфическая черта биосферы как особой оболочки Земли — непрерывно происходящий в ней кругооборот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов. По мнению В.И. Вернадского, в прошлом явно недооценивали вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела. Хотя живое вещество по объему и массе составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.

Занимаясь созданной им наукой биохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, В.И. Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Он сформулировал три важных биогеохимических принципа:

Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к своему максимальному проявлению. Этот принцип в наши человеком дни нарушен.

Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, происходит в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.

Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей его средой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергией Солнца. Вследствие нарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Перечисленные геохимические принципы соотносятся со следующими важными выводами В.И. Вернадского: каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи с другими организмами и неживой природой; жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на нашей планете.

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и, в первую очередь, ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат Земли, а последний, в свою очередь, — жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на Земле.

В. И. Вернадским были определены основные компоненты, слагающие биосферу.

По представлению, биосфера состоит из семи взаимосвязанных частей.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: