Реферат: Мир живого - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Мир живого

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 482 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МИР ЖИВОГО 1. Особенности живых систем. 1.1. Существенные черты жив ых систем. Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна . Она предст авлена ядерными и доядерными одно - и много клеточными существами . Богатейший мир многоклеточ ных существ представлен тремя царствами - гриб ами , растениями и животными . Каждое из эти х царств в свою очередь представлено разнообразными типами , классами , отрядами , семей ствами , родами , видами , популяциями и особями . Все эти таксоны являются результатом истор ического развития мира живого , его эволюции . Число видов ныне существующих растений дос тигает бо л ее 500 тыс ., из них цвет ковых примерно 300 000 видов . Царство животных не менее разнообразно , чем царство растений , а по числу видов животные превосходят раст ения . Описано около 1 200 000 видов животных (из н их около 900 000 видов – членистоногих , 110 000 – моллюсков , 42 000 – хордовых животных ). Но мир живого еще имеет и структу рно-инвариантный аспект : живое обладает молекулярн ой , клеточной , тканевой и иной структурностью . Подавляющее большинство ныне живущих органи змов (кроме вирусов и фагов ) состоит из к леток . По признаку клеточного строения все живые организмы делятся на доклеточн ые и клеточные . Неклеточные формы жизни - в ирусы (открытые в 1892 г . русским микробиологом Д.И . Ивановским ) и фаги . Вирусы занимают промежуточное место между живым и неживым . О н и состоят из белковых молеку л и нуклеиновых кислот ; не имеют собственн ого обмена веществ ; вне организма или клет ки они не проявляют признаков жизни . Все клеточные подразделяются на четыре царства : безъядерные (бактерии , цианеи ), растения (багря нки , настоя щ ие водоросли , высшие р астения ), грибы (низшие и высшие ) и , наконец , животные (простейшие и многоклеточные ). Безъяд ерные , видимо , относятся к самым древним ф ормам жизни на Земле . Кроме того , существу ет множество сообществ разной сложности , вклю чающих как о с обей одного вида , так и особей , принадлежащих к разным ви дам. Биология ХХ века углубила понимание с ущественных черт живого , раскрыла молекулярные основы жизни . В основе современной биологич еской картины мира лежит представление о том , что мир живого - это грандиозная Система высокоорганиз ованных систем . Любая система (и в неорганической и в органической природе ) состоит из элементов (компонентов ) и связей между ними (структуры ), которые объединяют данную совокупно сть элементов в единое целое. Биологическим системам свойственны свои специфические элементы и особенные типы связе й между ними . Сначала об элементах и компонентах би ологических систем . В такого рода элементах и компонентах выражена дискретная составляющая живого . Живые объекты , системы в природе о тносительно обособлены друг от друг а (особи , популяции , виды ). Любая особь много клеточного животного состоит из клеток . А любая клетка и одноклеточные существа – из определенных органелл . Органеллы образуются дискретными , обычно высокомолекулярными , орган и ческими веществами . И кроме того , среди живых систем нет двух одинаковых особей , популяций и видов. В то же время сложная организация немыслима без целостности . Целостность порождае тся структурой системы , типом связей между ее элементами . Целостность биоло гическими систем качественно отличается от целостности неживого , и прежде всего тем , что цело стность живого поддерживается в процессе разв ития. Кроме того , всем живым систем ам свойственны следующие существенные черты : o обмен веществ , o подвижность , o р аздражимость , o рост , o размножение , o приспособляемость . Каждое из этих свойств порознь может встречаться и в неживой природе и поэтому само по себе не может рассматриваться как специфическое для живого . Однако все вместе они ник огда не характеризуют объекты неживой п рироды . Все вместе они свойственны только миру живого и в своем единстве являются критериями , отличающими живое от неживого. Живые системы – открытые сис темы , они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой . Для них характерна о трицательная энтропия (увеличение упорядоч енности ), увеличивающаяся в процессе органической эволюции . В живых системах очень ярко проявляется способность к самоорганизации мате рии. Современная молекулярная биология показала поразительное единство живой мат ерии н а всех уровнях ее развития - от простейшег о микроорганизма до высшего млекопитающего . В ыяснилось , что существует только два основных класса молекул , взаимодействие которых опред еляет то , что мы называем жизнью . Это - нуклеиновые кислоты и белки . Взя т ы е вместе , они и образуют основу живого. Живой организм - это множественная система химических процессов , в ходе которых прои сходит постоянное разрушение молекулярных органи ческих структур и их воспроизводство . Основой воспроизводства является синтез белко в . Этот синтез происходит а клетках организ ма при помощи нуклеиновых кислот - ДНК и РНК . Белки - это очень сложные макромолекулы , структурными элементами которых являются ам инокислоты . Структура белка задается последовател ьностью образующих его аминокисло т . Причем , характерно то , что из 100 известных в органической химии аминокислот в образовании белков всех организмов используется только 20 аминокислот . Почему именно эта двадцатка аминокислот , а не какие-либо другие , синтези рует белки нашего органического мира , до сих пор так и не ясно. Нуклеиновые кислоты обладают более просто й структурой . Они образуют длинные полимерные цеи , звеньями которых выступают нуклеотиды - соединения азотистого основания , сахара и остатка фосфорной кислоты . В ДНК основаниями служа т аденин , гуанин , цитозин и т имин . Эти азотистые основания присоединяются к сахару по одному в разной последователь ности . Аденин и гуанин являются пуринами , а цитозин , тимин и урацил - пирамидинами . В РНК тимин заменен урацилом , а сахар д езоксирибоза в ДН К - рибозой в РН К. 1.2.Основ ные уровни организации живого Системно-с труктурные уровни организации многообразных форм живого достаточно многочисленны . Среди них : молекулярный , клеточный , тканевой , органный , онто генетический , популяционный , видовой , биогеоцен отический , биосферный . Могут быть выделены и другие уровни . Но во всем таком многообразии уровней должны быть выделены некоторые основные уровни . Критерием в ыделения основных уровней должно быть выступа ют специфические дискретные структуры и фунда ментальн ые биологические взаимодействия . На основании таких критериев достаточно четко выделяются : o молекулярно-генетичес кий , o онтогенетический , o популяционно-видовой , o биогеоценотический уров ни организации живого . 1.2.1.Молекулярно-генетич еский уровень З н ание закономерностей молекулярно-генетического уровня организации живого – необходимая предпосылк а для ясного понимания жизненных явлений , происходящих на всех остальных уровнях органи зации жизни . В ХХ веке развитие хромосомно й теории наследственности , а н ализ мутационного процесса , изучение строения хромосом , фагов и вирусов , развитие молекулярной б иологии , биохимии позволило раскрыть основные черты организации элементарных генетических стру ктур и связанных с ними явлений . Выяснено , что основные структуры на этом уровне несут в себе коды наслед ственной информации , передаваемой от поколения к поколению . Эти структуры представлены мол екулами ДНК (дезоксирибинуклеиновой кислотой ), дифф еренцированными по длине на элементы кода – триплеты азотистых оснований , о бразующих гены . Гены на этом уровне органи зации жизни представляют элементарные единицы . Основными элементарными явлениями , связанными с генами , можно считать способность их к конвариантной редупликации , к локальным стру ктурным изменениям (мутациям ) и спо с обность передавать хранящуюся в них и нформацию внутриклеточным управляющим системам. Каждая молекула ДНК представляет собой две спаренные нити , закрученные в спирали . Каждая из этих нитей соединяется с дру гой водородными связями ; причем , каждая из таких св язей попарно соединяет либо а денин одной цепи с тимином другой , либо гуанин с цитозином . Конвариантна я редупликация (самовоспроизведение с изменениями ) происходит по матричному принципу путем разрыва водородных связей двойной спирали ДНК с участием фермент а ДНК-полимеразы . З атем каждая из нитей на своей поверхности строит себе соответствующую нить , после ч его новые нити комплементарно соединяются меж ду собой . Пиримидиновые и пуриновые основания комплементарных нитей “сшиваются” между собо й ДНК-полимеразой. Этот процесс осущест вляется очень быстро . Так , на самосборку Д НК кишечной палочки , состоящей примерно из 40 тыс . пар нуклеотидов , требуется всего 100 секу нд. В синтезе белков важная роль принадле жит также и РНК . Синтез белка происходит в особых областях кл етки - рибосомах . Рибосомы иногда образно называют “фабриками белка” . Существует по крайне мере три типа РНК : 1) высокомолекулярная РНК , локализующаяся в рибосомах ; 2) информационная - РНК , образующаяся в ядр е клетки ; 3) транспортная - РНК. В ядре генет ический код переносит ся с молекул ДНК на молекулу информационн ой - РНК . Генетическая информация о последовате льности и характере синтеза белка переносится из ядра молекулами информационной - РНК в цитоплазму к рибосомам и там участвует в синтезе белка . Пе р енос и присоединение отдельных аминокислот к месту с интеза осуществляется транспортной - РНК . Белок , содержащий тысячи аминокислот , в живой клет ке синтезируется за 5 – 6 мин. Редупликация , основанная на матричном коп ировании , делает возможным сохранение не только генетической нормы , но и отклонений от нее , т . е . мутаций (основа процесса эволюции ). Таким образом , как при конвариантной р едупликации , так и при внутриклеточной переда че информации используют единый “матричный пр инцип” : исходные молекулы ДНК и Р НК т.е . являются матрицами , рядом с которыми строятся соответствующие специфические макромолеку лы . Молекулы ДНК играют роль кода , в ко тором как бы “зашифрованы” все синтезы бе лковых молекул в клетках организма . Более того , оказалось , что все биологические организмы , известные нам на Земле , исп ользуют одинаковый генетический код ! В настоящее время молекулярной биологией успешно дешифруется заложенный в структуре нуклеиновых кислот код , служащий матрицей при синтезе специфических белковых структур. 1.2.2.Онт огенетический уровень Следующий , более сложный и комплексный уровень орга низации жизни на Земле - онтогенетический . Онто генетический уровень связан с жизнедеятельностью отдельных биологических особей , дискретных и ндивидуумов . Индивид , особь – неделимая и ц елостная единица жизни на Земле . В многобразной земной органической жизни особи имеют различное морфологическое содержание . Зде сь - и одноклеточные , состоящие из ядра , цит оплазмы , множества органелл и мембран , макромо лекул и т . д . Здесь - и многоклеточная особь , образованная из миллионов и миллиардов клеток . Сложность многоклеточных особей неизмеримо выше сложности одноклеточных . Но и одноклеточная и многоклеточная особи обладают системной организацией и регуляцией и выступают как единое целое . Причем , важ но то , что характеристи ка особи не может быть исчерпана рассмотр ением физико-химических свойств макромолекул , вход ящих в его состав . Разделить особь на части без потери “индивидуальности” невозможно . Это позволяет выделить онтогенетический уровен ь как осо б ый уровень организации жизни . Таким образом , на онтогенетическом уровне единицей жизни служит особь – с момента ее возникновения до смерти . Развитие особи от образования зародышевой клетки до смерти составляет содержание п роцесса онтогенеза . Онтогенез сос тоит из роста , перемещения отдельных структур , диффер енциации и усложнения интеграции организма . П о существу , онтогенез – это процесс разве ртывания , реализации наследственной информации , за кодированной в управляющих структурах зародышево й клетки . На онтог е нетическом уров не происходит не только реализация наследстве нной информации , но и испытание , проверка согласованности и работы управляющих систем в о времени и пространстве , присособление к среде в пределах особи и др . Многие от расли биологии изучают проце с сы и явления , происходящие в особи , согласованное функционирование ее органов и систем , мех анизм их работы , роль в жизнедеятельности организма , взаимоотношение органов , поведение орга низмов , приспособительные изменения и т.п. Причины развития организма в о нто генезе являются предметом обстоятельного и ин тенсивного изучения эмбриологами , биохимиками , ген етиками . Но все еще не создана общая т еория онтогенеза и не показаны основные п ричины и факторы , определяющие строгую упоряд оченность процесса онтогенеза . Им е ющи еся результаты позволяют понять только некото рые отдельные процессы , обеспечивающие индивидуал ьное развитие организма . Прежде всего , это касается изучения дифференциации , т.е . образования разнообразных , специализированных для выполнения определенных фу н кций частей орга низма . 1.2.3.Попул яционно-видовой уровень Особи в природе не абсолютно изолированы друг о т друга , а объединены более высоким рангом биологической организации . Это - популяционно-видо вой уровень . Он возникает там и тогда , где и когда происх одит объединение ос обей в популяции , а популяций в виды . Популяции - это совокупность особе й одного вида , населяющих определенную террит орию , более или менее изолированную от сос едних совокупностей того же вида . Такие об ъединения характеризуются появлением новых свойств и особенностей в живой природе , от личных от свойств молекулярно-генетического и онтогенетического уровней. Популяции и виды , несмотря на то , ч то состоят из множества особей , целостны . Но их целостность базируется на иных осно ваниях , чем цело стность на молекулярно-ген етическом и онтогенетическом уровнях . Целостность популяций и видов обеспечивается взаимодейст вием особей в популяциях и воссоздается ч ерез обмен генетическим материалом в процессе полового размножения . Популяции и виды ка к надин д ивидуальные образования спосо бны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию . Жизнь отдельной особи при этом находится в зависимости от процессов , проте кающих в популяциях . Популяции выступают как элементарные , далее неразложимые эволюционные единицы , предс тавляющие собой генетически открытые системы (особи из разных популяций иногда скрещиваютс я и популяции обмениваются генетической инфор мацией ). На популяционно-видовом уровне особую роль приобретают процессы панмиксии (с вободное скрещивание ) и отношения между особя ми внутри популяции и вида . Виды , всегда выступающие как система популяций , являются наименьшими , в природных условиях генетически закрытыми системами (скрещивание особей разн ых видов в природе в по д авляю щем большинстве случаев не ведет к появле нию плодовитого потомства ). Все это приводит к тому , что популяции оказываются элементар ными единицами , а виды – качественными эт апами процесса эволюции. Популяция – основная элементарная структ ура на популяцио нно-видовом уровне , а элементарное явление на этом уровне – из менение генотипического состава популяции ; элемен тарный материал на этом уровне – мутации . В синтетической теории эволюции выделены элементарные факторы , действующие на этом у ровне : мутационный процесс , популяционные волны , изоляция и естественный отбор . Каж дый из этих факторов может оказать то или иное “давление” , т . е . степень количе ственного воздействия на популяцию , и в за висимости от этого вызывать изменения в г енотипическом составе популяц и и . Популяции и виды всегда существуют в определенной системно организованной природной среде , которая включает в себя и биот ические и абиотические факторы . Такие внешние для популяций и видов природные системы образуют еще один уровень организации жи вого - биогеоценотический . 1.2.4.Биоге оценотический уровень Популяции разных видов взаимодействуют между собой . В ходе взаимодействия они объединяются в сложные системы – биоценозы . Биоценоз – совоку пность растений , животных , грибов и микроорган измов , населяю щих участок среды с боле е или менее однородными условиями существован ия и характеризующихся определенными взаимосвязя ми между собой и средой проживания . Компон енты , образующие биоценоз , взаимозависимы . Изменени я , касающиеся только одного вида , могут ск аза т ься на всем биоценозе и д аже вызвать его распад . Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы (сообщества ) - биогеоценозы . Биогеоценоз (экосистема , экологическ ая система ) – взаимообусловленный комплекс живых и абиотических комп он ентов , связанных между собой обменом веществ и энергией . Биогеоценоз – одна из на иболее сложных природных систем . Биогеоценозы – продукт совместного исторического развития видов , различающихся по систематическому пол ожению ; виды при этом приспосабливают с я друг к другу . Биогеоценозы – ср еда для эволюции входящих в них популяций . Биогеоценоз - это целостная систе ма . Выпадание одного или нескольких компонент ов биогеоценоза может привести к разрушению целостности биогеоценоза в круговороте вещес тв , что часто ведет к необратимому н арушению равновесия и гибели биогеоценоза как системы. Структура биогеоценоза меняется в ходе эволюции видов : виды в биогеоценозе действуют друг на друга не только по принципу прямой , но и обрат ной связи (в том числе посредством изме нения ими абиотических условий ). В цел ом жизнь биогеоценоза регулируется в основном силами , действующими внутри самой системы , т . е . можно говорить о саморегуляции био геоценоза . Биогеоценоз представляет собой незамкн утую систему , имеющую энергетические “в х оды” и “выходы” , связывающие соседние биогеоценозы . Обмен веществ между соседними б иогеоценозами может осуществляться в газообразно й , жидкой и твердой фазах , а также в форме миграции животных. Биогеоценоз – уравновешенная , взаимосвязанна я и стойкая во врем ени система , ко торая является результатом длительной и глубо кой адаптации составных компонентов . Это - весь ма динамическая и в то же время устой чивая сообщность . Устойчивость биогеоценоза пропо рциональная многообразию его компонентов . Чем многообразнее би о геоценоз , тем он , как правило , устойчивее во времени и прос транстве . Так , например , биогеоценозы , представленн ые тропическими лесами , гораздо устойчивее би огеоценозов в зоне умеренного или арктическог о поясов , так как тропические биогеоценозы состоят из г о раздо большего мн ожества видов растений и животных , чем уме ренные и тем более арктические биогеоцнозы . Высокоорганизованные организмы для своего существования нуждаются в более простых ор ганизмах ; каждая экосистема неизменно содержит как простые , так и сл ожные компонен ты . Биогеоценоз только из бактерий или дер евьев никогда не сможет существовать , как нельзя представить экосистему , населенную лишь позвоночными или млекопитающими . Таким образом , низшие организмы в экосистеме - это не какой-то случайный пере ж иток прошлы х эпох , а необходимая составная часть биог еоценоза , целостной системы органического мира , основа его существования и развития , без которой невозможен обмен веществои и энерг ией между компонентами биогеоценоза . Первичной основой для сложения био г еоценозов служат растения и микроорганизмы , продуценты органического вещества (автотрофы ). В ходе эволюции до заселения растениями и микроор ганизмами определенного пространства биосферы не может быть и речи о заселении его животными . Растения и микроорган и зм ы представляют жизненную среду для животных – гетеротрофов . Поэтому и границы биогео ценозов чаще всего совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов ).Впоследствии и животные играют важную роль в жизни и эволюции растений , участвуя в круговор о те веществ , опылении , распространении плодов и т . д. Вся совокупность связанных между собой круговоротом веществ и энергии биогеоценозов на поверхности нашей планеты образуют мощн ую систему биосферы Земли . Верхняя граница жизни в атмо сфере достигает пример но 30 км , наибольшее количество организмов встречается на высоте до 100 м . В глубь же Земли (литосфера ) основная масса существ сосредоточена в сам ом верхнем слое – до 10 м , хотя отдельн ые виды микроорганизмов встречаются в нефтено сных слоях на глубине до 3 км . В океане и морях (гидросфера ) зона , бо гатая живыми организмами , занимает слой воды до 100 – 200 м , но некоторые организмы вст речаются и на максимальной глубине – до 11 км . О масштабах деятельности живых орган измов свидетельствует присутствие мощных б и огенных пород , тысячеметровых толщ известняка , огромных залежей каменного угля и т . п . Рассматривая биосферу Земли как единую экологическую систему , можно убедитьс я , что живое вещество Земли существенно не уменьшается и не увеличивается в массе , а только п ереходит из одного состояния в другое. Раздел биологии , изучающий экологические системы (биоценозы , биогеоценозы , биосферу ) называе тся биогеоценология . Основателем ее был наш выдающийся отечественный ученый В.Н . Сукачев. Таким образом , молекулярно-генетиче ский , онтогенетический , популяционно-видовой и биоценотич еский уровни - четыре основных уровня организа ции жизни на Земле . 2. Возн икновение жизни на Земле 2.1. Развитие представлений о про исхождении жизни Происхожде ние жизни - одна из трех важнейших миров оззренческих проблем , наряду с проблемой происхождения нашей Вселенной и проблемой происхождения человека и общества. Попытки понять , как возникла и развива лась жизнь на Земле , появились у человека еще в глубокой древности . В античности сложились два проти воположных подхода к решению этой проблемы . Первый , религиозно-иде алистический , исходил из того , что возникновен ие жизни не могло осуществиться естественным , объективным , закономерным образом на Земле ; жизнь является следствием божественного творче ского а к та (креационизм ) и потому всем существам свойственна особая , независим ая от материального мира “жизненная сила” (vis vitalis), которая и направляет все процессы жизн и (витализм ). Наряду с идеалистическим подходом , еще в древности сложился и материалистичес кий подход к этой проблеме , в основе к оторого лежало представление о том , что жи вое может возникнуть из неживого , органическо е из неорганического под влиянием естественны х факторов . Так сложилась концепция самозарож дения живого из неживого . Идея самозарож д ения приобрела широкое распространен ие во времена Средневековья и Возрождения , когда допускалась возможность самозарождения н е только простых , но и довольно высокоорга низованных существ , даже млекопитающих (например , мышей из тряпок ). Например , в трагедии В . Шекспира “Антоний и Клеопатра” Леонид говорит Марку Антонию : “Ваши египе тские гады заводятся в грязи от лучей вашего египетского солнца . Вот , например , кр окодил...” . Известны попытки Парацельса (1485-1540) разработ ать рецепты искусственного получения ч е ловека (гомункулуса ). Невозможность произвольного зарождения жизни была доказана целым рядом опытов . Итальян ский ученый Ф . Реди (1626-1698) экспериментально доказ ал невозможность самозарождения сколько-нибудь сл ожных животных . Применение микроскопа в биол огических исследованиях способствовало откры тию большого разнообразия одноклеточных организм ов . На этой основе вновь возродились стары е идеи произвольного самозарождения простейших существ . Окончательно версия о самозарождении была развенчана Л . Пастером в середине XIX в . Пастер показал , что не только в запаянном сосуде , но и незакрытой к олбе с длинной S - образной горловиной хорошо прокипяченный бульон остается стерильным , потом у что в колбу через такую горловину н е могут проникнуть микробы . Так было дока з ано , что в наше время какой бы то ни было новый организм может появиться только от другого живого существа. Появление жизни на Земле пробовали об ъяснить занесением ее из других космических миров . В 1865 г . немецкий врач Г . Рихтер выдвинул гипотезу космозое в (космических зачатков ), в соответствии с которой жизнь является вечной и зачатки , которые населяют мировое пространство , могут переноситься с одной планеты на другую . Эта гипотеза б ыла поддержана многими выдающимися учеными Х IХ века - В . Томсоном , Г . Ге л ьмгольцем и другими . Сходную гипотезу выдвину л в 1907 г . и известный шведский естествоиспы татель С . Аррениус . Его гипотеза получила название панспермии : во Вселенной вечно сущес твуют зародыши жизни , которые движутся в к осмическом пространстве по давлением световых лучей ; попадая в сферу притяжения планеты , они оседают на ее поверхности и закладывают на этой планете начало живо го. Сейчас уже определенно выяснено , что “ азбука” живого сравнительно проста : в любом существе , живущем на Земле , присутствует 20 ам и нокислот , пять оснований , два углевода и один фосфат . Существование небольшого чис ла одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает нас , что все жи вое должно иметь единое происхождение . Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее врем я не противоречит представлениям о принципиальной возможности разв ития органической природы и жизни в прошл ом из неорганической материи . На определенной стадии развития материи жизнь может возн икнуть как результат естественных процессов , совершающихся в с а мой материи . Кро ме того , элементарные химические процессы на начальных этапах возникновения и развития жизни могли происходить не только на З емле , но и в других частях Вселенной и в различное время . Поэтому не исключается возможность занесения определенны х предпосылочных факторов жизни на Землю из Космоса . Однако в изученной пока человеко м части Вселенной только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни. 2.2. Возни кновения жизни С пози ций современного научного мировоззрения жизнь возникла из нежи вого вещества , т . е . произошла в результате эволюции материи , есть результат естественных процессов , происходив ших во Вселенной . Жизнь - это свойство мате рии , которое ранее не существовало и появи лось в особый момент истории нашей планет ы Земля . Возникнов е ние жизни явило сь результатом последовательных процессов , протек авших сначала миллиарды лет во Вселенной , а затем на Земле многие миллионы лет . От неорганических соединений к органическим , от органических - к биологическим - таковы после довательные стадии, по которым осуществлялся процесс зарождения жизни. Возраст Земли исчисляется пример но в 5 млрд . лет . Жизнь существует на Зе мле , видимо , более 3,5 млрд . лет. Признаки деятельности живых организмов обнаружен ы многократно в докембрийских породах , рассея нных по всему земному шару . В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить несколько основных этапов . Первый из них связан с процес сами образования простейших органических соедине ний из неорганических. 2.2.1. Образ ование простых органических со единений Происхожде ние жизни связано с протеканием определенных химических реакций на поверхности первичной планеты . Каковы же основные этапы химичес кой эволюции жизни ? На начальных этапах истории Земли она представляла собой раскаленную планету . Всле дстви е вращения при постепенном снижении температуры атомы тяжелых элементов перемеща лись к центру , а в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элементов (водор ода , углерода , кислорода , азота ), из которых и состоят тела живых организмов . При дальн ей ш ем охлаждении Земли появились химические соединения : вода , метан , углекислый газ , аммиак , цианистый водород , а также мол екулярный водород , кислород , азот . Физические и химические свойства воды (высокий дипольный момент , вязкость , теплоемкость и т . д .) и у г лерода (трудность образования окислов , способность к восстановлению и образ ованию линейных соединений ) определили то , что они оказались у колыбели жизни . На этих начальных этапах сло жилась первичная атмосфера Земли , которая нос ила не окислительный , как се йчас , а восстановительный характер . Кроме того , она была богата инертными газами (гелием , неоном , аргоном ). Эта первичная атмосфера уже утрач ена. На ее месте образовалась вторая атмосфера Земли , состоящая на 20% из кислорода - одного из наиболее химически активных газов . Эта вторая атмосфера - продукт развития жизни на Земле , одно из его глобальных следствий. Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жид кое и твердое состояние , а также образован ие земной коры . Когда т емпература пове рхности Земли опустилась ниже 100° C произошло сгущение водяных паров и образование воды . Длительные ливни с частыми грозами приве ли к образованию больших водоемов . В резул ьтате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли н а поверхнос ть выносилось много раскаленной массы , в т ом числе карбидов - соединений металла с у глеродом . При взаимодействии карбидов с водой выделялись углеводородные соединения . Горячая дождевая вода как хороший растворитель име ла в своем составе раствор е нные углеводороды , а также газы (аммиак , углекисл ый газ , цианистый водород ), соли и другие соединения , которые могли вступать в химиче ские реакции . Так постепенно на поверхности молодой планеты Земля накапливались простейшие органические соединения . Приче м , нак апливались в больших количествах . Подсчеты по казывают , что только посредством вулканической деятельности на поверхности Земли могло об разоваться около 1 0 n кг органических молекул , гд е n = 1 6 .Это всего на 2-3 порядка меньше массы современной биосф е ры ! Вместе с тем , и астрономическими иссле дованиями установлено , что и на других пла нетах и в космической газопылевой материи имеются углеродные соединения , в том числе и углеводороды. 2.2.2. Возни кновение сложных органических соединений Второй этап биоген еза характеризовался возникнове нием более сложных органических соединений , в частности , белковых веществ в водах перви чного океана . В ту давнюю пору на Земл е были благоприятные условия для этих про цессов . Высокая температура , грозовые разряды , усиленное у л ьтрафиолетовое излучение приводили к тому , что относительно простые молекулы органических соединений при взаимодей ствии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы , жиры , аминокослоты , белки и нуклеиновые кислоты. Возможность такого синтеза была док азана опытами А.М . Бутлерова (1828-1886), который еще в середине прошлого столетия из формальдег ида получил углеводы (сахар ). В 1951-1957 гг . амери канский химик С . Миллер из смеси газов (аммиака , метана , водяного пара , водорода ) при 70-80° С и дав л ении в нескол ько атмосфер под воздействием электрических р азрядов напряжением 60 000 вольт и ультрафиолетовых лучей синтезировал ряд органических кислот , в том числе аминокислот (глицин , аланин , аспарагиновую и глутаминовую кислоты ), которые являются мате р иалом для образовани я белковой молекулы . Таким образом , были с моделированы условия первичной атмосферы Земли , при которых могли образовываться аминокислоты , а при их полимеризации - и первичные белки . Эксперименты в этом направлении оказались перспективны ми . Они показали , что (при использовании других соотношений исходных га зов и видов источника энергии ) путем реакц ии полимеризации из простых молекул могли быть образованы и более сложные молекулы : белки , липиды , нуклеиновые кислоты и их производные . Позже была доказана возмо жность синтеза в условиях лаборатории и д ругих сложных биохимических соединений , в том числе белковых молекул (инсулина ), азотистых оснований нуклеотидов . Особенно важно то , чт о лабораторные эксперименты соверш енно определенно показали в озможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни. С определенного этапа в процессе хими ческой эволюции активное участие принимает ки слород . В атмосфере Земли кислород мог нак апливаться в результате разложения воды и водяного пара под дей ствием ультрафиол етовых лучей Солнца . (Для превращения восстано вленной атмосферы первичной Земли в окисленну ю потребовалось не меньше 1 – 1,2 млрд . лет ). С накоплением в атмосфере кислорода восста новленные соединения начали окисляться . Так , п ри окислении м етана образовались ме тиловый спирт , формальдегид , муравьиная кислота и т . д ., которые вместе с дождевой во дой попадали в первичный океан . Эти вещест ва , вступая в реакции с аммиаком и циа нистым водородом , дали начало аминокислотам и соединениям типа аденин а . Важно и то , что более сложные органические со единения являются более стойкими , чем простые соединения , перед разрушающим действием ульт рафиолетового излучения. Анализ возможных оценок количества органи ческого вещества , которое накопилось неорганическ им п утем на ранней Земле , впечатляет : по некоторым расчетам (К . Сагана ) за 1 м лрд . лет над каждым кв . см . земной пове рхности образовалось несколько килограммов орган ических соединений . Если их все растворить в мировом океане , то концентрация раствора была бы п риблизительно 1%. Это до вольно концентрированный “органический бульон” . В таком “бульоне” мог вполне успешно разви ваться процесс образования более сложных орга нических молекул . Таким образом , воды первично го океана постепенно все более насыщались разнообр а зными органическими веществам и , образуя “первичный бульон” . И , как показ ывают расчеты , насыщению такого “органического бульона” в немалой степени способствовала еще и деятельность подземных вулканов. 2.2.3. “Перв ичный бульон” и образование коацерватов Даль нейший этап биогенеза связан с концен трацией органических веществ , возникновением белк овых тел. В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась , происходило их смешивание , взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структу ры раство ра . Такие структуры легко можно получить и скусственно , смешивая растворы разных белков , например , желатина и альбумина . Эти обособленн ые в растворе органические многомолекулярные структуры наш выдающийся отечественный ученый А.И . Опарин назвал коа цер ватными каплями или коацерватами. Коа церваты - мельчайшие коллоидальные частицы - капли , обладающие осмотическими свойствами . Коацерваты образуются в слабых растворах . Вследствие взаимодействия противоположных электрических заряд ов происходит агрегация молекул . Мелкие сферические частицы возникают потому , что мол екулы воды создают вокруг образовавшегося агр егата поверхность раздела. Исследования показали , что коаце рваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств , которые сближают их с простейшими живыми системами. Так , например , они способны поглощат ь из окружающей среды разные вещества и увеличиваться в размере . Поглощенные вещества вступают во взаимодействие с соединениями самой капли . Эти процессы в какой-то мер е напоминают первичную форму ассимиляции . Вместе с тем , в коацерватах могут проис ходить и процессы распада , а также выделен ия продуктов распада . Соотношение между этими процессами у разных коацерватов неодинаково . Выделяются отдельные динамически более стой кие структуры с прео б ладанием син тетической деятельности . Внешнее сходство структу р и некоторых процессов , которые происходят в коацерватах , еще не дает основания дл я отнесения их к живым системам , потому что они лишены способности к самовоспроизв едению и саморегуляции синтез а орга нических веществ . Но важные предпосылки возни кновения живого в них уже содержались. Прежде всего , коацерваты объясняют появле ние биологических мембран . Образование мембранной структуры считается самым “трудным” этапом химической эволюции жизни . Истинн ое с ущество (в виде клетки , пусть даже самой примитивной ) не могло оформиться до возникн овения мембранной структуры и ферментов . Биол огические мембраны , как известно , составляют а грегаты белков и липидов , способные разгранич ить вещества от среды и придать упаковке молекул прочность . Мембраны могл и возникнуть в ходе формирования коацерватов. Повышенная концентрация органических веществ в коацерватах увеличивала возможность взаимо действия между молекулами и усложнения органи ческих соединений . Коацерваты образ овывались в воде при соприкосновении двух слабо взаимодействующих полимеров. Кроме коацерватов , в “первичном бульоне” накапливались полинуклеотиды , полипептиды и различные катализаторы , без которых невозможно образование способности к самовоспроизведению и обмену веществ . Катализаторами могли б ыть и неорганические вещества . Так , Дж . Бер налом в свое время была выдвинута гипотез а о том , что наиболее удачные условия для возникновения жизни складывались в неболь ших спокойных теплых лагунах с большим ко личество м ила , глинистой мути . В такой среде очень быстро протекает полимериза ция аминокислот ; здесь процесс полимеризации не нуждается в нагревании , так как частицы ила выступают в качестве своеобразных ка тализаторов. 2.2.4. Возни кновение простейших форм живого Гл авная проблема в учении о происхождении ж изни состоит в объяснении возникновения матри чного синтеза белков . Жизнь возникла не то гда , когда образовались пусть даже очень с ложные органические соединения , отдельные молекул ы ДНК и др ., а тогда , когда начал де й ствовать механизм конвариантной реду пликации . Именно поэтому завершение процесса биоген еза связано с возникновением у более стой ких коацерватов способности к самовоспроизведени ю составных частей , с переходом к матрично му синтезу белка , характерному для жи в ых организмов . Наибольшие шансы на сохранение имели в ходе предбиологическ ого отбора те коацерваты , у которых способ ность к обмену веществ сочеталась со спос обностью к самовоспроизведению. Переход к матричному синтезу белков б ыл величайшим качественным ск ачком в эволюции материи . Однако , механизм такого пере хода пока не вполне ясен . Главное том , чтобы объяснить , как в ходе предбиологическог о отбора объединились способности к самовоспр оизведению полинуклеотидов с каталитической акти вностью полипептидов . Ве д ь способност ь нуклеиновых кислот к конвариантной редуплик ации может быть в полной мере реализована лишь с помощью каталитической функции бе лков . А , с другой стороны , синтез самих белков путем удлинения пептидной цепочки не имел бы большого успеха без пере д ачи стабильности хранением о нем “ин формации” в нуклеиновых кислотах . И все эт о происходит в условиях пространственно-временног о разобщения начальных и конечных продуктов реакции . Существуют разные гипотезы на сей сче т , но все они так или иначе не пол ны . Однако , в настоящее время наиболее перспективными здесь являются гипотезы , которые опираются на принципы теории самоорганизации , синергетики . В частности , представления о гиперциклах - системы , связывающие самовоспроизводящ иеся (автокаталитические ) единиц ы друг с другом посредством циклической связи . В такого рода системах продукт реакции однов ременно является и ее катализатором или и сходным реагентом . Именно в такого рода си стемах , по-видимому , и возникает явление самово спроизведения , которое на первых эт а пах вовсе могло и не быть точной копией исходного органического образования . О трудностях становления самовоспроизведения сви детельствует само существование вирусов и фаг ов , которые представляют собой , по-видимому , оск олки форм предбиологической эволюции. В последующем предбиологический отбор коа церватов , по-видимому , шел по нескольким направ лениям . Во-первых , в направлении выработки спос обности накопления специальных белковоподобных п олимеров , ответственных за ускорение химических реакций . В результате ст р оение нуклеиновых кислот путем изменялось в направл ении преимущественного “размножения” систем , в которых удвоение нуклеиновых кислот осуществля лось с участием ферментов . На этом пути и возникает характерный для живых существ циклический обмен веществ : Эн ергетический метаболизм Э Я Специфические ферменты Полимерный синтез (образование мономолекулярных систем ) Э Я Редупликация нуклеиновых кислот Во-вторых , в системе коацерватов происходи л и отбор самих нуклеиновых кислот по наиболее удачному сочетанию по следовательн ости нуклеотидов . На этом пути формировались гены . Самовоспроизводящиеся системы со сложи вшейся стабильной последовательностью нуклеотидов в нуклеиновой кислоте уже могут быть н азваны живыми. В проблеме возникновения жизни еще мн ого неопределен ного ; в целом , конечно же , она еще далека от своего разрешения . Так , например , не ясно , почему все белко вые соединения , входящие в состав живого в ещества , имеют только “левую симметрию” . Какие механизмы предбиологический эволюции могли к этому привести ? З нание условий , которые способствовал и возникновению жизни на Земле , позволяют понять , почему в наше время невозможно поя вление живых существ из неорганических систем . В нашу эпоху отсутствуют условия для синтеза и усложнения органических веществ : простые с оединения , которые могли бы где-то образоваться , сразу же были бы использованы гетеротрофами . Следовательно , теперь живые существа появляются только вследствие р азмножения . Посредством размножения осуществляется смена поколений и происходит эволюционное р а звитие. С возникновением жизни ее развитие по шло быстрыми темпами (ускорение эволюции во времени ). Так , развитие от первичных протоби онтов до аэробных форм потребовало около 3 млрд . лет , тогда как до возникновения назе мных растений и животных с этого момен та прошло около 500 млн . лет ; птицы и млекопитающие развились от первых наземных позвоночных за 100 млн . лет , приматы выделил ись за 12 – 15 млн . лет , для становления ч еловека потребовалось около 2 млн . лет . 3.Разв итие органического мира 3.1 Основные этапы геологическ ой истории Земли Итак , ж изнь на нашей планете возникла . Каковы же дальнейшие основные вехи в развитии живо го ? Прежде чем перейти к рассмотрению раз вития органического мира , необходимо ознакомиться с основными этапами геологической истории Земли. Геологическая история Земли подразделяется на крупные промежутки – эры ; эры – на периоды , периоды – на века . Выделени е этих подразделений связано с событиями , протекавшими на Земле и влиявшими на очер тания морей и материков , горообразовательные процессы, изменения климата и т . д . Из менения абиотической среды на могли не ск азаться на эволюции органического мира на Земле. Геологические эры Земли : · катархей (от образования Земли 5 млрд . лет назад до зарождения жизни ) · архей , древнейшая эр а (3,5 млрд . - 2 ,6 млрд.лет ); · протерозо й (2,6 млрд . - 570 млн . лет ); · палеозой (570 млн .-230 млн.лет ) со следующими периодами : 1. Кембрий (570млн . - 500 млн . лет ); 2. Ордовик (500 млн .- 440 млн . лет ); 3. Силур (440 млн - 410 млн . лет ); 4. Девон (410 млн . - 350 мл н . лет ); 5. Карбон (350 млн . - 285 млн . ле т ); 6. Пермь (285 млн . - 230 млн . лет ); o мезозой (230 млн . - 67 млн . лет ) со следующими периодами : 1. Триас (230 млн . - 195 м лн . лет ); 2. Юра (195 млн . - 137 млн . лет ); 3. Мел (137 млн . - 67 млн . лет ); o ка йнозой (67 млн . - до нашего времени ) со следующими периодами и веками : 1. Палеоге н (67 млн . - 27 млн . лет ): а ) Палеоцен (67-54 млн . лет ) б ) Эоцен (54- 38 млн . лет ) в ) Олигоцен (38-27 млн . лет ) 2. Неоген (27 млн . - 3 млн . лет ): а ) Миоцен (27 - 8 млн . лет ) б ) Плиоцен (8- 3 млн . лет ) 3. Четвертичный (3 млн . - наше время ): а ) Плейстоцен (3 млн . - 20 тыс . лет ) б ) Голоцен (20 тыс . лет - наше время ) Разделение на эры , периоды и века конечно же , относительное , потому что резких , с сегодня на завтра , разграничений ме жду этими подразделениями не было . Но все же на рубеже соседних эр , периодов пр еимущественно происходили существенные геологические преобразования : горообразовательные процессы , пер ераспределение суши и моря , смена климата и пр . Кроме того , каждое подра з деление характеризовалось качественным своеобразием флоры и фауны. 3.2. Начал ьные этапы эволюции жизни В позд нем архее (более 3,5 млрд . лет назад ) на д не небольших водоемов или мелководных , теплых и богатых питательными веществами морей возникла жизнь в ви де мельчайших прим итивных существ – протобионтов , которые пита лись готовыми органическими веществами , синтезиро ванными в ходе химической эволюции , т . е . были гетеротрофами. Первый период развития органичес кого мира на Земле характеризуется тем , чт о первичн ые живые организмы были анаэ робными (жили без кислорода ), питались и во спроизводились за счет “органического бульона” , возникшего из неорганических систем. Но это не могло длиться долго , ведь такой резерв органического вещества быст ро убывал . Первый велики й качественный переход в эволюции живой материи был с вязан с “энергетическим кризисом” : “органический бульон” был исчерпан и необходимо было выработать способы формирования крупных молеку л биохимическим путем , внутри клеток , с по мощью ферментов . В этой с и туации получили преимущество те клетки , которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излуче ния. Такой переход вполне возможен , так как некоторые простые соединения обладают способ ностью поглощать свет , если они включают в свой состав атом магния (как в хлорофилле ). Уловленная таким образом световая энергия может быть использована для усилен ия реакций обмена , в частности , для образо вания органических соединений , которые могут сначала накапливаться , а затем расщеп л яться с высвобождением энергии . На это м пути и шел процесс образования хлорофил ла и фотосинтеза . Фотосинтез обеспечивает орг анизму получение необходимой энергии от Солнц а и вместе с тем независимость от вне шних питательных веществ . Такие организмы наз ываю т ся автотрофными . Это значит , что их питание осуществляется внутренним путе м благодаря световой энергии . При этом , ра зумеется , поглощаются из внешней среды и н екоторые вещества - вода , углекислый газ , минера льные соединения . Первыми фотосинтетиками на наше й планете были , видимо , цианеи , а затем зеленые водоросли . Остатки их н аходят в породах архейского возраста (около 3 млрд . лет назад ). В протерозое в морях обитало много разных представителей зеленых и золотистых водорослей . В это же время , видимо , появили с ь первые прикреп ленные ко дну водоросли. Переход к фотосинтезу и автрофному пи танию был великим революционным переворотом в эволюции живого . И прежде всего , значител ьно увеличилась биомасса Земли . В результате фотосинтеза кислород в значительных количест ва х стал выделяться в атмосферу . Перви чная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода и для анаэробных организмов он был ядом . И потому многие одноклеточные анаэробные организмы погибли в “кислородной катастрофе” ; другие укрылись от кислорода в болот а х , где не было своб одного кислорода , и питаясь , выделяли не к ислород , а метан . Третьи приспособились к кислороду , получив огромное преимущество в сп особности запасать энергию (аэробные клетки в ыделяют энергии в 10 раз больше , чем анаэроб ные ).Благодаря фот о синтезу в кажды й последующий этап в органическом веществе , находящемся на поверхности Земли , накапливалос ь все больше и больше энергии солнечного света . Это способствовало ускорению биологич еского круговорота веществ и ускорению эволюц ии в целом . Переход к фотосинтезу потр ебовал много времени . Он завершился примерно 1,8 млрд . лет назад . И привел к важным преобразованиям на Земле : первичная атмосфера земли сменилась вторичной , кислородной ; возни к озоновый слой , который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей , а значит и прекратил производство нового “органического бульона” ; изменился состав морской воды , он стал менее кислотным . Таким образом , совр еменные условия на Земле в значительной м ере были созданы жизнедеятельностью организмов. С “кислородной рево люцией” связан и переход от прокариотов к эука риотам . Первые организмы были п рокариотами . Это были такие клетки , у кото рых не было ядра , деление клетки не вк лючало в себя точной дупликации генетического материала (ДНК ), через оболочку клетки пос тупали толь ко отдельные молекулы . Прокари оты - это простые , выносливые организмы , обладав шие высокой вариабельностью , способностью к б ыстрому размножению , легко приспосабливающиеся к изменяющимся условиям природной среды . Но новая кислородная среда стабилизир овалась ; первичная атмосфера была заменен а новой . Понадобились организмы , которые путь были бы и не вариабельны , но зато лучше приспособлены к новым условиям . Нужна была не генетическая гибкость , а генетиче ская стабильность . Ответом на эту потребность и было форм и рование эукариотов примерно 1,8 млрд . лет назад. У эукариотов ДНК уже собрана в хромосомы , а хромосомы сосредоточены в ядре клетки . Такая клетка уже воспроизвод ится без каких-либо существенных изменений . Эт о значит , что в неизменной природной среде “дочерн ие” клетки имеют столько же шансов на выживание , сколько их имела к летка “материнская”. 3.3. Образ ование царства растений и царства животных Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разде лением на растительные и животные клетки . Это разделение произош ло еще в протер озое , когда мир был заселен одноклеточными организмами. Растительные клетки покрыты жесткой целлю лозной оболочной , которая их защищает . Но одновременно такая оболочка не дает им во зможности свободно перемещаться и получать пи щу в процессе пе редвижения . Вместо это го растительные клетки совершенствуются в нап равлении использования фотосинтеза для накоплени я питательных веществ. С самого начала свой эволюции растени я развивались двояким образом - в них пара ллельно существовали группы с автотрофн ым и гетеротрофным питанием . Это способствовало усилению целостности растительного мира , его относительной автономности : ведь две эти группы взаимодополняли друг друга в круговоро те веществ . Животные клетки имеют эластичные оболочки и потому не теряют спо собности к передвижению ; это дает им возможность сам им искать пищу - растительные клетки или д ругие животные клетки . Животные клетки эволюц ионировали в направлении совершенствования , во-пер вых , способов передвижения , и , во-вторых , способ ов поглощать и выд е лять крупные частицы через оболочку (а не отдельные органические молекулы ) - сначала крупные органическ ие фрагменты , затем куски мертвой ткани и разлагающиеся остатки живого , и наконец - поедание и переваривание целых клеток (формир ование первых хищников ). С появление х ищников , кстати сказать , естественный отбор ре зко ускоряется. Следующим важным этапом развития жизни и усложнения ее форм было возникновение примерно 900 млн . лет назад полового размножен ия . Половое размножение состоит в механизме слияния ДНК двух индивидов и последую щего перераспределения генетического материала , п ри котором потомство похоже , но не идентич но родителям . Достоинство полового размножения в том , что но значительно повышает видо вое разнообразие и резко ускоряет эволюцию , позволяя быстрее и эффективнее прис посабливаться к изменениям окружающей среды. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление примерно 700-800 млн . лет назад многокл еточных организмов с дифференцированным телом , развитыми тканя ми , органами , которые вы полняли определенные функции . Первые многоклеточн ые животные представлены сразу несколькими ти пами : губки , кишечнополостные , плеченогие , членисто ногие . Многоклеточные происходят от колониальных форм одноклеточных жгутиковых . Эволюц и я многоклеточных шла в направлении со вершенствования способов передвижения , лучшей коо рдинации деятельности клеток , совершенствования ф орм отражения с учетом предыдущего опыта , образования вторичной полости , совершенствования способов дыхания и др. В проте розое и в нача ле палеозоя растения населяют в основном моря . Среди прикрепленных ко дну встречаются зеленые и бурые водоросли , а в толще воды – золотистые , красные и другие водоросли. В кембрийских морях уже существовали почти все основные типы животных , к ото рые впоследствии лишь специализировались и со вершенствовались . Облик морской фауны определяли многочисленные ракообразные , губки , кораллы , и глокожие , разнообразные моллюски , плеченогие , трило биты . В теплых и мелководных морях ордовик а обитали многочисл е нные кораллы , значительного развития достигали головоногие мол люски – существа , похожие на современных кальмаров , длиной в несколько метров . В ко нце ордовика в море появляются крупные пл отоядные , достигавшие 10-11 метров в длину . В ордовике , примерно 500 м лн . ле т назад появляются и первые животные , имею щие скелеты , позвоночные . Это было значительно й вехой в истории жизни на Земле . Первые позвоночные , по-видимому , возникли в мелководных пресных водоемах и уже затем эти пресноводные формы завоевывают моря и океаны . Первые позвоночные – мелкие (около 10 см длиной ) существа , бесчелюстные рыб ообразные , покрытые чешуей , которая помогала з ащищаться от крупных хищников (осьминогов , кал ьмаров ). Дальнейшая эволюция позвоночных шла в направлении образования челюстных ры бообразных , которые быстро вытеснили большинство бесчелюстных . В девоневозникают и двоякодыша щие рыбы , которые были приспособлены к дых анию в воде , но и обладали легкими . Как известно , современные рыбы подразделя ются на два больших класса : хрящевые и ко стистые . К хрящевым относятся акулы и скаты . (В настоящее время интерес к акулам в массовом сознании “подогревается” и рассказами об их нападениях на людей и серией фантастических фильмов “Челюсти” . Акулы действительно обладают сложной системой поведения, прекрасным обонянием и электромагнитной системой ориентации . Акулы - очен ь древние животные ; они появились еще в девоне и с тех пор некоторые из них не изменялись .) Костистые рыбы представляют собой наиболее многочисленную группу рыб , в настоящее время пр е обладающую в морях , океанах , реках , озерах . Некоторые пр есноводные двоякодышащие рыбы девонского периода , очевидно , и дали жизнь сначала первичным земноводным (стегоцефалам ), а затем и сухо путным позвоночным . Таким образом , первые амфи бии появляются в дев о не . В дев оне возникает и другая чрезвычайно прогрессив ная группа животных – насекомые. Образование насекомых свидетельствовало о том , что в ходе эволюции сложилось два разных способа решения укрепления каркаса тела (основных несущих органов и всего тела в целом ) и совершенствования форм отражения . У позвоночных роль каркаса играе т внутренний скелет , у высших форм беспозв оночных – насекомых – наружный скелет . Ч то касается форм отражения , то у насекомых чрезвычайно сложная нервная система , с ра збросанными по всему телу огромными и относительно самостоятельными нервными центр ами , преобладание врожденных реакций над прио бретенными . У позвоночных – развитие огромно го головного мозга и преобладание условных рефлексов над безусловными . Различие этих д вух разных сп о собов решения важне йших эволюционных задач в полной мере про явилось после перехода к жизни на суше. 3.4. Завое вание суши Важнейшим событием в эволюции форм живого являлся выход растений и живых существ из во ды и последующее образование большого многооб рази я наземных растений и животных . Из них в дальнейшем и происходят высокоорга низованные формы жизни. Переход к жизни в воздушной среде требовал многих изменений . Во-первых , вес те л здесь больше , чем в воде . Во-вторых , в воздухе не содержится питательных веще ств . В-третьих , воздух сухой , он иначе , чем вода , пропускает через себя свет и звук . Кроме того , содержание кислорода в воздухе выше , чем в воде . Выход на сушу предполагал решение всех этих вопросо в ; выработку соответствующих приспособлений. По-видимому , е ще в протерозое на поверхности суши в результате взаимодействия абиотических (минералы , климатические факторы ) и биотических (бактерии , цианеи ) условий возника ет почва . Почвообразовательные процессы в про терозое подготовили условия для выхода на сушу раст е ний , а затем и жи вотных. Выход растений на сушу начался , очевид но , в конце силура . Растения , переселявшиеся в воздушную среду , получали значительные эв олюционные преимущества . И главное из них - то , что солнечной энергии здесь больше , че м в воде , а значит и фотосинтез становится более совершенным . Проблема высыхания решалась посредством формирования водонепроница емой внешней оболочки , пропитанной восковидными веществами . А перестройка системы питания и з почвы требовала развития корневой системы и системы т р анспортировки питате льных веществ и воды по организму . Корни способствовали также укреплению опоры . А по мере роста размеров растений формировалась и поддерживающая ткань - древесина . Жизнь на суше требовала и изменения репродуктивной системы . Первые назе мные растения – псило фиты , занимавшие промежуточное положение между наземными сосудистыми растениями и водорослями . У псилофитов появляется сосудистая система , перестраиваются покровные ткани , появляются примитивные листья . Именно псилофиты в конце силура покрывали сплошным зеленым ковром прибрежные участки суши . Собственно только в силуре началось сплошное озеленение Земли . После кислородной революции и до появления первой растительности ее поверхнос ть Земли была красной - результат коррозии минералов жел е за. Вслед за растениями из воды на су шу и воздух (сначала по берегам рек , оз ер , в болота ) последовали различные виды ч ленистоногих - предки насекомых и предки пауко в и скорпионов . Первые обитатели суши напо минавшие по виду современных скорпионов . И если пе рвые амфибии появились в де воне , то активное завоевание суши позвоночным и началось уже в карбоне . Первые позвоночн ые , которые полностью приспособились к жизни на суше , были рептилии . Яйца рептилий были покрыты твердой скорлупой , не боялись высыхания , снаб ж ены и пищей и кислородом для эмбриона . Первые рептилии бы ли небольшими животными , напоминающими ныне ж ивущих ящериц . В карбоне достигают значительн ого развития насекомые . Появляются летающие н асекомые. Рассмотрим основные пути дальнейшего исто рического раз вития основных наземных груп п органического мира Земли – царства жив отных и царства растений . 3.5. Основ ные пути эволюции наземных растений Эволюция растений после выхода на сушу была с вязана с усилением компактности тела , развити ем корневой системы , ткан ей , клеток , пр оводящей системы , изменением способов размножения , распространения и т . д . Переход от тр ахеид к сосудам обеспечивал приспособление к засушливым условиям , ведь с помощью сосуд ов можно поднимать воду на большую высоту . В наземных условиях оказ а лись не пригодными для размножения свободно пла вающие голые половые клетки ; здесь для цел ей размножения формируются споры , разносимые ветром , или семена . В конечном счете проис ходит дифференциация тела на корень , стебель и лист , развитие сети проводящей с и стемы , совершенствование покровных , м еханических и других тканей. С момента выхода на сушу растения развиваются в двух основных направлениях : г аметофитном и спорофитном . Как известно из курса ботаники , высшим растениям свойственна правильная смена поколени й в цикле их развития . Растение имеет две фазы разв ития , которые сменяют одна другую : гаметофит и спорофит . Гаметофит - это половое поколени е , на котором образуются половые органы - а нтеридии и архегонии . Спорофит - неполовое поко ление , на котором формиру ю тся орга ны неполового размножения . Спорофит - это норма льно развитое растение , которое имеет корень , стебель и листья . На спорофите образуютс я споры , которые прорастают и дают начало гаметофиту . Подобная смена поколений в ци кле развития растений сложилась эволю ционно , в ходе естественного отбора . Гаметофит ное направление было представлено мохообразными , а спорофитное – остальными высшими раст ениями , включая цветковые . Спорофитная ветвь о казалась более приспособленной к наземным усл овиям . Уже в девоне встре чаются пышные леса из прогимноспермов и древних голосеме нных . В карбоне растения приспособились удерж ивать воду и защищать семена от высыхания ; это позволило им завоевать сухие места обитания . В карбоне , характеризующемся увлажн енным и равномерно теплым к л имато м в течение всего года , мощные споровые растения – лепидодендроны и сигиллярии – достигали 40 м высоты . В карбоне и перм и голосеменные получают дальнейшее распространен ие . У голосеменных наблюдается переход от гаплоидности (одинарный набор хромосом ) к диплоидности (двойной набор хромосом ), ч то усиливало генетические потенции организма. Дальнейшая эволюция шла по пути совер шенствования семян : превращение мегаспорангия в семязачаток ; после оплодотворения (благодаря ве тру , переносящему пыльцу , вырабатывае мую в достаточном количестве ) семязачаток превращается в семя ; оплодотворенные эмбрион упаковываетс я в водонепроницаемыую защитную оболочку , нап олненной пищей для эмбриона . Внутри семени зародыш мог находится достаточно долго , до тех пор , пока растение не расс еет семена и они не попадут в благопр иятные условия произрастания . И тогда росток раздувает семенную оболочку , прорастает и питается запасами до тех пор , пока его корни и листья не станут сами поддер живать и питать растение . Так происходит п олное осво б ождение у всех семенны х процесса полового размножения от воды. Переход к семенному размножению связан с рядом эволюционных преимуществ ; диплоидный зародыш в семенах защищен от неблагоприятн ых условий наличием покровов и обеспечен пищей , а семена имеют прис пособления д ля распространения животными и др . Эти и другие преимущества способствовали широкому распространению семенных растений. В дальнейшем происходит специализация опы ления (с помощью насекомых ) и распространение семян и плодов животными ; усиление за щиты зародыша от неблагоприятных условий : обеспечение пищей , образование покровов и др . В раннем меловом периоде у некоторы х растений улучшается система защиты семян путем образования дополнительной оболочки . В это же примерно время появляются и пер вые по к рытосеменные растения. Возникновение покрытосеменных было связано с совершенствованием процесса оплодотворения : с переходом к тому . Чтобы пыльцу переносил не ветер , а животные (насекомые ). Это п отребовало значительных трансформаций растительного организма. Такой организм должен содерж ать средства сигнализации животным о себе , привлечения животных к себе , что бы зат ем отнести пыльцу на другое растение того же вида ; и , в конце концов , животное должно само что-либо при этом получить для себя (нектар или пыльц у ). Весь этот комплекс вопросов решался на пути возникновения огромного множества прекрасных и разнообразных покрытосеменных (цветковых ) растени й : цветки каждого растения по внешнему (фо рме , окраске ) виду (и запаху ) должны отличат ься от цветков прочих раст е ний. Покрытосеменные возникают в горах тропиче ских странах , где и ныне сосредоточено око ло 80% покрытосеменных . Цветковым растениям свойстве нна высокая эволюционная пластичность , разнообраз ие , порождаемые опылением насекомыми . Ведь отб ор шел как по растени ям , так и по насекомым Постепенно распространяясь , цветко вые растения завоевали все материки , победили в борьбе за сушу ; в чем главную р оль играл цветок , обеспечивавший привлечение насекомых-опылителей . Кроме того , цветковые имеют развитую проводящую сист е му , плод , значительные запасы пищи зародыша , развитие зародыша и семени происходит быстрее и т.д. В кайнозое формируются близкие к совр еменным ботанико-географические области . Покрытосеменн ые достигают господства . Леса достигали наибо льшего распространения на Земле . Территория Европы была покрыта пышными лесами : на севере преобладали хвойные , на юге – к аштаново-буковые леса с участием гигантских с еквой . Ботанико-географические области изменялись в зависимости от периодических потеплений и похолоданий , наст у пления ледников и вызванного ими отступления теплолюбивой растительности на юг , а кое-где и ее по лного вымирания , а также возникновения холодо устойчивых травянистых и кустарниковых растений , смены лесов степью и т.д . И уже в плейстоцене складываются совре м енные фитоценозы. 3.6. Пути эволюции животных Рептилии оказались перспективной формой . Возникло мно жество видов рептилий ; они осваивали все н овые места обитания . При этом одни (больши нство ) уходили от воды , а некоторые вновь ушли в воду (мезозавры ). В конц е пермского периода рептилии уже полностью п реобладали на суше . Некоторые рептилии становятся хищными , др угие – растительноядными . В меловом периоде возникают гигантские растительноядные динозавры . От мелких древних рептилий , напоминающих ящериц , произошл и самые разнообразные вид ы - плавающие , передвигающиеся по суше и ле тающие рептилии , динозавры (весом до 30 тонн и до 30 м в длину , “правившие миром боле е 100 млн . лет ). Особенно сильного развития до стигают морские рептилии в юре (ихтиозавры , плезиозавры ). Постепенно идет и завоевание воздушной среды . Насекомые начали летать еще в ка рбоне и около 100 млн . лет были единовластным и в воздухе . И только в триасе появляю тся первые летающие ящеры . Некоторые летающие ящеры имели размах крыльев до 20 метров ! В юре пресмыкающиеся осваивают и воз душную среду – возникают самые известные летающие ящеры - птеродактили , охотившиеся на многочисленных и крупных насекомых . В юрско м же периоде от одной из ветвей репти лий возникают птицы ; первые птицы причудливо сочетали приз н аки рептилий и птиц . Поэтому птиц иногда называют “взлетев шими рептилиями”. От примитивных рептилий из группы цел ьночерепных развивается ветвь пеликозавров , приве дшая несколько позже – через терапсид – к возникновению в триасе млекопитающих . В юрском и мел овом периоде млекопитающ ие стали более разнообразными . В конце мез озоя возникают плацентарные млекопитающие . В конце мезозоя в условиях похолодани я сокращаются пространства , занятые богатой р астительностью . Это влечет за собой вымирание сначала растительн оядных динозавров , а затем и охотившиеся на них хищных дино завров . В условиях похолодания исключительные преимущества получают теплокровные животные – птицы и млекопитающие. Но время расцвета насекомых , птиц и млекопитающих - это кайнозой . В палеоцене по яв ляются первые хищные млекопитающие . В это же время некоторые виды млекопитающих “уходят” в море (китообразные ластоногие , сиреновые ). От древних хищных происходят копыт ные . От некоторых видов насекомоядных обособл яется отряд приматов . И в плиоцене встреча ю тся уже все современные семейств а млекопитающих. В кайнозое формируются те важнейшие т енденции , которые привели к возникновению чел овека . Это касается возникновения стайного , ст адного образа жизни , который выступил ступень кой к возникновению социального об щения . Причем , если у насекомых (муравьи , пчелы , термиты ) биосоциальность вела к потере инди видуальности ; то у млекопитающих , напротив , - к подчеркиванию индивидуальных черт особи . В неогене на обширных открытых пространствах саванн Африки появляются мно г очисл енные формы обезьян . Некоторые виды приматов переходят к прямохождению . Так в биологич еским мире вызревали предпосылки возникновения Человека и мира Культуры . Список литературы Азимов А . Краткая история биол огии . М .,1967. Алексеев В.П . Становление ч еловечества . М .,1984. Бор Н . Атомная физика и человечес кое познание . М .,1961 Борн М . Эйнштейновская те ория относительности.М .,1964. Вайнберг С . Первые три минуты . Совреме нный взгляд на происхождение Вселенной . М .,1981. Гинзбург В.Л.О теории относительности . М .,1979. Дорфман Я.Г . Всемирная история физики с начала 19 века до середины 20 века . М .,1979. Кемп П ., Армс К . Введение в биологи ю . М .,1986. Кемпфер Ф . Путь в современную физику . М .,1972. Либберт Э . Общая биология . М .,1978 Льоцци М . История физики . М .,19 72. Моисеев Н.Н . Человек и биосфера . М .,1990. Мэрион Дж . Б . Физика и физический м ир . М .,1975 Найдыш В.М . Концепции современного естеств ознания . Учебное пособие . М .,1999. Небел Б . Наука об окружающей среде . Как устроен мир . М .,1993. Николис Г ., Пригожин И. Познание с ложного . М .,1990. Пригожин И.,Стенгерс И . Порядок из хаос а . М .,1986. Пригожин И ., Стенгерс И . Время , Хаос и Квант . М .,1994. Пригожин И . От существующего к возника ющему . М .,1985. Степин В.С . Философская антропология и философия науки . М .,1992. Фе йнберг Е.Л . Две культуры . Интуици я и логика в искусстве и науке . М .,1992. Фролов И.Т . Перспективы человека . М .,1983.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Верх наивности — требовать от работника умение всего того, что он написал о себе в резюме.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Мир живого", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru