|
Меню
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реферат: Возникновение жизни на земле
|
|
|
Реферат: Возникновение жизни на земле
Реферат по биологии Учеников 11 класса А
Средней школы№1259
По теме:
Теория Происхождения Жизни
На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была
создана такой , какой мы ее знаем сейчас ,и всегда оставалась неизменной .
Но уже в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении
,развитии (эволюции) живой при-роды.Одним из предтеч эволюционных идей можно
назвать древнегреческого философа Гераклита (6-5 вв. до н.э), кото-рый
сформулировал положения о постоянно происходящих в природе изменениях "Все
течет , все изменяется".
Другой древнегреческий мыслитель Эмпедокл - в 5 веке до н.э. выдвинул ,
вероятно , одну из древнейших теорий эволюции . Он считал ,что вначале на
свет появились разрозненные части различных орга-низмов
(голова,туловище,ноги). Они соединялись между собой в самых невероятных
сочетаниях .Так например появились кентавры (мифические полулюди –
полукони).Позднее будто бы все нежизнеспособные комбинации погибли.
Великий древнегреческий ученый Аристотель выстроил все известные ему
организмы в ряд по мере их усложне-ния.В 18 веке эту идею развил швецарский
натуралист Шарль Бонне, создав учение о "лестнице природы".На первой ступени
"лестницы" находились "тонкие материи"- огонь ,вода,земля; на следующих -
животные и растения по степени слож-ности их строения ,на одной из верхних
ступеней -человек ,а еще выше небесное воинство и бог.Правда, о возможности
перехода "со ступени на ступень" речи, конечно не шло, и к эволюции эта
система имеет еще очень отдаленное отношение.
Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал
французский ученый Жан Батист Ламарк в книге "Философия зоологии", вышедшей в
1909 год у. Ламарк предложил ,что в течение жизни каждая особь, изменяется
,приспосабливается к окружающей среде. Приобретенные ею на протяжении всей
жизни новые приз-наки передаются потомству . Так из поколения в поколение
накапливаются изменения. Но рассуждения Ламарка содер-жали ошибку ,которая
заключается в простом факте : приобретенные признаки не наследуются . В конце
19-го века немецкий биолог Август Вейсман поставил известный эксперимент .На
протяжении 22-ух поколений отрезал хвосты подопытным мышам .И все равно
новорожденные мышата имели хвосты ничуть ни короче , чем их предки .
Английский ученый Ч. Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то, что
хотя любое существо изменя-ется в течение жизни , но и рождаются особи одного
вида неодинаковыми . Дарвин писал , что опытный фермер различает каждую из
овец даже в большом по численности стаде. Например ,шерсть их может быть
светлее или темнее, гуще или реже и т.п. В обычных условиях среды такие
различия несущественны . Но при перемене условий жизни эти мелкие
наследственные изменения могут давать преимущества их обладателям . Среди
множества бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные .
Рассуждая таким образом , Дарвин пришел к
идее естественного отбора. Особи с полезными отличиями лучше выживают и
размножаются , передают свои признаки потомству . Поэтому в следующем
поколении процент таких особей станет больше и.т. д.
Таков механизм эволюции. Дарвин писал: ” Можно сказать , что естественный
отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения
, отбрасывая дурные , сохраняя хорошие, работая неслышно и невидимо .”
Эволюция разных видов идет с разной скоростью .К примеру , беспозвоночных
,относящихся к типу плече-ногих , почти не изменились за последние 440
млн.
лет. А в роде Человек , по данным палеонтологов , за последние 2 млн. лет
возникло и вымерло несколько видов .
Конечно , взгляды на теорию эволюции не остались неизменными со времен
Дарвина . К примеру,Дарвин счел очень серьезным возражением против своей
теории , выдви-нутое английским инженером Ф. Дженкином (оно получи-ло
название “Кошмара Дженкина” ). Дженкин рассуждал так :допустим , у одной
особи случайно появился какой-то полезный признак .Но у ее потомства этот
признак “разба-вится” ровно вдвое , у следующего поколения – еще более
уменьшится, пока совершенно не “растворится “ и не будет утрачен. В то время
считалось , что у потомства признаки родителей могут сливаться .Это
распространенное заблуж-дение опровергли только открытия Грегора Менделя ,
ко-торые Дарвину еще не были известны.
В своей аргументации Дарвин опирался на множество примеров .
В течение долгих веков , свято веря в акт Божественного творения ,люди ,кроме
того,были твердо убеждены ,что жизнь постоянно зарождается cамопроизвольно .
Еще древнегреческий философ Аристотель писал ,что не только растения ,черви
,насекомые ,но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы или
гниющего ила .
Голландский ученый Ян Ван Гельмонт в 17веке описал свой опыт ,утверждая ,что
живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы
,запертых в шкафу.
Другой натуралист , Гриндель фон Ах ,так рассказывал о якобы наблюдавшемся им
самозарождении живой лягушки: ”Хочу описать появление на свет лягушки
,которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа .Однажды я взял каплю
майской росы и , тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил ,что у
меня сформировывается какое–то существо .Прилежно наблюдая на второй день ,я
заметил , что появилось уже туловище ,но голова еще казалась не ясно
сформированной ;продолжая свои наблюдения на третий день ,я убедился ,что
наблюдаемое мною существо не что иное ,как лягушка с головой и нога–ми.
Прилагаемый рисунок все поясняет”.
В 1688 году итальянский ученый Франческо Реди решил проверить идею
самопроизвольного зарождения жизни.Он рассказывал о своем опыте :”Я взял
четыре сосуда , поместил в один из них мертвую змею ,в другой – немного рыбы,
в третий – дохлых угрей ,в четвертый – кусок телятины, плотно закрыл их и
запечатал.Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда ,оставив их
открытыми .Вскоре мясо и рыба зачервивели .Можно было видеть ,как мухи
свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не
видел ни одного червяка , хотя прошло много дней после того ,как в них была
положена дохлая рыба и мясо”.
В 1675 году итальянский ученый Ладзаро Спалланцани прокипятил в запаянном
сосуде крепкий мясной бульон . Прошло несколько дней ,но никаких признаков
жизни в бульоне не обнаружилось.
Наконец ,в 1860 году Луи Пастер с помощью ряда блестящих опытов ,похожих на
опыт Спалланцани , окончательно доказал ,что жизнь в современных условиях не
самозарождается. Он показал ,что даже бактерии могут возникать только от
других бактерий.
Опыты Пастера не разрешили вопрос о происхождении жизни ,а поставили его с
новой остротой .Если жизнь в современных условиях не самозарождается ,то
когда и как она возникла впервые ? Наблюдаемая нами Вселенная ,по данным
современной науки , возникла в результате Большого Взрыва около 15-20
миллиардов лет назад .Возраст нашей планеты – около 5 миллиардов лет .Сейчас
большинство ученых склоняется к мнению о том ,что жизнь зародилась на Земле
на заре ее существования.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету , на которой мы живем .Ее
атмосфера состояла из водяных паров,углекислого газа и, по одним данным ,- из
азота ,по другим – из метана и аммиака .Кислорода в воздухе безжизненной
планеты не было .И,надо сказать,отсутствие кислорода было необходимо для
возникновения жизни . Быть может такое известное и распространенное выражение
как “живительный кислород“ поменяет ваше понимание возникновения жизни в
другой интерпретации как “смерт-оносный кислород”, так как он разрушительно
действует на органические молекулы. Мы привыкли к его воздействию, но на
Земле и сейчас есть бактерии ,которые воспринимают кислород как яд и в его
присутствии жить не могут. Кисло-родная атмосфера делает невозможным в наше
время само-зарождение жизни .
Итак ,в атмосфере древней Земли гремели грозы ,ее про-низывало жесткое
ультрафиолетовое излучение
Солнца,на планете извергались вулканы .
Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем
поверхность Земли, образовывались орга-нические вещества – простейшие
“кирпичики”, из которых строится все живое .В наше время их немедленно
поглоти-ли бы бактерии и грибы. Но тогда их еще не было ,и поэ-тому
органические вещества накапливались ,пока весь первичный океан не превратился
в“теплый разбавленный бульон”.
Такое предположение впервые высказал в 1922 году советский биолог Александр
Опарин. В 1953 году аме-риканский биолог Стенли Миллер решил проверить
гипотезу Опарина и воспроизвел в специальной установке природные условия
древней Земли .В стеклянном сосуде находилась нагретая вода (“океан”) и смесь
газов –аммиака, метана и водорода (“первичная атмосфера”).Через “атмос-феру”
проскакивали – “молнии”.Опыт продолжался в тече-ние недели .
Через неделю “первичный бульон” проанализировали и нашли в нем многие
органические вещества ,в том числе 5 аминокислот .В другой раз в результате
такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки длиной до
шести звеньев .
Согласно одной гипотезе ,содержание органических веществ выше всего было в
высыхающих лужах ,остав-авшихся на берегу океана после отлива .Здесь образо-
вывались цепочки белков и нуклеиновых кислот .При этом чем длиннее была
цепочка ,тем она была устойчивее .Она закручивалась в клубок ,который
разрушался уже не так легко.
Опарин считал ,что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала
белкам .В “первичном бульоне” образовывались “сгустки “ белка (коацерваты) .
Они могли вбирать в себя новые питательные вещества , разбиваться на более
мелкие капельки .Конечно ,они еще не были живыми .
По словам Опарина , расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных
бактерий ничуть не меньше ,чем от амебы до человека. Главное ,что отличало
“сгустки” от клеток ,- неспособность точно воспроизводить самих себя.
Чтобы “штамповать” одинаковые белки ,нужна матрица .В ныне живущих организмах
(от бактерий и вирусов до человека ) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты
( РНК и ДНК ).
В какой момент белковые “сгустки” “перешагнули” порог живого ? Тогда , когда
включили в себя нуклеиновые кисло-ты ,которые позволили создавать хотя бы
грубые , прибли-зительные копии уже имеющихся белков.Это были уже за-чатки
примитивных клеток .
Один из скептиков высказал мнение ,что возникновение жизни в результате
перечисленных процессов столь же не правдоподобно ,как сборка самолета “Боинг
– 747“ в результате урагана , пронесшегося над мусорной свалкой .Но не будем
забывать ,что на протяжении длительного времени (миллиарда лет) в огромном
пространстве ,где происходил “опыт” (весь земной океан) ,самое маловероят-ное
событие могло стать почти неизбежным .
Никто точно не знает ,когда именно возникла первая живая клетка .Возраст
самых ранних следов жизни (остатков бактерий ), найденных в древних
отложениях земной коры , - около 3,5 миллиардов лет . Допустим ,что возраст
жизни на нашей планете – 3 миллиарда 600 миллионов лет. Для большей
наглядности представим себе , что этот огромный отрезок времени уместился в
пределы одних суток.
Сейчас на наших “часах” – ровно 24 часа ,а в момент возникновения жизни они
показывали 0 часов.Каждый час вместил 150 миллионов лет ,каждая минута – 2,5
миллионов лет.
Самая древняя эпоха развития жизни докембрийская-
длилась невероятно долго : свыше 3 миллиардов лет . Или , по нашей шкале ,с
начала суток до 8 часов вечера . Мы уже рассказали об условиях ,в которых
жили первые живые организмы .Пищей им служил “первичный бульон” окружающего
океана или их менее удачливые собратья . Постепенно ,однако ,в течение
миллионов лет этот бульон становился все более“разбавленным”,и , наконец
,запасы питательных веществ исчерпались .
Развитие жизни зашло в тупик .Но эволюция благополучно нашла из него
выход.Появились первые организмы (бактерии ),способные с помощью солнечного
света превращать неорганические вещества в органические.
Чтобы строить свои организмы ,всему живому требуется ,в частности , водород.
Зеленые растения получают его,расще-пляя воду и выделяя кислород . Но
бактерии этого делать еще не умеют . Они разлагают не воду ,а сероводород,
что гораздо проще.При этом выделяется не кислород ,а сера . (Поэтому на
повер-хности некоторых болот можно встре-тить пленку из серы ). Так и
поступали древние бактерии . Но количество сероводорода на Земле было
довольно огра-ничено .Наступил новый кризис в развитии жизни .
Выход из него “нашли” синезеленые водоросли .Они научились расщеплять воду .
Молекула воды – непростой “орешек“ не так – то легко “растащить” водород и
кислород.Это в семь раз труднее ,чем расщепить сероводород.Можно сказать ,что
синезеленые водоросли совершили настоящий подвиг .Это произошло 2 миллиарда
300 миллионов лет назад (по нашей шкале – около 9 часов утра ).
Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделяться кислород .
Накопление кислорода
представляло серьезную угрозу для жизни .Начиная с 11 часов утра новое
самозарождение жизни на Земле стало невозможным – содержание кислорода
достигло 1% от современного .А перед живыми организмами встала новая
проблема - как бороться с возрастающим количеством этого агрессивного
вещества .
Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую победу
.Около 11 часов утра на Земле появился первый организм ,вдохнувший
кислород.Так возникло дыхание.
До этого момента живые организмы жили в океане , укрываясь в водной толще от
губительного для всего живого потоков солнечного ультрафиолета .Теперь
благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший
излучение. Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.
Американский писатель-фантаст Клиффорд Саймак в повести “Кто там в толще скал
?” так описывает воображаемое путешествие своего героя во времени – в
докембрий :”Дышать было трудно .Кислорода еще хватало , хоть и с грехом
пополам ,- из-за этого он и дышал гораздо чаще обычного.Отступи он в прошлое
еще на миллион лет– кислорода перестало бы хватать. А отступи еще немного
дальше – и свободного кислорода не оказалось бы совсем.
Всмотревшись в береговую кромку ,он приметил ,что она населена множеством
крохотных созданий , снующих туда-сюда ,копошащихся в пенном прибрежном соре
или сверлящих булавочные норки в грязи .Он опустил руку и слегка поскреб
камень ,на котором сидел .На камне проступало зеленоватое пятно – оно тут же
отделилось и прилипло к ладони толстой пленкой ,склизской на ощупь.
Значит,перед ним была первая жизнь ,осмелившаяся выб-
раться на сушу ,- существа ,не готовые ,да и не способные
оторваться от подола ласковой матери - воды ,которая
бессменно пестовала жизнь с самого ее начала .
Здесь происходило многое ,что даст себя знать в гряду –
щем ,но происходило тайно ,исподволь .Снующие козяв -
ки и осклизлый налет на скалах – отважные в своем нера-
зумии предвестники далеких дней – внушали почтение .” В течение докембрия
природа сделала еще целый ряд заме-чательных “изобретений”.Около 2 часов дня
(по нашей шка-ле) клетки получили ядро .Примерно тогда же возникло по-ловое
размножение ,резко ускорившее темпы эволюции .
Появились первые многоклеточные существа .
К концу докембрия (как мы помним ,это 8 часов вечера)
земные моря населяли разнообразные животные :медузы,
плоские черви ,губки ,полипы .Все они были мягкотелыми,
лишенными скелета .Возникновение у животных скелета -
раковин ,панцирей и т.д. – обозначило начало новой геоло-
 ãè÷åñêîé ýðû.
Палеозойская эра ,начавшаяся 570 миллионов лет назад ,
длилась 340 миллионов лет .(То есть ,по нашей шкале ,с
начала девятого вечера до половины одиннадцатого .)Уче-
ные делят ее на шесть периодов .
Самый ранний из них – кембрий (он продолжался 70 мил -
лионов лет).Как мы уже сказали ,в этот период у самых разнообразных животных
начинает развиваться скелет,
будь то раковина ,панцирь или просто колючие шипики .
Видимо ,мягкотелось становится к этому моменту слиш-
ком небезопасной.
Творчество природы ,создающей новые формы жизни ,в
кембрии необычайно плодотворно и разнообразно :почти
все типы животного царства получают своих первых пред-
ставителей .Хордовых ,например,представляют существа,
похожие на современного ланцетника .Пропуская воду через жаберные щели ,они
таким образом процеживают
из ила съедобные частички. Как ни трудно нам представить моря без рыб ,но в
морях кембрия их еще не было .Моря были густо заселены знаменитыми
трилобитами – вымер-шими предками пауков , скорпионов и клещей .
За кембрием следует ордовик (он длился 60 миллионов лет).В море по –
прежнему процветают трилобиты .Появ-
ляются первые позвоночные – родичи современных миног и
миксин .Челюстей у них еще нет , но строение рта позво -
ляет хватать живую добычу ,что ,конечно ,гораздо выгод-
нее ,бесконечного процеживания ила .
В следующем периоде – силуре (30 миллионов лет )на сушу выходят первые
растения (псилофиты) ,покрывая берега зеленым ковром высотой до 25 сантиметров
.Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные , приу -
чаясь дышать атмосферным воздухом ,- многоножки ,чер-
ви ,пауки и скорпионы.
В морях трилобитов уже теснят гигантские ракоскор -
пионы ,длина которых порой превышает 2 метра . У поз-
воночных появляется новый ,неизвестный прежде орган –
челюсти , развившиеся из безобидных жаберных щелей бес-
черепных (например ,ланцетника ) .Чтобы добыча не ус -
кользнула из их челюстей ,рыбы приобретают одновремен -
но парные плавники ,увеличивающие маневренность .
Следующий период – девон (60 миллионов лет ).Сушу заселяют
плауны,папоротники ,хвощи ,мхи .В их зарослях уже живут первые насекомые.
Выбираются на сушу и позвоночные .Как и почему это происходит ?Климат в
девоне был сухой ,температура в
течение года резко изменялась.Многие водоемы пересыха -ли .Некоторые рыбы
стали на время засухи зарываться в ил.Для этого нужно было уметь дышать
атмосферным воздухом .Но особенно многообещающей для дальнейшей
эволюции оказалась группа кистеперых рыб .Помимо легоч-
ного дыхания они имели подвижные мускулистые плав-ники, похожие на лапы .С их
помощью они ползали по дну . Чтобы не погибнуть в пересохшем водоеме ,
кистеперые рыбы отправлялись в сухопутные странствия в поисках воды . При
этом они путешествовали на довольно большие расстояния .Естественно
,выживали те,которые лучше могли двигаться по суше.Правда ,слабых легких для
дыха-ния было недостаточно .Как еще дышать , если жабры на суше не годятся
?Только через кожу.Поэтому рыбья чешуя уступила место гладкой влажной коже .
Так в девоне кистеперые рыбы постепенно покинули род -
ную стихию и дали начало первым земноводным – стегоце-
фалам (панцирноголовым).
Вслед за девоном наступил карбон ,или каменноугольный
период (65 миллионов лет).Впервые огромные пространст-
ва суши покрылись болотистыми лесами из древовидных папоротников ,хвощей и
плаунов .
Глядя на современные небольшие плауны ,трудно пове -
рить ,что их предки (например ,чешуедрев ,или лепидоден-
дрон ) достигали 40 метров в высоту и 6 метров в обхвате.
Из падавших в воду и постепенно превращавшихся в уголь
стволов образовались залежи каменного угля .Самый цен-
ный уголь (антрацит) получился из скоплений множества
спор ,которые роняли в воду деревья того времени.
Сжигая в печке каменный уголь ,мы чувствуем тепло сол-
нечных ,падавших на Землю без малого треть миллиарда
лет назад.Под ними грелись наши далекие предки - земно-
водные ,царствовавшие в карбоне.
Впервые жизнь ,освоившая воду и сушу ,сделала шаг и в
третью стихию – воздух .Первыми и единственными ,кто
поднялся в воздух в лесах каменноугольного периода ,были
насекомые .Порой они вырастали до невероятных .Размах
крыльев некоторых стрекоз достигал 70 сантиметров .А в
зарослях помимо пауков и скорпионов стали встречаться,
например, тараканы (размером с морскую свинку).
Жизнь сумела окончательно оторваться от породившей
ее водной стихии .Почти одновременно это удалось репти-
лиям и семенным папоротникам ,предкам хвойных.У расте-
ний появились семена вместо спор ,у яиц рептилий – скор -
лупа .Зародыши в семени и яйце были защищены оболочка -ми ,обеспечены пищей
.Из яиц рептилий вылуплялся уже не беспомощный головастик ,а уменьшенная
копия роди-теля.
Рептилиям уже не нужна была голая кожа для дыхания –
вполне хватало легких.Они “заковались обратно в панцирь”
из чешуи или роговых щитков.
Последний период эры древней жизни – пермь,или пермс -кий период (55
миллионов лет) .Климат стал холоднеее и суше .Влажные леса из папоротников и
плаунов исчезли .
Вместо них появились и широко разрослись хвойные .
Земноводных все больше теснили рептилии ,шедшие к
своему господству на планете.
Страницы: 1, 2
|
|
|
|
|
|
НОВОСТИ
|
|
|
|
|
|
|
|
