Реферат
на тему: "Розвиток органічного світу. Біосфера"
Розвиток органічного світу
ВИНИКНЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ
За даними науки, життя з'явилася на Землі 2-3 млрд років тому. Однозначної відповіді про зародження життя на планеті немає. Л. Пастер довів, що живе не може відбутися з неживого. В. І. Вернадський висловив гіпотезу про вічність життя і розселенні її з планети на планету (гіпотеза панспермії).
За гіпотезою А. І. Опаріна, життя виникло з неживої матерії в результаті створення сприятливих умов. Абіогенний синтез органічних речовин з'явився першим кроком до виникнення життя на Землі (досліди С. Міллера, Павловської). Другий крок - концентрація речовин та освіта коацерватів.
Коацервати - мимоволі організовуються висококонцентровані краплі органічних речовин, що призводять до ускладнення органічних молекул. Для коацерватів характерні деякі властивості живого: поглинання речовин і збільшення обсягу (зростання); виділення речовин в навколишнє середовище; дроблення коацерватів на більш дрібні; загибель і руйнування.
Третій етап - поява самовідтворюються молекул - полінуклеотидів, можливість матричного синтезу білка.
Первинні організми - полінуклеотидні коацервати - прообраз клітини. У первинному бульйоні могли виникнути перші гетеротрофні організми, у яких відокремилися зовнішня мембрана, цитоплазма і спадковий апарат ДНК. У подальшому в результаті ароморфозів та відбору відбувалося ускладнення і розвиток життя.
В історії розвитку життя можна виділити три великих ароморфоза.
1.Появленіе фотосинтезу. У результаті фотосинтезу активізувалося утворення органічних речовин, в атмосфері з'явився вільний кисень. Організми розділилися на анаеробні і аеробні. Аеробні організми отримали пріоритетний розвиток.
2. Поява статевого процесу, який дав можливість до незліченних комбінаціям хромосом, появи комбинативной мінливості і еволюційному перетворенню організмів, підвищенню їх життєздатності.
3.Появленіе многоклеточности. Багатоклітинного призвела до диференціювання клітин на тканині, далі до утворення органів, збільшення розмірів організмів, урізноманітнення форм життя.
ПОХОДЖЕННЯ ЛЮДИНИ. ДОКАЗ ПОХОДЖЕННЯ ЛЮДИНИ ВІД ТВАРИН
Антропологія - наука, що вивчає походження і еволюцію людини. Людина, як біологічний вид, займає певне систематичне положення у тваринному світі. Загальний план будови і характерні риси дозволяють віднести його до типу хордових: наявність в ембріональному розвитку хорди, нервової трубки, зяброві щілини. До класу ссавців він належить за такими ознаками: внутрішньоутробний розвиток, наявність молочних і потових залоз, чотирикамерне серце, розвинена кора головного мозку, наявність діафрагми, диференціація зубів, теплокровність, волосяний покрив, будова органа слуху та вушні раковини, подібність у будові внутрішніх органів.
Спорідненість людини і тварин підтверджується існуванням у нього рудиментів і появою атавізмів. Наведемо кілька прикладів рудіментних органів людини (всього приблизно 90 рудиментів):
1. Апендикс - рудимент сліпої кишки, розвиненою у травоїдних.
2. Рудимент третього століття у внутрішньому куті ока, добре розвинений у птахів, рептилій.
3. Серед вушних м'язів є рудиментарні, що грають важливу роль у інших ссавців, коли вони прислухаються.
4. Куприк представлений рудиментарними зрощеними між собою хребцями.
5. Рудиментарная м'яз в підставі волосяний сумки (служить для підняття волосся у ссавців).
6. Зуби мудрості, часто недорозвинені або відсутні.
До атавізмом відносять появу хвоста, додаткових сосків, утворення суцільного волосяного покриву.
Людини за низкою ознак зараховують до загону приматів, він має риси подібності та відмінності з людиноподібними мавпами. До подібним можна віднести наступні ознаки: кінцівки хапального типу, одну пару сосків, наявність нігтів на пальцях, добре розвинені ключиці, народження, як правило, одного дитинчати, заміна молочних зубів на постійні, 4 групи крові, будова шкіри, хромосомний набір (у людини 46, у людиноподібних мавп 48).
Відмінними ознаками у людини можна назвати прямоходіння, вигини хребта, плоску грудну клітку, широкий таз * добре розвинений і протиставляються великий палець руки, відсутність в черепі суцільних надбрівних дуг, слабкі щелепи, маленькі ікла, підборіддя виступ на нижній щелепі, добре розвинену мозкову частину черепа (у мавп розвинена лицьовий), обсяг мозку 1600 см 3 (в горили - 750 см 3).
Рушійні сили антропогенезу
Антропогенез - походження людини та становлення його як виду в процесі формування суспільства. Людина має ряд специфічних рис, що відрізняють його від решти тваринного світу.
1. Людина - істота соціальна і живе не тільки за біологічними законами, але і по громадським.
2. Людина володіє членороздільної промовою і передає з її допомогою свій досвід.
3. Людина мислить абстрактно, поняттями. У нього розвинена друга сигнальна система.
Біологічними факторами походження людини були ті ж, що і тварин: мутації, спадкова мінливість, боротьба за існування, природний відбір. Проте вирішальна роль у становленні виду Людина розумна належить соціальним факторам: праці, мови, громадському образу життя, зміни характеру їжі, виникнення соціальних закономірностей.
Прямоходіння формувалося тривало за законами біологічної еволюції. Воно дозволило звільнити руки, застосувати їх у трудовій діяльності. Виготовлення знарядь праці вплинуло на формування руки, а потім і на появу мови.
Біологічні закони розвитку змінилися на соціальні, темпи антропогенезу різко прискорилися. Стадність змінюється громадським способом життя, формується членороздільна мова, з'являється друга сигнальна система. Йде посилений розвиток мозку і процесів мислення. Змінюється характер їжі. Людина стає всеїдним, вчиться обробляти їжу. Виникають соціальні відносини, які сприяють формуванню свідомості і мислення, що, у свою чергу, стимулює розвиток мозку.
ОСНОВНІ етапи антропогенезу
Становлення людини як біологічного виду проходило через чотири основних етапи еволюції в межах родини гомінідів: попередник людини (протоантроп); найдавніший чоловік (архантропи); стародавня людина (палеоантроп); людина сучасного типу (неоантропи).
В даний час ще немає палеонтологічних даних для побудови всіх проміжних стадій у розвитку гомінід, що призвели до людини сучасного типу. Безсумнівно, що в цілому еволюція гомінідів представляла древо з великим числом гілок, з яких тільки одна досягла рівня людини.
Вся кайнозойская ера характеризується поступовим розвитком приматів. Нащадки перших форм приматів третинного періоду зараз складають підряд нижчих приматів, або напівмавп. Приблизно 30 млн років тому від напівмавп відокремилася гілку, яка призвела надалі до формування древніх людиноподібних. Це були невеликі тварини, що жили на деревах і харчувалися рослинами та комахами. Від них відбулися всі сучасні людиноподібні і вимерла згодом збірна група деревних мавп - дріопітеки.
Дріопітеки жили приблизно 25 млн років тому на півдні Азії та Європи, в Африці. Аналіз знахідок показує, що дріопітеки мали схожість як з людиноподібними мавпами, так і з людиною.
Рамапітек були досить дрібними істотами, пересувалися на чотирьох кінцівках. Зростання доходив до 100-110 см, а маса дорослої особини не перевищувала 18-22 кг. Обсяг мозку становив 350-380 см 3. Рамапітек були мешканцями відкритих просторів. Можливо, користувалися примітивними знаряддями (палицями, каменями), але їх не обробляли.
Австралопітеки - порівняно великі організми (маса приблизно 20-65 кг, зріст 100-150 см), що жили на землі від 8 000 000 до 750 000 років тому. Ходили вони на коротких ногах при випрямленій положенні тіла. Маса мозку досягала в деяких видів 550 г, що більше, ніж у сучасних людиноподібних. Австралопітеки жили на відкритих просторах, де займалися полюванням і збирали рослинну їжу. У своїй діяльності використовували великі гальки, а також довгі кістки крупних копитних.
Архантропи - найдавніші люди. Вивчено досить значне число форм найдавніших людей. Найбільш відомі: пітекантроп (Ява), синантроп (Китай), гейдельбергська чоловік (Середня Європа), атлантроп (Алжир) та ін Зовні вони були схожі на сучасних людей, хоча мали суттєві відмінності: потужний розвиток надбровного валика, відсутність справжнього виступу підборіддя, низький лоб і плоский ніс. Обсяг головного мозку становив приблизно 1000 см 3. Середній зріст дорослої ар-хантропа був майже 160 см, але відомі форми, значно перевищують ці розміри.
Архантропи у своїй діяльності широко використовували знаряддя, наприклад рубила, скребла, гострокінечники. Вони успішно полювали на великих ссавців і птахів. Жили вони в основному в печерах, могли будувати примітивні укриття з великих каменів. На місці постійних стоянок звичайно розводили вогонь.
Стародавні люди. Виділяють кілька груп стародавніх людей. Добре вивчені неандертальці. Для них характерні: низький скошений лоб, низький потилицю, суцільний надочноямковий валик, велике обличчя з широко розставленими очима, зазвичай слабкий розвиток виступу підборіддя, великі зуби. Зростання їх досягав 160 см, мускулатура була незвично сильно розвинена. Велика голова як би втягнута в плечі.
Класичні неандертальці жили 50-60 тис. років тому.
В даний час відомо, що від 700 до 300 тис. років тому жили ранні західноєвропейські неандертальці, що мали більш прогресивні в порівнянні з класичними неандертальцями морфологічні ознаки: відносно високий звід черепа, менш похилий лоб, менш виступає вперед особа та ін Ймовірно, від них відбулися так звані прогресивні неандертальці, вік яких налічує приблизно 50 тис. років.
Кам'яні знаряддя неандертальців були більш різноманітні й досконалі. Серед них зустрічалися гострокінечники, скребла і рубала. За допомогою таких знарядь стародавня людина забезпечував себе усім необхідним. Неандертальці вміли не тільки підтримувати, але і добувати вогонь. Селилися вони по берегах річок під природними навісами або в печерах. У них формується мова. Не виключено, що вони зробили перші кроки в галузі мистецтва і символічних позначень.
Нові люди - кроманьйонці. Виникнення людей сучасного фізичного типу відбулося відносно недавно, приблизно 40 тис. років тому. Залишки копалин людей сучасного фізичного типу виявлені в Європі, Азії, Африці, Австралії. За місцем першої знахідки копалини люди сучасного типу були названі кроманьйонцями. Це були високі, з могутньою статурою люди. У цілому за своїм фізичній будові вони майже не відрізнялися від сучасних людей. Обсяг мозку 1600 см 3, як у сучасної людини. Суцільний надбрівний валик відсутня. Є підборіддя виступ, що свідчить про розвинену мови. Жили в печерах, мали наскальний живопис, носили одяг.
Біосфера
ВЛАСТИВОСТІ БІОСФЕРИ
Межі біосфери
Біосфера - частина оболонки Землі, населена живими організмами. Вчення про біосферу розробив російський академік В. І. Вернадський (1863-1945). Він вперше розглянув всі живі організми Землі як єдиний фактор, залучений в кругообіг речовин у природі, що акумулює сонячну енергію і визначальний геологічні процеси Землі.
Біосфера займає всі три оболонки Землі: літосферу, гідросферу, атмосферу і має певні межі. В атмосфері межа біосфери знаходиться на висоті 15-20 км, збігається з тропосферою і обмежена озоновим екраном.
Гідросфера пронизана життям майже повністю. Організми, що населяють верхній шар гідросфери, називаються планктоном, а придонні - бентосом. У літосфері життя зосереджене в основному в її верхній частині на глибині до 80 м. Але деякі сліди життя виявлені на глибині до 100 м. Найбільш щільно заселений організмами поверхневий шар земної кори , що становить грунт.
Умови і щільність життя.
Необхідними умовами для життя організмів є вода, повітря, світло і тепло. Температурний фактор, ступінь вологості і освітленість визначають поширення життя на планеті.
Вся сукупність живих організмів планети становить біомасу Землі. Вона дорівнює 2423 • 10 9 т сухої маси, з якої 97% припадає на рослини, а 3% - на тварин і мікроорганізми. Вся біомаса є жива речовина, що володіє здатністю рости, розмножуватися і розселятися по планеті. Розмноження визначає щільність життя. Вона неоднакова в різних середовищах і на поверхні Землі. Основна біомаса зосереджена на континентах - 99,8%.
Біомасу поверхні суші складають всі живі організми, що живуть у наземно-повітряному середовищі на поверхні Землі. Причому на частку рослинних організмів припадає 99%, а на частку тварин і мікроорганізмів - лише 1%. Найвища щільність відзначається на екваторі, а в міру віддалення до полюсів вона зменшується.
Біомаса грунту - сукупність живих організмів, що мешкають в грунті. Найбільшу кількість складають грунтові бактерії (до 500 т / га). У поверхневих шарах поширені зелені водорості та ціанобактерії (синьо-зелені водорості). Товща грунту пронизана коренями рослин, гіфами грибів. Вона є середовищем існування для багатьох тварин.
Біомаса Світового океану - сукупність живих організмів гідросфери. Вона значно менше біомаси суші і становить приблизно 0,13%, причому співвідношення рослинних і тваринних організмів прямо протилежно їх співвідношенню на суші. У Світовому океані на частку рослин припадає лише 6,3%, а тварини складають 93,7%. Це пов'язано з тим, що використання сонячної енергії у воді становить всього 0,04%, тоді як на суші - до 1%.
Стан атмосфери також пов'язано з життєдіяльністю живих організмів, наявністю кисню в повітрі, його співвідношенням з вуглекислим газом і азотом.
Функції живої речовини.
Жива речовина в біосфері виконує наступні функції: газову, концентраційну, окисно-відновну.
Газова функція полягає в постійному газообміні організмів з навколишнім середовищем у процесі дихання і фотосинтезу. При фотосинтезі рослини виділяють кисень, поглинаючи вуглекислий газ. А в процесі дихання кисень йде на окислення органічних речовин, при цьому виділяється вуглекислий газ. Крім того, використовуються азот, сірководень, вода.
Концентраційна функція проявляється у біогенної міграції атомів, які спочатку концентруються в живих організмах у процесі синтезу органічних речовин, а потім після їх відмирання і мінералізації переходять знову в неживу природу. Наслідком концентраційної функції живих організмів є скупчення хімічних сполук у певних місцях земної кори, накопичення корисних копалин, наприклад вапняку, торфу, кам'яного вугілля.
Окислювально-відновна функція лежить в основі обміну речовиною та енергією організму з зовнішнім середовищем. Вона виражається в хімічних перетвореннях речовин у процесі життєдіяльності організмів. Освіта речовин у живих організмах є результат окислювально-відновних реакцій. У процесі синтезу органічних речовин переважають відновні реакції і відбуваються витрати енергії. А в процесі розщеплення і окиснення в присутності кисню переважають окисні реакції і енергія виділяється. Життя - це безперервний синтез і розпад органічних речовин, який об'єднує всі живі організми на Землі.
КРУГОВОРОТ РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ В БИОСФЕРЕ
Всі живі організми знаходяться у взаємозв'язку з неживою природою і включаються в безперервний кругообіг речовин і енергії. У результаті відбувається біогенна міграція атомів. Необхідні для життя організмів хімічні елементи переходять із зовнішнього середовища в організм. При розкладанні органічних речовин ці елементи знову повертаються в навколишнє середовище.
В атмосфері завжди присутні гази: азот - 78%, кисень - 20,9%, вуглекислий газ - 0,033% та інші гази-домішки, в тому числі пари води. Ці гази перетворюються живою речовиною планети. У процесі фотосинтезу зелені рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Вуглекислий газ йде на побудову органічних речовин і через рослинні організми, у вигляді поживних речовин, переходить в організм тварин. Кисень використовується всіма живими організмами в процесі дихання, для окислення органічних речовин, при розкладанні відмерлих залишків організмів. У результаті цих процесів утворюється вуглекислий газ, який знову виділяється в атмосферу. Вільний азот атмосфери поглинається в грунті азотфіксуючими бактеріями і переводиться в доступне для засвоєння рослинами стан. З грунту сполуки азоту поглинаються рослинами для синтезу органічних речовин. Після відмирання інша група мікроорганізмів звільняє азот і повертає його в атмосферу.
Таким чином, завдяки збалансованій круговороту газів склад атмосфери підтримується на постійному рівні. Атмосфера має біогенне походження. У повітряний кругообігу включається 98,3% всіх речовин.
Великі запаси фосфору знаходяться в гірських породах. При руйнуванні гірських порід фосфор надходить у грунт, а звідти засвоюється живими організмами. Але частина фосфатів розчиняється у воді і вимивається у Світовий океан, де осідає на дні у вигляді відкладень.
Вода також втягується в кругообіг. У процесі фотосинтезу вона використовується для синтезу органічних речовин, а при диханні і розкладанні органічних залишків виділяється в навколишнє середовище. Крім того, вода необхідна всім живим організмам. У ній розчиняються мінеральні солі й органічні речовини, необхідні для засвоєння живими організмами. Через водну середу проходить кругообіг натрію, магнію, кальцію, заліза, сірки та інших елементів, які в цілому становлять 1,7% від загальної кількості речовин, що включаються в кругообіг.
У результаті кругообігу речовин відбувається безперервне переміщення хімічних елементів з живих організмів у неживу природу і назад. Кругообіг речовин складається з двох протилежних процесів, які пов'язані з акумуляцією елементів у живих організмах і мінералізацією в результаті їх розкладу. Причому освіту живої речовини переважає на поверхні Землі, а мінералізація - у грунті і морських глибинах.
Одночасно з міграцією атомів відбувається і перетворення енергії. Єдиним джерелом енергії на землі є сонце. Частина тепла витрачається на обігрів землі і випаровування води. І тільки 0,2% сонячної енергії буде утилізовано в процесі фотосинтезу. Ця енергія перетворюється в енергію хімічних зв'язків органічних речовин, при розщепленні й окислюванні яких в процесі живлення енергія звільняється і витрачається на процеси життєдіяльності організмів: зростання, рух, розмноження, розвиток, обігрів тіла. Цей процес незамкнений, тому постійно необхідно надходження сонячної енергії.
Отже, біосфера уявляє собою велику систему, що складається з різнорідних компонентів, пов'язаних між собою процесами перетворення енергії і речовини. Міграція речовин замкнута в цикли, компонентами яких є тіла живої та неживої природи. Циклічність процесів забезпечує безперервне існування біосфери.