Происхождение и эволюция жизни. Ноосфера. Учение В.И.Вернадского о ноосфере

В девоне возникает и другой чрезвычайно  прогрессивный и богатый видами класс животных — насекомые. Появление  насекомых свидетельствовало о  том, что в ходе эволюции сложились  два разных способа укрепления каркаса  тела (основных несущих органов и  всего тела в целом) и совершенствования  форм отражения. У позвоночных роль каркаса играет внутренний скелет, у высших форм беспозвоночных —  насекомых — наружный. Что касается форм отражения, то у насекомых сложная  нервная система, с разбросанными  по всему телу огромными и относительно самостоятельными нервными центрами, врожденные реакции преобладают  над приобретенными. У позвоночных  развит головной мозг и условные рефлексы преобладают над безусловными. Различие этих способов решения важнейших  эволюционных задач в полной мере проявилось после перехода к жизни  на суше.

 Завоевание  суши. Важнейшим событием в эволюции  форм живого являлся выход  растений и живых существ из  воды и последующее образование  большого многообразия наземных  растений и животных. Из них  в дальнейшем и происходят  высокоорганизованные формы жизни.

Переход к жизни в воздушной среде  требовал многих изменений, поскольку  вес тел здесь больше, чем в  воде; в воздухе не содержится питательных  веществ; воздух сухой, он иначе, чем  вода, пропускает через себя свет и  звук; содержание кислорода в воздухе  выше, чем в воде. Вследствие всего  этого выход на сушу предполагал  выработку соответствующих приспособлений.

По-видимому, еще в конце протерозоя на поверхность  суши выходят микроскопические одноклеточные  растения. В результате взаимодействия абиотических (минералы, климатические  факторы) и биотических (бактерии, цианеи) условий возникает почва. Почвообразовательные процессы в протерозое подготовили условия для выхода на сушу многоклеточных растений, а затем и животных.

Выход многоклеточных растений на сушу начался, очевидно, в  конце силура. Растения, переселявшиеся в воздушную среду, получали значительные эволюционные преимущества, а главное  из них — то, что солнечной  энергии здесь больше, чем в  воде, а значит, и фотосинтез становится более совершенным. Проблема высыхания  решалась посредством формирования водонепроницаемой внешней оболочки, пропитанной восковидными веществами. А перестройка системы питания  из почвы требовала развития корневой системы и системы транспортировки  питательных веществ и воды по организму. Корни способствовали также  укреплению опоры. По мере увеличения размеров растений формировалась и  поддерживающая ткань — древесина. Жизнь на суше требовала также  изменения репродуктивной системы.

Первые  наземные растения — риниофиты; они  занимали промежуточное положение  между наземными сосудистыми  растениями и водорослями. У риниофитов образуется сосудистая система, перестраиваются  покровные ткани, появляются примитивные  листья и корни. В конце силура именно риниофиты покрывали сплошным зеленым ковром прибрежные участки  суши. Кстати, только в силуре началось сплошное озеленение Земли. После кислородной  революции и до появления первой растительности поверхность Земли  была красной в результате коррозии минералов железа.

Вслед за растениями из воды на сушу и воздух (сначала по берегам рек, озер, болот) последовали различные виды членистоногих  — предки насекомых, пауков и скорпионов. Первые обитатели суши напоминали по виду современных скорпионов. И если первые амфибии появились в девоне, то активное завоевание суши позвоночными началось в карбоне. Первые полностью  приспособившиеся к жизни на суше позвоночные — рептилии. Яйца рептилий были покрыты твердой скорлупой, не боялись высыхания, были снабжены пищей и кислородом для эмбриона. Первые рептилии были небольшими и  напоминали живущих ныне ящериц.

В карбоне  значительного развития достигают  насекомые. Появляются летающие насекомые. Некоторые из них имели размах крыльев до 100 см.

Рассмотрим  основные пути исторического развития основных наземных групп органического  мира Земли — царства животных и царства растений.

1.3.8 Эволюция растений после выхода на сушу была связана с усилением компактности тела, развитием корневой системы, тканей, клеток, проводящей системы, изменением способов размножения, распространения и т.д. Переход от трахеид к сосудам обеспечивал приспособление к засушливым условиям — по сосудам вода может подниматься на большую высоту. В наземных условиях оказались непригодными для размножения свободно плавающие голые половые клетки; здесь для целей размножения формируются разносимые ветром споры или семена. Постепенно происходит дифференциация тела на корень, стебель и лист, развивается проводящая система, совершенствуются покровные, механические и другие ткани.

С момента  выхода на сушу растения развиваются  в двух основных направлениях —  гаметофитном и спорофитном. Высшим растениям свойственна правильная смена поколений в цикле их развития. Растение имеет две фазы развития, которые сменяют одна другую: гаметофит — половое поколение, на котором образуются половые органы — антеридии и архегонии, и  спорофит — неполовое поколение, нормально развитое растение, которое  имеет корень, стебель и листья. На спорофите образуются споры, которые  прорастают и дают начало гаметофиту. Подобная смена поколений в цикле  развития растений сложилась эволюционно, в ходе естественного отбора. Гаметофитное направление было представлено мохообразными, а спорофитное — остальными высшими  растениями, включая цветковые. Спорофитная  ветвь оказалась более приспособленной  к наземным условиям.

Для девона характерны пышные леса из прогимноспермов и древних голосеменных. В карбоне растения приспособились удерживать воду и защищать семена от высыхания, благодаря чему они завоевали сухие места обитания. В карбоне с его увлажненным и равномерно теплым климатом в течение всего года мощные споровые растения—лепидодендроны и сигиллярии—достигали 40 м. В карбоне и перми получают дальнейшее распространение голосеменные, у которых происходил переход от гаплоидности (одинарный набор хромосом) к диплоидности (двойной набор хромосом), что усиливало генетические потенции организма.

Дальнейшая  эволюция связана с совершенствованием семян: превращение мегаспорангия  в семязачаток; после оплодотворения (благодаря ветру, переносящему пыльцу, вырабатываемую в достаточном количестве) семязачаток превращается в семя; оплодотворенный эмбрион упаковывается  в водонепроницаемую защитную оболочку, наполненную пищей для эмбриона. Внутри семени зародыш мог находиться достаточно долго, пока растение не рассеет  семена и они не попадут в благоприятные  условия произрастания. И тогда  росток раздувает семенную оболочку, прорастает и питается запасами до тех пор, пока его корни и листья не станут сами поддерживать и питать растение, вследствие чего у всех семенных растений исчезает зависимость процесса полового размножения от наличия  водной среды.

Переход к семенному размножению связан с рядом эволюционных преимуществ, способствовавших широкому распространению  семенных растений; в частности, диплоидный зародыш в семенах защищен  от неблагоприятных условий наличием покровов и обеспечен пищей, а семена имеют приспособления для распространения животными и т.п.

В дальнейшем происходит специализация опыления (с помощью насекомых) и распространение  семян и плодов животными; усиление защиты зародыша от неблагоприятных  условий: обеспечение пищей, образование  покровов и др. В раннем меловом  периоде у некоторых растений улучшается система защиты семян  за счет образования дополнительной оболочки. Примерно в это же время  появляются и первые покрытосеменные  растения.

Возникновение покрытосеменных было связано с  совершенствованием процесса оплодотворения — пыльцу стал переносить не ветер, а животные (насекомые). Это потребовало  значительных трансформаций растительного  организма. Такой организм должен содержать  средства сигнализации животным о себе, привлечения животных к себе, которые  должны отнести пыльцу на другое растение того же вида; поэтому цветки каждого  растения по внешнему (форме, окраске) виду (и запаху) должны отличаться от цветков прочих растений; животное должно само что-либо при этом получить для себя (нектар или пыльцу). Результатом трансформации растений стало появление множества разнообразных покрытосеменных (цветковых) растений.

Покрытосеменные возникают в горах тропических  стран, где и ныне сосредоточено  около 80% покрытосеменных. Цветковым  растениям свойственны высокая  эволюционная пластичность, разнообразие, порождаемые опылением насекомыми. Ведь отбор шел как по растениям, так и по насекомым. Постепенно распространяясь, цветковые растения завоевали все  материки, победили в борьбе за сушу. В этом главную роль играли цветки, привлекавшие насекомых-опылителей. Кроме  того, цветковые имеют развитую проводящую систему, плод, значительные запасы пищи зародыша, развитие зародыша и семени происходит быстрее и т.д.

В кайнозое формируются близкие к современным  ботанико-географические области. На Земле  покрытосеменные господствовали, леса достигли наибольшего распространения. Территория Европы была покрыта пышными  лесами: на севере преобладали хвойные, на юге — каштаново-буковые леса с участием гигантских секвой. Ботанико-географические области периодически изменялись в  зависимости от потеплений и похолоданий, наступления ледников и вызванного ими отступления теплолюбивой растительности на юг, а кое-где и ее полного  вымирания: появились холодоустойчивые травянистые и кустарниковые  растения, леса сменялись степью и  т.д. В плейстоцене складываются современные фитоценозы.

1.3.9 Вышедшие на сушу рептилии дали множество видов; они осваивали все новые места обитания: большинство уходило от воды, а некоторые вновь ушли в воду (мезозавры). В конце пермского периода рептилии преобладали на суше. Мезозойская эра — время господства рептилий, пресмыкающихся.

Некоторые рептилии становятся хищными, другие —  растительноядными. В меловом периоде  появились гигантские растительноядные динозавры. От древних мелких рептилий, напоминающих современных ящериц, произошли  самые разнообразные виды — плавающие, передвигающиеся по суше и летающие рептилии, динозавры (весом до 30 т  и до 30 м длиной, «правившие миром» более 100 млн лет). Особенно интенсивно развиваются морские рептилии в  юре (ихтиозавры, плезиозавры).

Постепенно  «заселяется» и воздушная среда. Насекомые начали летать еще в  карбоне и около 100 млн лет были единовластными хозяевами воздуха. В триасе появляются первые летающие ящеры, В юре они успешно осваивают  воздушную среду. Возникают самые  известные нам летающие ящеры  — птеродактили, охотившиеся на многочисленных крупных насекомых. Некоторые летающие ящеры имели  размах крыльев до 20 м. В юрском же периоде от одной из ветвей рептилий произошли птицы; первые птицы причудливо сочетали признаки рептилий и птиц (поэтому птиц иногда называют «взлетевшие  рептилии»).

От примитивных  рептилий, из группы цельночерепных, развивается  ветвь, приведшая несколько позже  — в триасе — к млекопитающим. В юрском и меловом периодах млекопитающие  стали более разнообразными. В  конце мезозоя появились плацентарные млекопитающие.

В конце  мезозоя в условиях похолодания  сокращаются пространства, занятые  богатой растительностью, что влечет за собой вымирание в конце  мела сначала растительноядных динозавров, а затем и охотившихся на них  хищных динозавров. При этом исключительные преимущества получают теплокровные животные — птицы и млекопитающие.

Кайнозой  — время расцвета насекомых, птиц и млекопитающих. В палеоцене  появляются первые хищные млекопитающие, а некоторые виды млекопитающих  «уходят» в море (китообразные, ластоногие, сиреновые). От древних хищных происходят копытные. От некоторых видов насекомоядных  обособляется отряд приматов. В плиоцене встречаются уже все современные  семейства млекопитающих.

В кайнозое формировался стайный, стадный образ  жизни, который явился ступенькой к  социальному общению. Причем, если у  насекомых (муравьи, пчелы, термиты) биосоциальность  вела к "потере индивидуальности, то у млекопитающих, напротив, к усилению индивидуальных черт особи. В неогене  на обширных открытых пространствах  саванн Африки появляются многочисленные виды обезьян. Некоторые виды приматов переходят к прямохождению. Так в биологическим мире вызревали предпосылки возникновения Человека и мира Культуры.

2. Ноосфера. Учение В.И.Вернадского о ноосфере.

Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет понять место и  роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.

Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского  о ноосфере, является то, что человек  не является самодостаточным живым  существом, живущим отдельно по своим  законам, он сосуществует внутри природы  и является частью ее. Это единство обусловлено, прежде всего, функциональной неразрывностью окружающей среды и  человека, которую пытался показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть природное явление  и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли.

Но не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое влияние человека на окружающую среду, она гораздо глубже. Это  доказывает тот факт, что в последнее  время заметно активизировались планетарные геологические силы. «…мы все больше и ярче видим  в действии окружающие нас геологические  силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в научное сознание убеждения о геологическом значении Homo Sapiens, с выявлением нового состояния  биосферы – ноосферы – и является одной из форм ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего с уточнением естественной научной работы и мысли  в пределах биосферы, где живое  вещество играет основную роль». Так, в  последнее время резко меняется отражение живых существ на окружающей природе. Благодаря этому процесс  эволюции переносится в область  минералов. Резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов  сама превратилась в геологический  процесс, так как в процессе эволюции появилась новая геологическая  сила. Вернадский писал: «Эволюция видов  переходит в эволюцию биосферы».