Условия зарождения жизни. Появление живых существ

Дата: 15.04.2024

Предпосылки возникновения жизни. По научным данным, планета Солнечной системы Земля образовалась из газово-пылевого облака около 4,5-5 млрд. лет назад. Такая газово-пылевая материя встречается в межзвездном пространстве и в настоящее время.
Для возникновения жизни на Земле необходимы определенные космические и планетарные условия. Одним из таких условий являются размеры планеты. Масса планеты не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада природных радиоактивных веществ может привести к перегреванию планеты или радиоактивному загрязнению среды. Но если масса планеты будет маленькой, то она не способна удерживать около себя атмосферу. Также необходимо движение планеты вокруг звезды по круговой орбите, позволяющее постоянно и равномерно получать необходимое количество энергии. Для развития и возникновения жизни важно равномерное поступление потока энергии на планету, потому что существование живых организмов возможно в пределах определенных температурных условий. Таким образом, к основным условиям возникновения жизни на Земле относятся размеры планеты, энергия, определенные температурные условия. Научно доказано, что эти условия существуют только на планете Земля.
Вопрос о происхождении жизни уже давно волнует человечество, известно множество гипотез.
В древности из-за отсутствия научных данных о возникновении жизни существовали различные взгляды. Великий ученый своего времени Аристотель (IV в. до н. э.) придерживался такого мнения, что из мяса возникла вошь, из сока животного - клоп, из ила - червь.
В средние века, несмотря на расширение научных знаний, имели место различные представления о возникновении жизни. Позднее, с открытием микроскопа, уточнялись данные о строении организма. Соответственно появились опыты, которые поколебали идеи о зарождении жизни из неживой природы. Однако до середины XVII в. было еще много сторонников взгляда о самозарождении.
Для познания тайн жизни английский философ Ф. Бэкон (1561- 1626) предложил проведение исследований в виде наблюдений и экспериментов. Взгляды ученого оказали особое влияние на развитие естествознания.
В середине XVII в. итальянский врач Франческо Реди (1626-1698) нанес серьезный удар по теории самопроизвольного зарождения жизни, поставив следующий опыт (1668 г.). Он поместил в четыре сосуда мясо и оставил их открытыми, а другие четыре сосуда с мясом закрыл марлей. В открытых сосудах из яиц, отложенных мухами, вывелись личинки. В закрытом же сосуде, куда мухи не могли проникнуть, личинки не появились. На основании этого опыта Реди доказал, что мухи выводятся из яичек, отложенных мухами, т. е. мухи не самозарождаются.
В 1775 г. М. М. Тереховский провел следующий опыт. Он в два сосуда налил бульон. Первый сосуд с бульоном он вскипятил и плотно закрыл пробкой, где позже никаких изменений на наблюдал. Второй сосуд М. М. Тереховский оставил открытым. Через несколько суток в открытом сосуде он обнаружил прокисший бульон. Однако в то время еще не знали о существовании микроорганизмов. Согласно представлениям этих ученых, живое возникает из неживого под действием сверхъестественных "жизненных сил". В закрытый сосуд "жизненная сила" не может проникнуть, а при кипячении она погибает. Такие взгляды получили название виталистических (лат. vitalis - "живой, жизненный").
По вопросу возникновения жизни на Земле сформировались два противоположных взгляда.
Первый (теория абиогенеза) - живое возникает из неживой природы. Второй взгляд (теория биогенеза) - живое не может возникнуть самопроизвольно, оно происходит от живого. Непримиримая борьба между этими взглядами продолжается до сих пор.
Для доказательства невозможности самозарождения жизни французский ученый-микробиолог Л. Пастер (1822-1895) в I860 г. поставил такой опыт. Он видоизменил опыт М. Тереховского и использовал колбу с S-образным узким горлышком. Л. Пастер прокипятил питательную среду и поместил ее в колбу с длинным изогнутым горлышком, воздух проходил в колбу свободно. Но микробы в нее попасть не могли, так как они оседали в изогнутой части горлышка. В такой колбе жидкость сохранялась долго без появления микроорганизмов. С помощью такого простого опыта Л. Пастер доказал, что взгляды виталистов ошибочны. Он убедительно доказал правильность теории биогенеза - живое возникает только из живого.
Но сторонники теории абиогенеза не признали опыты JI. Пастера.

Луи Пастер (1822- 1895). Французский микробиолог. Изучил процессы брожения и гниения. Доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Разработал метод пастеризации продуктов питания. Доказал распространение инфекционных болезней через микробов.

Александр Иванович Опарин (1894-1980). Известный русский биохимик. Основатель гипотезы о возникновении органических веществ абиогенным путем. Разработал естественнонаучную теорию возникновении жизни на Земле. Основоположник эволюционной биохимии.

Джон Холдейн (1892-1964). Известный английский биохимик, генетик и физиолог. Автор гипотезы "первичного бульона", один из основоположников популяционной генетики. Имеет множество трудов в области определения частоты мутации человека, математической теории отбора.

Некоторые из них утверждали, что "существует некая жизненная сила, и жизнь на Земле вечна". Этот взгляд получил название креационизм (лат. creatio - "создатель"). Его сторонниками были К. Линней, Ж. Кювье и др. Они утверждали, что зародыши жизни занесены на Землю с других планет посредством метеоритов и космической пыли. Этот взгляд известен в науке под названием теория панспермии (греч. pan - "единство", sperma - "зародыш"). "Теорию панспермии" впервые в 1865 г. предложил немецкий ученый Г. Рихтер. По его мнению, жизнь на Земле появилась не из неорганических веществ, а занесена с других планет посредством микроорганизмов и их спор. Эту теорию поддержали известные в то время ученые Г. Гельмгольц, Г. Томсон, С. Аррениус, Т. Лазарев. Однако до настоящего времени нет научных доказательств занесения микроорганизмов в составе метеоритов из далеких космических пространств.
В 1880 г. немецкий ученый В. Прейер предложил теорию вечности жизни на Земле, которую поддержал известный русский ученый В. И. Вернадский. Данная теория отрицает разницу между живой и неживой природой.
Понятие о происхождении жизни тесно связано с расширением и углублением знаний о живых организмах. В этой области немецкий ученый Э. Пфлюгер (1875) исследовал белковые вещества. Он придавал особое значение белку как основной составной части цитоплазмы, пытаясь объяснить возникновение жизни с материалистической точки зрения.
Огромное научное значение имеет гипотеза русского ученого А. И. Опарина (1924), доказывающая появление жизни на Земле абиогенным путем из органических веществ. Его взгляды поддержали многие зарубежные ученые. В 1928 г. английский биолог Д. Холдейн пришел к выводу, что энергия, необходимая для образования органических соединений, - это ультрафиолетовые лучи Солнца.

Джон Бернал (1901-1971). Английский ученый, общественный деятель. Основатель теории возникновения современной жизни на Земле. Создал труды по исследованию состава белков рентгеном.

В настоящее время многие ученые придерживаются мнения о том, что жизнь появилась впервые в результате обособления аминокислот и других органических соединений в морской воде.
Витализм. Абиогенез. Биогенез. Креационизм. Панспермия.

Согласно теории абиогенеза жизнь появилась из неживой природы в результате усложнения химических соединений.
Опыт Ф. Реди убедительно доказал несостоятельность теории самозарождения.
Виталистическая теория означает, что жизнь возникла под действием "жизненной силы".
Согласно теории панспермии, жизнь на Землю занесена из другой планеты, а не создана из органических веществ.
Современное определение жизни: "Жизнь представляет собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот".

Как объяснил Аристотель появление жизни?
В чем смысл теории панспермии?
Что доказал опыт Ф. Реди?

Какие условия необходимы для возникновения жизни?
Как объясняет креационизм возникновение жизни?
Охарактеризуйте опыт Л. Пастера?

Какие взаимно противоположные точки зрения имеются для объяснения появления жизни?
Каково значение исследований Э. Пфлюгера?
Какие гипотезы были выдвинуты А. И. Опариным и Д. Холдейном?

Напишите реферат или сообщение, посвященные различным взглядам на возникновение жизни.

История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни.

Прежде всего, следует отметить, что жизнь (во всяком случае в той форме, в которой она функционирует на Земле) может существовать в достаточно узком диапазоне температур, давлений и радиации. Также для появления жизни на Земле нужны вполне определенные материальные основы - химические элементы-органогены и в первую очередь углерод, так как именно он лежит в основе жизни. Этот элемент обладает рядом свойств, делающих его незаменимым для образования живых систем. Углерод способен образовывать разнообразные органические соединения, число которых достигает нескольких десятков миллионов. Среди них - насыщенные водой, подвижные, низкоэлектропроводные, скрученные в цепи структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой и железом обладают хорошими каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и иными свойствами.

Наряду с углеродом к «кирпичикам» живого относятся кислород, водород и азот. Ведь живая клетка состоит на 70% из кислорода, углерода в ней - 17%, водорода - 10%, азота - 3%. Элементы-органогены принадлежат к наиболее устойчивым и распространенным во Вселенной химическим элементам. Они легко соединяются между собой, вступают в реакции и обладают малым атомным весом. Их соединения легко растворяются в воде. Эти элементы, очевидно, поступили на Землю вместе с космической пылью, которая стала материалом для «строительства» планет Солнечной системы. Еще на стадии формирования планет возникли углеводороды, соединения азота, в первичных атмосферах планет было много метана, аммиака, водяного пара и водорода. Они, в свою очередь, стали сырьем для получения сложных органических веществ, входящих в состав белков и нуклеиновых кислот (аминокислот и нуклеотидов).

Огромную роль в появлении и функционировании живых организмов играет вода, ведь они на 90% состоят из воды. Поэтому вода является не только средой, но и обязательным участником всех биохимических процессов. Вода обеспечивает метаболизм клетки и

терморегуляцию организмов. Кроме того, водная среда как уникальная по своим упругим свойствам структура позволяет всем определяющим жизнь молекулам реализовать свою пространственную организацию. Поэтому жизнь зародилась в воде, но даже выйди из моря на сушу, она сохранила внутри живой клетки океаническую среду.

Наша планета богата водой и расположена на таком расстоянии от Солнца, что необходимая для жизни основная масса воды находится в жидком, а не в твердом или газообразном состоянии, как на других планетах. На Земле поддерживается оптимальная температура для существования жизни, основанной на углероде.

Какой была древнейшая жизнь?

Наши знания о ранее живших организмах невелики. Ведь миллиарды особей, представлявших самые разные виды, исчезли, не оставив после себя никаких следов. По оценкам некоторых палеонтологов, в ископаемом состоянии до нас дошли останки только 0,01% всех видов живых организмов, населявших Землю. Среди них - только те организмы, которые могли сохранить структуру своих форм путем замещения или в результате сохранности отпечатков. Все прочие виды до нас просто не дошли, и о них мы не сможем узнать ничего и никогда.

Долгое время считалось, что возраст древнейших отпечатков живых организмов, к которым относятся трилобиты и другие высокоорганизованные водные организмы, составляет 570 млн. лет. Позже были найдены следы намного более древних организмов - минерализовавшихся нитчатых и округлых микроорганизмов примерно десятка различных видов, напоминающих простейших бактерий и микроводорослей. Возраст этих останков, найденных в кремнистых пластах Западной Австралии, был оценен в 3,2-3,5 млрд. лет. Эти организмы, видимо, имели сложную внутреннюю структуру, в них присутствовали химические элементы, соединения которых были способны участвовать в процессе фотосинтеза. Данные организмы бесконечно сложны по сравнению с самым сложным из известных органических соединений абиогенного происхождения. Нет сомнений, что это не самые ранние формы жизни и что существовали их более древние предшественники.

Таким образом, истоки жизни на Земле уходят в тот «темный» первый миллиард лет существования нашей планеты, который не оставил следа в ее геологической летописи. Данную точку зрения подтверждает и тот факт, что известный биогеохимический цикл углерода, связанный с фотосинтезом, в биосфере стабилизировался более 3,8 млрд. лет назад. Это позволяет считать, что фотоавто-трофная биосфера существовала на нашей планете не менее 4 млрд.

лет назад. Однако по данным цитологии и молекулярной биологии, фотоавтотрофные организмы были вторичными в процессе эволюции живого вещества. Автотрофному способу питания живых организмов должен был предшествовать гетеротрофный способ как более простой. Автотрофные организмы, строящие свое тело за счет неорганических минеральных веществ, имеют более позднее происхождение. Об этом свидетельствуют следующие факты:

Все современные организмы обладают системами, приспособленными к использованию готовых органических веществ как исходного строительного материала для процессов биосинтеза;

Преобладающее число видов организмов в современной биосфере Земли может существовать только при постоянном снабжении готовыми органическими веществами;

У гетеротрофных организмов не встречается никаких признаков или рудиментарных остатков тех специфических ферментных комплексов и биохимических реакций, которые характерны для автотрофного способа питания.

Таким образом, можно сделать вывод о первичности гетеротрофного способа питания. Древнейшая жизнь, вероятно, существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию за счет органического материала абиогенного происхождения, образовавшегося еще раньше, на космической стадии эволюции Земли. Следовательно, начало жизни как таковой отодвигается еще дальше, за пределы каменной летописи земной коры, более чем на 4 млрд. лет назад.

Говоря о древнейших организмах на Земле, также следует отметить, что по типу своего строения они были прокариотами, возникшими вскоре после появления археклетки. В отличие от эука-риотов они не имели оформленного ядра, и ДНК располагалась в клетке свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Различия между прокариотами и эукариотами гораздо глубже, чем между высшими растениями и высшими животными: и те и другие относятся к эукариотам. Представители прокариотов живут и сегодня. Это бактерии и сине-зеленые водоросли. Очевидно, первые организмы, жившие в очень жестких условиях первоначальной Земли, были похожи на них.

Ученые также не сомневаются в том, что древнейшие организмы, населявшие Землю, были анаэробами, получавшими необходимую им энергию за счет дрожжевого брожения. Большая часть современных организмов являются аэробными и используют кислородное дыхание (окислительные процессы) как способ получения энергии.

Таким образом, прав был В. И. Вернадский, предположивший, что жизнь сразу возникла в виде примитивной биосферы. Только

разнообразие видов живых организмов могло обеспечить выполнение всех функций живого вещества в биосфере. Ведь жизнь является мощнейшей геологической силой, вполне сравнимой как по энергетическим затратам, так и по внешним эффектам с такими геологическими процессами, как горообразование, извержение вулканов, землетрясения и т.д. Жизнь не просто существует в окружающей ее среде, но активно эту среду формирует, преобразуя ее «под себя». Не следует забывать, что весь лик современной Земли, все ее ландшафты, осадочные и метаморфические породы (граниты, гнейсы, образовавшиеся из осадочных пород), запасы полезных ископаемых, современная атмосфера являются результатом действия живого вещества.

Эти данные позволили Вернадскому утверждать, что с самого начала существования биосферы входящая в нее жизнь должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, так как биогеохимические функции жизни в силу своего разнообразия и сложности не могут быть связаны только с какой-то одной формой жизни. Таким образом, первичная биосфера изначально была представлена богатым функциональным разнообразием. Поскольку организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте, то первое появление жизни должно было произойти не в виде какого-то одного вида организмов, а в их совокупности. Иными словами, сразу должны были появиться первичные биоценозы. Состояли они из простейших одноклеточных организмов, так как все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть выполнены ими.

И, наконец, следует сказать, что первичные организмы и биосфера могли существовать только в воде. Выше мы уже говорили, что все организмы нашей планеты теснейшим образом связаны с водой. Именно связанная вода, не теряющая своих основных свойств, является их важнейшим составным компонентом и составляет 60-99,7% веса.

Именно в водах первичного океана образовался «первичный бульон». Ведь морская вода сама по себе представляет естественный раствор, содержащий все известные химические элементы. В ней образовались вначале простые, а затем и сложные органические соединения, среди которых были аминокислоты и нуклеотиды. В этом «первичном бульоне» и произошел скачок, давший начало жизни на Земле. Немаловажное значение для появления и дальнейшего развития жизни имела радиоактивность воды, которая тогда была в 20-30 раз большей, чем сейчас. Хотя первичные организмы были намного устойчивее к радиации, чем современные, мутации в те времена происходили намного чаще, поэтому естественный отбор шел интенсивнее, чем в наши дни.

Кроме того, не следует забывать о том, что первичная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, поэтому в ней отсутствовал озоновый экран, защищающий нашу планету от ультрафиолетовой радиации Солнца и жесткого космического излучения. В силу этих причин на суше жизнь просто не могла возникнуть, жизнь возникла в первичном океане, воды которого служили достаточным препятствием для этих лучей.

Итак, подводя итоги, следует отметить, что первичные организмы, возникшие на Земле более 4 млрд. лет назад, обладали следующими свойствами:

Они были гетеротрофными организмами, т.е. питались готовыми органическими соединениями, накопленными на этапе космической эволюции Земли;

Они были прокариотами - организмами, лишенными оформленного ядра;

Они были анаэробными организмами, использующими в качестве источника энергии дрожжевое брожение;

Они появились в виде первичной биосферы, состоящей из биоценозов, включающих различные виды одноклеточных организмов;

Они появились и долгое время существовали только в водах первичного океана.

Согласно теории креационизма , жизнь возникла под воздейст-вием каких-то сверхъестественных сил. Поскольку наука изучает только те явления, которые может наблюдать и проверять сама, она не может как признать, так и опровергнуть теорию креационизма.

Представления о самозарождении жизни были широко распро-странены ещё в Древнем Китае , Вавилоне и Древнем Египте . Аристотель также был сторонником этого предположения.

До второй половины XVII в. существовали представления, согласно которым живые организмы могут возникать не только от своих предков биогенным путём, но и при благоприятных условиях — из неорганических веществ абиогенным путём. Напри-мер, были широко распространены мифические представления о том, что крокодилы могут возникать из ила, львы и тигры — из камней пустыни , мыши — из грязной одежды (рис. 53).

Опыт Франческо Реди

В 1688 г. итальянский учёный Ф. Реди доказал на опыте невозможность самозарождения жизни. Он оставил открытыми отдельные сосуды с мясом, а остальные закрыл марлей (рис. 54).

В сосудах, закрытых марлей, личинок мух не было, а на мясе в открытых сосудах их возникло бесчисленное множество. Таким образом, с помощью простого опыта было доказано, что личинки мух не могут самозародиться на гнилом мясе, а появляются из отложенных мухами яиц . Ф. Реди на опыте доказал, что в настоящее время жизнь может развиться биогенным путём только из существующих жизненных форм.

Опыт Луи Пастера

В середине XIX в. французский учёный Луи Пастер также доказал невозможность самозарождения микроорганизмов.

Он подвергал длительному кипячению в колбе с открытым горлышком питательную среду , в которой могли размножаться микроорганизмы. Через несколько дней в колбе наблюдалось размножение микроорганизмов (в результате попадания в неё бактерий и их спор). В следующем опыте, чтобы микроорганизмы и их споры не могли проникнуть в содержимое колбы извне, на её горлышко он насадил тонкую S-образную стеклянную трубочку (рис. 55). В результате микроорганизмы и их споры оседали в изгибах трубочки и не могли проникнуть внутрь колбы. Микроорганизмы и их споры, находившиеся в содержимом колбы, погибали при длительном кипячении, жидкость оставалась стерильной, и в ней не появлялись микроорганизмы.

Опыты Пастера имели огромное практическое значение, так как открыли возможности для консервации пищевых продуктов, пастеризации молочных продуктов, стерилизации ран и хирургических инструментов в медицине.

Согласно теории панспермии , жизнь существует вечно и кочует от планеты к планете. Сторонниками этой теории были знаменитый шведский физик, лауреат Нобелевской премии С. Аррениус, украинский учёный В. И. Вернадский, известный американский биофизик и генетик, лауреат Нобелевской премии Ф. Крик и др. По мнению этих учёных, жизнь изначально появилась не на Земле, а возникла на одной из планет и была занесена на Землю вместе с метеоритом или под воздействием световых лучей и при благоприятных условиях развилась от простых организмов к сложным. Исследования, проведённые в космосе российскими и американскими космо-навтами, не дали положительных данных о наличии «жизненных частиц» в границах Солнечной системы . Ни в космосе, ни в почве , доставленной с Луны , ни в метеоритах до сих пор не найдены споры бактерий или иные убедительные «жизненные частицы». Материал с сайта

Американским учёным удалось создать в лаборатории искусст-венные условия планеты Марс . В этих условиях путём воздействия на смесь водяных паров, метана, аммиака и оксидов углерода ультрафиолетовыми лучами при наличии почвы и пылевидного стекла они получили простые органические соединения. Однако в связи с отсутствием в атмосфере Марса свободного азота синтез аминокислот в этих условиях невозможен. По мнению американского учёного Ф. Крика, жизнь была сознательно занесена на Землю с планет другой космической системы. Однако фактов, подтверждаю-щих или опровергающих подобные взгляды, недостаточно. Таким образом, теория панспермии также не решила проблему возникновения жизни . Даже если признать, что жизнь зародилась за предела-ми Земли и только потом попала на неё, все же остаётся неизвестным, каким путём она возникла в другом месте.

Теория биохимической эволюции жизни начала формироваться в 20-30-х годах XX в. Согласно этой теории, климатические условия Земли на начальных этапах её развития сильно отличались от современных. В этих условиях, прежде всего абиогенным путём, синтезировались простые органические соединения, которые, постепенно усложняясь в результате химической эволюции, прев-ращались в простейшие жизненные формы. После этого началась

Какой была древнейшая жизнь?

Они были прокариотами - организмами, лишенными оформленного ядра;

Они были анаэробными организмами, использующими в качестве источника энергии дрожжевое брожение;

Они появились и долгое время существовали только в водах первичного океана.

Начало жизни на Земле

Поскольку жизнь неразрывно связана со средой своего обитания, то начало жизни следует изучать в тесной связи с теми космическими и геологическими процессами, в ходе которых образовалась и развивалась наша планета.

Завершение этапа космической эволюции Земли, в ходе которой она сложилась из планетезималий, произошло около 4,5 млрд. лет назад. После этого наша планета стала постепенно остывать и начала формироваться земная кора, а также атмосфера и гидросфера за счет дегазации лав, выплавлявшихся из верхней мантии при интенсивном вулканизме. Мы имеем все основания полагать, что при этом на поверхность Земли поступали, прежде всего, пары воды и газообразные соединения углерода, серы и азота.

Первичная атмосфера Земли была очень тонкой, разреженной, атмосферное давление у поверхности не превышало 10 мм ртутного столба. Состав первичной атмосферы формировался из тех газов, которые выбрасывались при извержении вулканов. Это подтверждает анализ пузырьков газа, обнаруженных в протоархейских породах (60% - углекислота, 40% - соединения серы, аммиака, метана, другие окислы углерода, а также пары воды). Первичная атмосфера

Воды первичного океана имели примерно такой же состав, как и сегодня, но в них, как и в атмосфере, отсутствовал свободный кислород. Таким образом, свободный кислород, а значит, и химический состав современный атмосферы, как и свободный кислород океанов Земли, не были первоначально заданы при рождении нашей планеты как небесного тела, а являются результатом жизнедеятельности первых живых организмов, составивших первичную биосферу Земли.

Под действием солнечных и космических лучей, проникавших через разреженную атмосферу, происходила ее ионизация, превращавшая атмосферу в холодную плазму. Поэтому атмосфера ранней Земли была насыщена электричеством, в ней вспыхивали частые разряды. В таких условиях шел быстрый одновременный синтез разнообразных органических соединений, в том числе и весьма сложных. Эти соединения, как и те, что попали на Землю в уже готовом виде из космоса, представляли собой подходящее сырье, из которого на следующей стадии эволюции могли образоваться аминокислоты и нуклеотиды.

Радиоактивный разогрев недр Земли пробудил тектоническую активность, заработали вулканы, выделявшие огромное количество вулканических газов. Это уплотнило атмосферу, отодвинув границу ионизации в ее верхние слои. При этом процесс образования органических соединений продолжался.

Биосфера
Совокупность всех живых организмов образует живую оболочку Земли, или биосферу. Она охватывает верхнюю часть литосферы (твердую оболочку Земли), нижнюю часть атмосферы (газообразной оболочки) — тропосферу — и всю гидросферу (водную оболочку).

В биосфере происходит жизнедеятельность всех живых организмов, связанных с природными процессами. Живые организмы — это гигантская сила, которая преображает внешний вид планеты.
Зеленые растения сформировали современную атмосферу планеты и поддерживают постоянство ее состава. Растения соединяют нас с космосом, используя энергию Солнца в процессе фотосинтеза и запасая ее в виде химической энергии органических веществ.
Из органических остатков с участием микроорганизмов образуется грунт. Каменный уголь, горючие газы, торф, нефть — все это создано растениями и другими живыми организмами.
Факторы неживой природы и жизни
Для развития жизни на нашей планете необходимы:
— Кислород;
— Вода в жидком состоянии;
— Углекислый газ;
— Солнечный свет;
— Минеральные соли;
— Определенный температурный режим.
Жизнь в различных климатических условиях
Живые организмы приспособились к различным климатическим условиям.

Некоторые бактерии живут даже в воде, которой охлаждают атомные реакторы. Приспособление растений является самыми разнообразными. Растения засушливых регионов имеют длинные корни. Листья кактусов видоизменились в колючки, а в стебле они запасают воду. Растения умеренного климата сбрасывают на зиму листья. Болотные растения имеют большие испаряющей поверхности.

Что же надо, чтобы объяснить возникновение жизни с позиций физики и химии, какие нужны условия для появления живого из неживого? Считается, что требуются четыре основных условия:

— наличие определенных химических веществ,

— наличие источника энергии,

— отсутствие газообразного кислорода О 2 ,

— длительное время.

Из необходимых химических веществ вода имеется в изобилии на Земле, а неорганические соединения присутствуют в горных породах, в газообразных продуктах извержений вулканов и в атмосфере. Необходимой энергией всегда обеспечивало в первую очередь Солнце, ультрафиолетовое и другие виды излучений, затем тепло от вулканов, горячей лавы, гейзеров и от радиоактивного распада элементов земных пород, молнии.

Предполагают, что жизнь могла возникнуть, когда атмосфера Земли не содержала кислорода. Дело в том, что кислород, взаимодействуя с органическими веществами, разрушает, окисляет их и лишает тех свойств, которые делали бы их полезными для предбиологических систем. Поэтому если бы органические молекулы на ранней Земле вступали в реакцию с О 2 , то они существовали бы недолго, препятствовали химической эволюции, т.е.

не образовывали бы более сложных структур. В наличии атмосферного кислорода кроется одна из причин невозможности самопроизвольного зарождения жизни из органических веществ в наше время. То есть для возникновения жизни требуется не окислительная, а восстановительная атмосфера.

Из геологических данных известно, что древнейшие породы земли образовывались в то время, когда ее атмосфера не содержа О 2 , а состояла к моменту предполагаемого зарождения Жизни из водяных паров, диоксида углерода аммиака и азота. В древних породах Земли находят железо в двухвалентной восстановленной форме Fe 2+ , а в более молодых породах — в трехвалентной Fe 3+ , г.е. в окисленной, которые приводили к образованию Н 2 , О, СН 4 , NH 3 , HCN, а затем и СО, СО 2 , создавая восстановительную атмосферу. Атмосферы других, самых больших планет Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, по современным данным состоят в основном из газообразного и металлического водорода и гелия. При этом Земля не могла удержать легкий водород, он рассеивался в космическом пространстве, так же как и тот водород, который получался при разложении аммиака NH 3 под действием солнечного излучения.

Химические реакции, приводящие к образованию новых веществ, могут протекать с разными скоростями. Такие превращения первородной атмосферы Земли требовали миллионы лет. Однако с учетом предполагаемого времени образования Земли в 4,6 млрд. лет простые подсчеты показывают, что даже если вероятность события, от которого зависело возникновение хотя бы однажды простейших форм жизни, составляет 0,001, то за 10000 лет оно обязательно произойдет. Поэтому как бы ни казалось маловероятным появление живых систем, времени для этого было настолько много, что на самом деле это событие стало неизбежным. Например, первые известные остатки прокариотических клеток были обнаружены в горных породах, сформировавшихся всего (!) на 1,1 млрд. лет позднее образования Земли.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Условия существования биологической жизни на Земле.

Глава 3. Земля – колыбель человечества

По мнению американского физика, лауреата Нобелевской премии за 1979 год Стивена Вайнберга, «теперь та самая наука, которая «убила» Бога, восстанавливает веру в Него. Физики споткнулись о признаки того, что Космос устроен специально для существования Жизни и Сознания».

Земля была сотворена таким образом, чтобы существующие на ней условия благоприятствовали жизни человека.

В российской науке, во исполнение завещания В.И. Вернадского, был завершен многолетний цикл уникальных гелиометрических исследований. Было установлено, что наблюдаемые на Земле жизненные процессы протекают только во вмещающей человека среде обитания – тончайшем граничном слое между холодным Космосом и горячими, химически агрессивными недрами Земли, реальные представления о которых в современной науке до 1991 года отсутствовали. Не может быть случайностью сохранение в течение миллионов лет идеальных для биосистем условий этой среды обитания. Наша планета формировалась преднамеренно и заботливо. Это подтверждается многочисленными фактами, которые собрал в своей книге «Мелхиседек» писатель-философ Виктор Нюхтилин. Судите сами.

Для Земли и её обитателей Солнце является источником света, тепла и жизненной энергии. Земля не случайно, а специально расположена от Солнца на расстоянии около 150 млн. км. Именно на этом расстоянии осуществляется идеальное снабжение Земли энергией, обеспечивающей жизнь. Если бы Земля находилась чуть-чуть ближе к Солнцу, то она представляла бы собой раскаленную сковородку, а если бы чуть-чуть дальше, то была бы покрыта панцирем льда.

Земля обращается вокруг Солнца со скоростью примерно 107 тыс. км в час. Именно эта скорость удерживает Землю на нужном расстоянии от Солнца.

Земная атмосфера, пропуская через себя к Земле солнечное тепло, прогревается и укутывает Землю своеобразным теплым одеялом из газов, изолируя.её от холодного Космоса. Причем благодаря своему особому составу атмосфера греет Землю, но не перекаливает. Излишней, убивающей всё живое, духоты не создает.

В атмосферу Земли помещен кислород. Он обеспечивает жизнь. Однако чистый кислород – это «яд», это ускоритель химических процессов, приводящий всё живое к скорой смерти. Кроме того, кислород поддерживает горение, и будь его слишком много, вся Земля сплошь была бы покрыта непрекращающимися, всё уничтожающими пожарами. Чтобы из «убийцы» сделать жизненный эликсир, в кислород добавлен азот. Кислорода в атмосфере 21%, азота – 78%. Именно в этой смеси кислород теряет свои отрицательные качества и получает способность максимально проявлять свои положительные свойства……..

Растения не могут жить без углекислого газа. Они усваивают его и выделяют кислород. Поэтому этот газ тоже помещен в атмосферу. Люди и животные, наоборот, вдыхают кислород, а выделяют углекислый газ. Повышенное содержание углекислого газа привело бы к удушью людей и животных, а пониженное – к гибели растений. В атмосфере углекислого газа 1% – как раз то количество, которое требуется, чтобы удовлетворить запросы каждого, и которое является оптимальным для жизни…….

Озоновый слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой составляющей радиации Солнца, а значит, он также защищает Жизнь…….

На Земле нет ничего подобного воде, и создается впечатление, что она – уникальная Сущность, созданная Творцом специально для физического мира…….

Уникальность воды проявляется в том, что это единственное вещество на планете, которое встречается в естественных условиях во всех трех агрегатных состояниях (в виде пара, жидкости и льда).

Фактически вода не подчиняется физическим законам, а если бы подчинялась, – жизнь на Земле стала бы невозможной. В самом деле, любое вещество при охлаждении сжимается, а вода расширяется. Лед, как известно, плавает по её поверхности, а не опускается на дно, как полагалось бы веществу в твердой фазе. Если бы лед опускался на дно, то водоемы промерзали бы по всей глубине, и жизнь в них была бы уничтожена.

Земля постоянно, каждые 24 часа, совершает оборот вокруг своей оси – так происходит смена дня и ночи, света и темноты. По времени это совпадает с циклом сна и бодрствования живых организмов. Именно совпадает, а не определяет этот цикл. По последним исследованиям, биологический организм отдыхает во сне и бодрствует после отдыха по самостоятельно работающим, встроенным где-то внутри него часам.

Ученые провели интересный эксперимент с добровольцами. Исследуемых людей поместили на глубину 400 метров под землю, в Мамонтову пещеру, расположенную в штате Кентуки (США), для того чтобы на них не смогли повлиять не только смены освещенности неба, но и другие геофизические явления, сопутствующие сменам дня и ночи. Для испытуемых создали постоянное непрерывное освещение…….

Результаты эксперимента позволили сделать интересные выводы. Так, сутки поделены Создателем на день и ночь, чтобы на темноту приходился период отдыха, наступающий у организма, а на дневное время – период активности.

Одновременное наступление времени отдыха всего живого обеспечивается наступлением сумерек. Наш внутренний хронометр устроен так, что воспринимает потемнение неба в качестве точки начала перевода организма в состояние сна. Снижение уровня освещенности является как бы сигналом общего отбоя…….

Итак, скорость вращения Земли вокруг своей оси подогнана так, чтобы обеспечить максимальную комфортность нашего всеобщего отдыха и нашу одновременную активность, что ясно свидетельствует о том, что всё сделано под Жизнь, а не Жизнь подстроилась под уже существующие обстоятельства. Физический мир просто обслуживает Жизнь. Независимо от разной по длительности освещенности дня у человека и на экваторе, и в районе полярных ночей, и даже на космических станциях, цикл сна и бодрствования один и тот же. Если бы мы приспосабливались к вращению Земли, а не оно к нам, то в разных точках земного шара господствовали бы разные биологические циклы. А они везде одни и те же…….

Орбиту Земли пересекают своими постоянными визитами в Солнечную систему около 10 тысяч небесных объектов, столкновение с каждым из которых может стоить нам жизни. Но за миллионы лет ничего подобного ни разу не произошло. Когда математики кипятятся и говорят, что согласно любым выкладкам теории вероятностей, это невозможно (то есть обязательно должны происходить различные столкновения), то астрономы только пожимают плечами – а леший их знает, почему столкновения не происходят. При этом они говорят, что в каждом из случаев возможного удара (а такие ситуации возникали неоднократно) некоторые планеты отклонялись от своего положения и своими гравитационными воздействиями отклоняли траекторию комет-убийц, то есть «сбивали им прицел», а затем возвращались на свои прежние позиции. Причины такого поведения науке неизвестны……..

Конец ознакомительного варианта фрагмента книги

страница 1
Познание мира 2 класс I четверть

Тест № 1
Цель: Выявить знания учащихся о свойствах воды, воздуха, умения практически применять знания, устанавливать простейшие связи в живой и неживой природе.

Условия, необходимые для жизни человека:

А) вода, пища, тепло

Б) воздух, свет, шуба

В) вода, пища, воздух, свет, тепло.

Видимое вокруг тебя пространство – это:

А) горизонт

Б) линия горизонта

В) окружающий мир.

Прибор для определения сторон горизонта – это:

А) термометр

Б) компас

План –это:

А) вид предмета сверху

Б) изображение предмета таким, каким ты привык его видеть

В) видимое вокруг тебя пространство.

Свойства воздуха

А) прозрачный, упругий, поддерживает горение

Б) упругий, плохой проводник тепла, поддерживает горение, не имеет запаха, занимает определенное пространство, прозрачный

В) белый, не имеет запаха, занимает определенное место.

6. Свойства воды

а) жидкая, не имеет запаха

б) не имеет цвета, текучая, не имеет запаха

в) не имеет цвета, запаха, нет определенной формы, текучая,

жидкая, растворитель.

Живая природа – это:

а) солнце, воздух, вода, облака, камни, небо

б) растения, животные, человек

в) все, что сделали руками человека.

8. Основные стороны горизонта

а) Север, юг, запад, восток

б) северо-восток, юго-запад, юго-восток, северо-запад

в) Север, юг, запад, восток, северо-восток, юго-запад,

юго- восток, северо-запад.

* Если туристы отправились в путешествие на север, то в каком

направлении они будут возвращаться домой?

* Запиши пословицы и поговорки о труде.
Критерии оценивания:

«5» — 8 заданий без ошибок

«4» — 1 ошибка

«3» — 2 ошибки

Познание мира 2 класс II четверть

Тест № 2
Цель: Выявить знания учащихся о почве, ее свойствах, умения различать растения и применять свои знания в жизни.
1. Что такое почва?

а) рыхлый плодородный слой земли;

б) черный слой земли на котором растут растения;

в) рыхлый, плодородный слой земли, на котором растут растения.

2. Основное свойство почвы:

а) имеет черный цвет

б) состоит из глины, песка и перегноя

в) плодородие.

3. Органы растения – это:

а) корень, стебель, листья, цветки

б) семена, плоды, ветки, шишки.

в) плод, корень, стебель, листья, цветы.

4.Как называется вещество, которое придает растениям зеленый цвет?

а) пигмент

б) хлорофилл

в) меланин

5.Укажи условия, необходимые для жизни растений

а) свет, тепло

б) вода, свет, тепло, воздух, питательные вещества

в) воздух, свет.

6.Способность каждого растения оставлять себе подобное поколение – это :

а) развитие

б) размножение

в) созревание

7.Группы растений:

а) деревья, кустарники, травы

б) семена, клубни, усы

в) цветы, травы, ягоды

8.Корень – это:

а) подземный орган растения

б) наземный орган растения

9.Плоды бывают:

б) сухие, сочные

в) сочные

*Как называется скошенная, высушенная трава, предназначенная на корм животным.
* Узнай по описанию:

Гирлянды маленьких колокольчиков висят весной между большими остроконечными листьями.

А летом на месте цветков появляется красная ягода, но не бери ее в рот – она ядовита. Это …….

Критерии оценивания:

«5» — 9 заданий без ошибок

«4» — 1 ошибка

«3» — 2 ошибки

Познание мира 2 класс III четверть

Тест № 3
Цель: Выявить знания и умения, кратко характеризовать значение животного мира на земле различать понятия столицы, закон, обычаи.

К хищникам относится :

2. Впадает в спячку:

а) медведь

Могут жить длительное время без воды:

а) лошадь

б) верблюд

д) лягушка

4. К травоядным животным относится:

в) лошадь

5. К насекомым относится:

а) стрекозы

б) гусеница

г) ящерица

6. Откладывает яйца:

а) пресмыкающиеся

б) насекомые

в) земноводные

7. Жизнь продолжается, потому что животные обладают:

а) способностью питаться

б) способностью размножаться

8. Санитар леса:

в) медведь

9. Слово «конституция» означает:

а) устройство

в) благополучие

10. Столица Республики Казахстан:

а) Алматы

б) Костанай

в) Астана

* Кто кукует у кукушки (самец или самка)?

* У какого животного детеныши появляются зимой?

а) сорока

б) скворец

в) воробей

г) соловей

Критерии оценивания:

«5» — 10 заданий без ошибок

«4» — 1 ошибка

«3» — 2 ошибки

Познание мира 2 класс IV четверть

Тест № 4
Цель: Выявить общие знания об обществе о занятиях людей.

Белый хлеб дает нам:

б) пшеница

2. Белое золото – это:

в) хлопок

3. Большое скопление овец называется:

4. К сельскохозяйственным профессиям относится:

а) металлург

б) шахтер

в) механизатор

г) агроном

5. В садах растут кустарники:

а) малина

б) сирень

в) смородина

г) яблоня

6. К бахчевым культурам относится:

а) капуста

г) фасоль

7. Напиток из верблюжьего молока:

* Какая нить в природе самая тонкая?

* Дышит ли человек через кожу?

* Что будет с пчелой, после того как она ужалит человека?

* Запиши пословицу о книге
Критерии оценивания:

«5» — 7 заданий без ошибок

«4» — 1 ошибка

«3» — 2 ошибки

страница 1

Задания школьного тура олимпиады по экологии

6 класс

выберите правильное определение. Экология – это:

а) наука, которая изучает условия жизни живых организмов в их местообитании и их отношения между собой;

б) наука о растениях;

в) наука о природе.

Назовите самые необходимые для жизни организмов условия среды.

Учение о биосфере разработано:

И. Вернадским;

б) Ч. Дарвином;

в) Э. Геккелем

Почему в пустынях растения успевают отцвести и дать плоды за 3-4 недели?

Растительность, напоминающая растительность тундры, растет:

а) в предгорных степях;

б) в хвойных горных лесах;

в) вблизи снеговой линии.

Перечислите абиотические факторы среды.

Выберите растения со слабой собственной опорой.

а) береза;

б) вьюнок;

е) виноград.

В жизни каких живых организмов наибольшее значение для жизни имеет свет?

Душистый табак опыляют ночные бабочки.
Как они его находят?

В какой природной зоне растения запасают влагу?

Какие цвета солнечного спектра используют растения в процессе фотосинтеза?

Дайте определение следующим понятиям:
- плодородие;
- биосфера;
- среда обитания;
- фотосинтез;
- экологические факторы.

Как доказать, что в почве имеется воздух?

Перечислите основные типы взаимоотношений живых организмов.

Составьте цепь питания: орел, трава, кузнечик, ужи, лягушка.

Отгадайте загадку: На воде ковер из зеленых монет.

Убери его – и пищи нет!

Что это за растение? Для кого оно является пищей?

Перечислите основные отличия растений от животных и их связи со средой.

Рассмотрите рисунок и определите влияние света на рост растений.

Перечислите группы растений по отношению к продолжительности светлого времени суток.

Перечислите группы растений по отношению к теплу и холоду.

Ответы

тепло, свет, влага, воздух, минеральные соли, соседние организмы
именно столько в пустынях длится влажный период
тепло, свет, влажность, воздух
б, г, д, е
в жизни растений
цветки душистого табака белого цвета, поэтому они легко заметны в темное время суток
в пустынях
красный, синий, фиолетовый
плодородие – это способность почвы давать урожай

биосфера – это особая оболочка Земли, заселенная живыми организмами
среда обитания – это все, что окружает живой организм и с чем он непосредственно взаимодействует

фотосинтез – воздушное питание растений; процесс образования органических веществ из неорганических в клетках листа на свету

экологические факторы – это те элементы среды или явления погоды, которые оказывают непосредственное влияние на живой организм.

если бросить почву в стакан с водой, то через некоторое время из почвы начнут выделяться пузырьки воздуха
взаимополезные, полезно-нейтральные, полезно-вредные, взаимовредные.
трава – кузнечик – лягушка – ужи – орел
ряска; является пищей для уток

отличия	растения	Животные
способ питания	Поглощают из окружающей среды минеральные вещества и образуют в процессе фотосинтеза органические вещества	Питаются готовыми органическими веществами
степень подвижности	Укореняются в почве и живут постоянно на одном месте	Могут активно перемещаться в пространстве
длительность роста	Растут всю жизнь	Рост ограничен, большинство перестает расти, достигнув зрелого возраста
количество органов и способы их образования	Имеют множество одинаковых органов, которые постоянно обновляются	Число органов ограничено и постоянно, функционируют в течение всей жизни без замены
реакция на внешние воздействия	При благоприятных условиях отвечают усиленным ростом и образованием большого числа плодов и семян. При неблагоприятных – впадают в состояние вынужденного или глубокого покоя	При плохом питании – худеют, при хорошем – толстеют и приносят больше потомства. Могут совершать длительные переходы в поисках пищи.
способы защиты	Образуют ядовитые и пахучие вещества, выделяют летучие вещества, убивающие бактерий, имеют колючки	Прячутся и затаиваются, имеют приспособительную и предостерегающую окраску, иглы и колючки

если одуванчик вырос в затенении среди густого травостоя, то листья у него длинные, расположенные почти вертикально, и стебли с соцветиями тоже длинные. Они как бы тянутся к свету (1). Одуванчики, выросшие на хорошо освещенном месте среди невысокого травостоя на лугу, около дороги, имеют более короткие стебли и листья (2).
растения короткого, длинного дня и нейтральные.
жароустойчивые, влаголюбивые, нехолодостойкие, неморозостойкие, льдоустойчивые