а також залежність ранніх стадій розвитку багатьох організмів від водного середовища, значну різноманітність і багатство морської фауни в порівнянні з сухопутної.
Широко поширена точка зору, згідно з якою найбільш сприятливим середовищем для виникнення життя були прибережні райони морів і океанів. Тут, на стику моря, суші, повітря, створювалися сприятливі умови для утворення складних органічних сполук, необхідних для виникнення життя.
В останні роки увагу вчених привертають вулканічні області Землі як один з можливих джерел зародження життя. При виверженні вулканів виділяється величезна кількість газів, склад яких багато в чому збігається зі складом газів, що утворили первинну атмосферу Землі. Крім того, висока температура сприяє протіканню реакцій.
У 1977 р в океанічних жолобах виявлені так звані «чорні курці». На глибині в кілька тисяч метрів при тиску в сотні атмосфер з «трубок» виходить вода з температурою +200. + 300 ° С, збагачена газами, властивими вулканічним областям. Навколо трубок «чорних курців» відкрито багато десятки нових пологів, сімейств і навіть класів тварин. Вкрай різноманітно представлені тут і мікроорганізми, серед яких переважають серобактерии. Бути може, життя зародилося в глибинах океану в різко контрастних умовах перепаду температур (від +200 до + 4 ° С)? Яке життя була первинної - водна або сухопутна? Відповіді на ці питання належить дати науці майбутнього.
Чи можливе виникнення життя на Землі зараз? Процес виникнення живих організмів з простих органічних сполук був надзвичайно тривалим. Щоб на Землі спалахнула життя, знадобився тривав багато мільйонів років еволюційний процес, протягом якого пробіонти випробували тривалий відбір на стійкість, на здатність до відтворення собі подібних, на освіту ферментів, які контролюють всі хімічні процеси в живому. Стадія преджизни була, мабуть, тривалої. Якщо зараз на Землі де-небудь в районах інтенсивної вулканічної діяльності і можуть виникнути досить складні органічні сполуки, то ймовірність скільки-небудь тривалого існування цих сполук незначна. Вони зараз же будуть використані гетеротрофних організмами. Це розумів ще Ч. Дарвін, який в 1871 р писав: «Але якби зараз (ах яке велике якщо!) В будь-якому теплом водоймі, що містить всі необхідні солі амонію і фосфору та доступному впливу світла, тепла, електрики і т . п. хімічно утворився білок, здатний до подальших все більш складним перетворень, то ця речовина негайно було б зруйновано або поглинена, що було неможливо в період до виникнення живих істот ».
Таким чином, сучасні знання про походження життя на Землі призводять до наступних висновків:
- Життя виникло на Землі абіогенним шляхом. Біологічної еволюції передувала тривала хімічна еволюція.
- Виникнення життя - це етап еволюції матерії у Всесвіті.
- Закономірність основних етапів виникнення життя може бути перевірена експериментально в лабораторії і виражена у вигляді такої схеми: атоми ---- * - прості молекули - ^ макромолекули -> ультрамолекулярние системи (пробіонти) -> одноклітинні організми.
- Первинна атмосфера Землі мала відновний характер. В силу цього перші організми були гетеротрофами.
- дарвінівської принципи природного відбору і виживання найбільш пристосованих можна перенести на предбиологического системи.
- В даний час живе походить тільки від живого (біогенної). Можливість повторного виникнення життя на Землі виключена.
\. На підставі порівняльної характеристики коацерватних крапель і живих організмів доведіть, що життя на Землі могло виникнути абіогенним шляхом.
2. Чому повторному виникненню життя на Землі неможливо?
3. Серед нині існуючих організмів примітивні є мікоплазми. За розмірами вони менше деяких вірусів. Однак в такій маленькій клітці є повний набір життєво важливих молекул: ДНК, РНК, білки, фермецти, АТФ, вуглеводи, ліпіди та ін. Мікоплазми не мають ніяких органоїдів, крім зовнішньої мембрани і рибосом. Про що говорить факт існування таких організмів?
ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ І МЕТОДИ ЇЇ ВИВЧЕННЯ
Картину еволюційного процесу від його початку до наших днів відтворює наука про давнє життя - палеонтологія. Вчені-палеонтологи простежують віддалені в часі епохи по скам'янілим залишках організмів минулого, що збереглися в земних пластах. Геологічні шари тому можна образно назвати сторінками і главами кам'яного літопису історії Землі. Але чи можна точно визначити їх вік, а разом з тим і вік викопних організмів, укладених в цих пластах?
Методи геохронологии. Існують різноманітні методи визначення віку викопних решток і шарів гірських порід. Всі вони діляться на відносні і абсолютні. Методи відносної геохронології виходять з уявлення про те, що більш
поверхневий пласт завжди молодше лежачого під ним. З огляду на-ється і той факт, що для кожної геологічної епохи характерний свій певний вигляд - специфічний набір тварин і рослин. На підставі вивчення послідовності нашарування верств геологічного розрізу складається схема розташування шарів (стратиграфическая схема) даного району. Палеонтологічні дані дозволяють виявити однакові або близькі види в шарах різних геологічних розрізів різних країн і континентів. На підставі схожості копалин форм робиться висновок про синхронність шарів, що містять так звані керівні копалини, т. Е. Про їх належність до одного і того ж часу.
Методи абсолютної геохронології грунтуються на природної радіоактивності деяких хімічних елементів. Вперше запропонував використовувати це явище як еталон часу П'єр Кюрі (1859-1906). Суворе сталість швидкості радіоактивного розпаду призвело до думки про розробку єдиної точної хронологічної шкали історії Землі. Пізніше це питання розробляли Е. Резерфорд (1871-1937) та інші вчені
Для визначення абсолютного віку використовують «долгожі-вущіе» радіоактивні ізотопи, придатні для вивчення віку найдавніших шарів Землі. Швидкість розпаду радіоактивного ізотопу виражається періодом напіврозпаду. Це час, протягом якого будь-який вихідне кількість атомів зменшується вдвічі, Знаючи період напіврозпаду відповідного ізотопу і вимірявши співвідношення кількості радіоактивного ізотопу і продуктів його розпаду, можна визначити вік той ^ чи іншої породи. Наприклад, період напіврозпаду урану-238 дорівнює 4,498 млрд. Років. Кілограм урану, в яких би гірських породах він ні залягав, через 100 млн. Років дає 13 г свинцю і 2 г гелію. Отже, чим більше в гірській породі уранового свинцю, тим вона і пласт, її включає, древнє. Такий принцип дії «радіоактивних годин». Розглянутий приклад ілюструє найстаріший метод ізотопної геохронології - свинцевий. Він названий так тому, що вік порід визначається по накопиченню свинцю при розпаді урану і торію. В результаті радіоактивного розпаду урану-238 виникає свинець-206, уран-235, свинець-207 і при розпаді то-рія-232 - свінсц-208.
Залежно від кінцевого продукту радіоактивного розпаду розроблені і інші методи ізотопної геохронології: гелевий, вуглецевий, калій-ар гонпви і.
Для визначення геологічного вочрасга до 50 тис. Років широко застосовується радіоуглсродний мегод. Він заснований на тому, що під дією космічної раді.ш.ін і атмосфері Землі азот перетворюється н радіоактивний я: ютоп вуглецю 'С, з періодом напіврозпаду 5750 років, В живих організмах внаслідок постійного обміну із середовищем концентрація радіоактивного ізотопу вуглецю постійна, тоді як після смерті і припинення обміну
речовин радіоактивний ізотоп '' * С починає розкладатися. Знаючи період напіврозпаду, можна досить точно визначити вік органічних залишків: вугілля, гілок, торфу, кісток. Цим методом датуються епохи зледеніння, етапи стародавньої людської цивілізації і т-д.
В останні роки успішно розробляється дендрохронології-ний метод. Вивчивши вплив погодних умов на приріст річних кілець на деревині, біологи з'ясували, що чергування кілець низького і високого приросту дає неповторну картину. Склавши усереднену криву приростів деревини для кожного району, можна з точністю до року датувати будь-який шматок деревини. Таким чином, наприклад, радянські археологи точно датують вік деревини, що використовувалася на будівництво стародавнього Новгорода.
Подібно річним кільцям дерев, відображають добові, сезонні та річні цикли лінії росту коралів. У цих морських безхребетних зовнішня частина скелета покрита тонким вапняним шаром, званим епітекой. При доброму стані на епнтеке видно чіткі кільця - результат періодичного зміни швидкості відкладення карбонату кальцію. Ці утворення групуються в пояса. Американський палеонтолог Дж. Уелс довів (1963), що кільцеві лінії і пояса на епітеке коралів є добові і річні освіти. Досліджуючи сучасні види рифоутворюючих коралів, він нарахував в їх річному поясі близько 360 ліній, т. Е-кожна лінія відповідала приросту за один день. Цікаво, що у коралів, які жили приблизно 370 млн. Років тому, в річному поясі налічується від 385 до 399 ліній. На підставі цього Дж. Уелс прийшов до висновку, що кількість днів у році в той далекий геологічний час було більше, ніж в нашу епоху. Дійсно, як показують астрономічні обчислення і палеонтологічні дані, Земля оберталася швидше і тривалість доби тому становила приблизно 22 години. Знаючи послідовність появи тих чи інших організмів і вік різних шарів земної кори, вчені в загальних рисах склали хронологію історії нашої планети і описали розвиток життя на ній.
Календар історії Землі. Історія Землі поділяється на тривалі проміжки часу - ери. Ери поділяються на прріоди, періоди - на епохи, епохи - на століття. (Календар історії Землі представлений на таблиці.)
Поділ на ери і періоди не випадково. Закінчення однієї ери і початок іншої знаменувалося істотними перетвореннями лику Землі, зміною співвідношень суші і моря, інтенсивними горотворних процессамі-
Названін ур грецького походження: кітархсй - нижче найдавнішого, архей- найдавніший, протерозой- • первинна життя, палеозой-древня життя, мезозой-середня жізнь.кайнозой-нове життя (рис.40).
Появи озонового екрану
1. У чому сутність основних методів датування гірських порід і викопних решток організмів?
2. Який принцип дії «радіоактивних годин»?
3. Що являє собою календар історії Землі?
РОЗВИТОК ЖИТТЯ В докембрії
Ще недавно палеонтологи могли заглибитися в історію життя лише на 500-570 млн. Років і рахунок палеонтологічної літописі починався з кембрійського періоду. У докембрійських відкладеннях довгі час не вдавалося виявити залишки організмів. Але якщо мати на увазі, що 7/8 геологічної історії Землі займає докембрий, то зрозуміло швидкий розвиток в останні роки палеонтології.
Архей. Палеонтологічні дані найдавніших осадових пластів свідчать, що доорганізменний етап еволюції тривав 1,5 - !, 6 млрд. Років після утворення Землі як планети. Гадейський Еон був «спектаклем без глядачів». Життя виникла на межі катархея і архею. Про це свідчать знахідки залишків мікроорганізмів в ранніх архейских породах віком 3,5-3,8 млрд. Років. Про життя в археї відомо небагато. Гірські породи архею містять велику кількість графіту. Вважається, що графіт відбувається із залишків органічних сполук, що входили до складу живих організмів. Це були клітинні про 'каріоти- бактерії і синьо-зелені. Продуктами життєдіяльності цих примітивних мікроорганізмів є і найдавніші осадові породи (строматоліти) - вапняні утворення у вигляді стовпів, виявлені в Канаді, Австралії, Африці, на Уралі і в Сибіру. Бактеріальну основу мають осадові породи заліза, нікелю, марганцю. До 90% світових запасів сірки виникли в результаті життєдіяльності серобактерий. Багато мікроорганізмів - активні учасники формування колосальних, поки ще мало розвіданих ресурсів корисних копалин-на дні Світового океану. Там виявлені поклади заліза, марганцю, міді, нікелю, кобальту. Велика роль мікроорганізмів і в освіті горючих сланців, нафти і газу.
Синьо-зелені, бактерії швидко поширюються в археї і стають господарями планети. Ці організми не мали відокремленого ядра, але володіли розвиненою системою обміну речовин, здатністю до розмноження. Синьо-зелені, крім того, володіли апаратом фотосинтезу. Поява останнього було найбільшим аромірфозом в еволюції живої природи і відкрило один із шляхів (ймовірно, специфічно земної) освіти вільного кисню.
До кінця архею (2,8-3 млрд- років тому) з'являються перші
колоніальні водорості, скам'янілі залишки яких знайдені в Австралії, Африці, Радянському Союзі.
Палеонтологічні дослідження будуть поступово дода нять картину життя на ранніх етапах її еволюції. Поки ж хронологія того далекого часу окреслена лише схематично. Кам'яний літопис вже почалася, але сліди «писемності» е.це дуже редкі-
Накопичення кисню привело до виникнення первинного озонового екрану у верхніх шарах біосфери, який відкрив неосяжні горизонти для розквіту життя, так як перешкоджав проникненню на Землю згубних ультрафіолетових променів.
Поява озонового екрану і перехід від анаеробних процесів до дихання відбувається в венде - найбільш пізньому етапі протерозою і призводить до розвитку фотосинтезуючих організмів - автотрофів в багатих сонячною енергією верхніх шарах океану. У свою чергу, накопичення автотрофними організмами в результаті фотосинтезу органічних сполук створило умови для еволюції їх споживачів - гетеротрофних організмів.