Гипотезы рождения солнечной системы и земли. Жизнь как предмет экологии

Лекция №2

ГИПОТЕЗЫ РОЖДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И ЗЕМЛИ.

ЖИЗНЬ КАК ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ.

(к.х.н., доцент В.Ю. Александров)

Основы современной гипотезы образования земли заложены О.Ю. Шмидтом в 40-х годах 20 века. На ранних этапах формирования вселенной образовалось наше Солнце окруженное пылегазовым облаком пропланетного вещества. Силы тяготения приводили к укрупнению твердых частиц за счет слипания, что дало начало формированию планет Солнечной системы, в т.ч. Земли. Рост Земли не был постоянно ускоряющимся, а носил циклический характер. На первом этапе происходило довольно быстрое увеличение массы планеты, которое по мере исчерпания твердого вещества в пропланетном облаке замедлилось и сменилось процессом уплотнения собственно планеты Земля. За 100 млн. лет сформировалось около 99% массы современной Земли. Процесс роста сопровождался попеременным разогреванием и остыванием вещества, в котором на первичном этапе сформировалась планета без ядра и земной коры. Это было небесное тело однородного состава с температурой не достаточной для процессов переплавления. Дальнейшая эволюция Земли как планеты связана с качественным изменением ее состава за счет энергии полученной при взаимодействии с ближайшим космическим телом Прото-Луной.  Примерно 5 млрд. лет назад в результате контакта с Прото-Луной наша планета поглотила расплавленное ядро спутника, что дало энергетический импульс для дифференциации геологических оболочек, появления сильного геомагнитного поля, а так же атмосферы в виде плотной газовой и паровой оболочки (сферы земли будут рассмотрены в отдельных лекциях). Это стало причиной появления на Земле свободной воды, которая насытилась элементами составляющими белок: водородом, углеродом, азотом, фосфором, серой в виде простых соединений за счет перемыва вещества планеты. Океан покрывал до 2/3 поверхности планеты, представлял собой грязно-бурую жидкость с шапками пены, состоящей из раствора множества элементов, в котором протекали реакции всех типов. Обычные химические процессы усиливались действием солнечной радиации в широком диапазоне энергий, а так же вулканической деятельностью с высокими температурами и выбросами различных химических соединений. Неоднократно Земля переживала периоды оледенения и потерю большей части атмосферы. Вторичная атмосфера создавалась постепенно в результате выделения газов из разогретых слоев земной коры в течение длительного времени. Эта атмосфера не содержала даже  следов кислорода, а состояла из водяного пара, углекислого газа, азота и некоторых легких газов.

ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ И БИОСФЕРЫ.

Академик В.И. Вернадский рассматривает три основные гипотезы происхождения жизни на Земле:

1. жизнь зародилась после формирования Земли;

2. жизнь возникла вместе с формированием Земли;

3. жизнь возникла до формирования Земли и была занесена на нее.

Гипотеза 1 состоит в том, что в течение большого периода, после своего возникновения (4,5 млрд. лет назад), Земля была безжизненна и на ее поверхности происходил медленный синтез органических веществ, в результате которого через 1   млрд. лет появились анаэробные организмы, способные существовать и размножаться в безкислородной среде. Другими сопутствующими факторами были мощные электрические поля и радиоактивное излучение. В 1977 г. американский биофизик К. Воуз нашел в горячих источниках (температура 75-80С) микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности поглощают двуокись углерода и кислород и выделяют метан. Эти организмы признаны основоположниками биологической эволюции планеты. Одновременно с ними в океане появились организмы, которые для получения энергии расщепляли органические вещества с выделением свободного кислорода. Обнаружены ископаемые остатки с возрастом около 3,5 млрд. лет, в которых обнаружены фрагменты молекул хлорофилла, т.е основа для фотохимического превращения двуокиси углерода в кислород. Около 1 млрд. лет назад появились организмы способные дышать кислородом, а так же способные к половому размножению. Генетическая активность организмов резко усилила эволюционный процесс, а главное появилась возможность бесконечного усложнения жизненных форм, дышащих кислородом, растворенным в воде от одноклеточных, затем многоклеточных мягкотелых – медуз, червей, и наконец скелетных – раковенных моллюсков и рыб. Дальнейшее повышение парциального давление кислорода в атмосфере и растворенного в гидросфере привело к формированию генетической основы для возникновения и совершенствования всех жизненных форм животных и растений на суше и в океане.