Взгляды на происхождение жизни и ее развитие
Появление всех подклассов костных рыб
В первой половине девона существовали уже и представители всех подклассов костных рыб: лучеперых , двоякодыщащих и кистеперых . Хоановьте рыбы (Два последних подкласса) вели в основном придонный, скрытный образ жизни, охотясь в гуще растительности. Кистеперые были хищниками, подстерегавшими добычу в укрытиях, а двоякодышащие приспособились к питанию малоподвижными животными с твердыми панцирями (моллюски, ракообразные). Хоановые рыбы, сформировались во внутриконтинентальных пресных водоемах, т.е. мелководных озерах, хорошо прогреваемых солнцем, обильно заросших водной растительностью и отчасти заболоченных. В воде таких озер из-за гниения растений нередко возникал дефицит кислорода.
Превосходство позвоночных над членистоногими
Позвоночные рыбы оказались лучше приспособленными к быстрому плаванию в толще воды. Проблема локомоции у древних позвоночных была решена принципиально иначе, чем у членистоногих. У позвоночных развитие внутреннего: осевого скелета (хорды, а затем позвоночника) позволило использовать практически всю мускулатуру тела для создания силы поступательного движения посредством волнообразного изгибания тела и мощных ударом основного движителя--хвостового плавника. У членистоногих хитиновый наружный скелет не создавал таких предпосылок, а многочисленные членистые конечности были приспособлены в первую очередь для движения по дну, их использование для плавания менее эффективно.
Жизнь в палеозойской эре
Итак, на рубеже протерозоя и палеозоя произошел кажущийся или действительный взрыв формообразования, который привел к появлению в палеонтологической летописи кембрийского периода представителей почти всех известных типов организмов. Палеозойская эра продолжалась свыше 300 млн. лет. В течение этого времени на Земле произошли значительные изменения физико-географических условий: рельефа суши и морского дна, общего соотношения площади материков и океанов, положения континентов, климата и многих других факторов. Эти изменения неизбежно должны были сказываться на развитии жизни.
Увеличение богатства ископаемой фауны
Граница между протерозойской и палеозойской эрами (т. е. между криптозоем и фанерозоем) отмечается поразительным изменением в составе и богатстве ископаемой фауны. Внезапно (другого слова здесь, пожалуй, и не подберешь) после толщ верхнего протерозоя, почти лишенных следов жизни, в осадочных породах кембрия (первого периода палеозойской эры), начиная с самых нижних горизонтов, появляется огромное разнообразие и обилие остатков ископаемых организмов.
Отложения Криптозоя
Древнейшие остатки организмов были найдены в осадочных толщах Родезии, имеющих возраст 2,9--3,2 млрд. лет. Там обнаружены следы жизнедеятельности водорослей (вероятно, сине-зеленых), что убедительно свидетельствует, что около 3 млрд. лет назад на Земле уже существовали фотосинтезирующие организмы -водоросли. Очевидно, появление жизни на Земле должно было произойти значительно раньше,-может быть, 3,5-4 млрд. лет назад. Наиболее известна среднепротерозойская флора (нитчатые формы длиной до нескольких сотен микрометров и толщиной 0,6--16 мкм, имеющие различное строение, одноклеточные микроорганизмы, диаметром 1--16 мкм, также различного строения), остатки которой были обнаружены в Канаде --в кремнистых сланцах на северном берегу озера Верхнего.
Масштабы Геологического Времени
Изучая эволюцию организмов, необходимо иметь представление о ее ходе во времени, о продолжительности тех или иных ее этапов. Историческая последовательность образования осадочных пород, т. е. их относительный возраст, в данном районе устанавливается сравнительно просто: породы, возникшие позднее, отлагались поверх более ранних пластов. Соответствие относительного возраста пластов осадочных пород в разных регионах можно определить, сопоставляя сохранившиеся в них ископаемые организмы (палеонтологический метод, основы которого были заложены в конце XVIII -начале XIX в. работами английского геолога У. Смита). Обычно среди ископаемых организмов, характерных для каждой эпохи, удается выделить несколько наиболее обычных, многочисленных и широко распространенных видов} такие виды получили название руководящих ископаемых.
Эволюционное развитие организмов
Эволюционное развитие организмов исследуется целым рядом наук, рассматривающих разные аспекты этой фундаментальной проблемы естествознания. Ископаемые остатки животных и растений существовавших на Земле в дрошедшие геологические эпохи, изучает палеонтология, которую и следует поставить на первое место среди наук, непосредственно связанных с исследованием эволюции органического мира. Изучая остатки древних форм и сопоставляя их с ныне живущими организмами, палентологи реконструируют облик, образ жизни и родственные связи вымерших животных и растений, определяют время их существования и на этой основе воссоздают филогенез - историческую преемственность разных групп организмов, их эволюционную историю.
Свойства жизни
Вопрос о функциях живого вещества и о многообразии видов тесно связан с проблемой происхождения жизни.
Современная наука утверждает, что о жизни на нашей планете бессмысленно говорить в терминах генезиса, ведь это предполагало бы существование некоего «начала», то есть такой точки эволюции, до которой жизни на Земле еще не существовало бы. В этом случае оставалось бы только постулировать гипотезу о постепенном зарождении живого из неживой материи. Современная же наука отрицает такую возможность и выдвигает гипотезу о внеземном происхождении жизни и о ее изначальном характере.
Многообразие видов на Земле
Живое вещество, если рассматривать его в целом, представляет собой некую единую и гомогенную субстанцию жизни вообще, это жизнь как таковая. Однако в окружающей нас природе живое вещество представляет собой сложное и дифференцированное образование, оно состоит из самых разнообразных видов, которые в свою очередь дробятся на многочисленные подвиды, состоящие из отдельных живых существ.
При этом можно констатировать не только целесообразность строения каждого отдельного существа, но и тот порядок, который существует во всей живой природе в целом. Единство и многообразие видов живого не исключают друг друга, - наоборот, как показывают различные естественнонаучные исследования, друг друга предполагают.
Жизнь
Развитие вещества
Данные, которыми располагает современная наука, свидетельствуют, что живое вещество только в том случае прогрессивно развивается, если оно своей жизнедеятельностью увеличивает упорядоченность среды своего обитания. Это основной и чрезвычайно важный признак живого вещества.
Для разумной формы живого вещества эти законы имеют особое, решающее значение. Земная разумная форма жизни - человечество - выполняет их, обеспечивая два вектора своего бессмертия: биологическое продолжение рода (общее свойство всего живого вещества) и духовно-культурное, в конечном счете космическое бессмертие (творческий вклад в создание ноосферы).
Биосфера
С самого начала своего возникновения земная биосфера представляла собой область земной коры, в которой энергия космических излучений трансформировалась в такие виды земной энергии, как электрическая, химическая, механическая и тепловая. Благодаря этому история биосферы резко отлична от истории других частей планеты, и ее значение в планетарном механизме совершенно исключительное. Она в такой же, если не в большей, степени есть создание Солнца, как и выявление процессов Земли.
Жизнь в пробирке
Что касается изощренных опытов по выращиванию «жизни в пробирке», то все они окончились ничем. И если раньше у ученых еще теплилась надежда смоделировать некие первоначальные условия, которые могли бы привести к возникновению простейших организмов, то после открытия материального носителя наследственности из-под них была выбита всякая почва. Между лабораторным органическим веществом и генетическими структурами, на основе которых строится все живое, - не заполняемая ничем пропасть.
Вечность живого вещества
Главное обстоятельство, свидетельствующее в пользу тезиса о вечности живого вещества и невыводимости его из вещества неживого, связано со следующими его функциями.
Живое вещество существует только в образе биосферы большого тела, отдельные части которого выполняют взаимоподдерживающие и взаимодополняющие функции, как бы оказывающие друг другу услуги по поддержанию жизни. Если есть организмы, накапливающие некоторые вещества, то логично предположить, что должны также существовать и организмы с противоположной биогеохимической функцией, для поддержания равновесия. Эти организмы второго вида разлагают данное вещество до простых минеральных составляющих, снова затем пускаемых в оборот.
Функции живого вещества
Два самых распространенных варианта ответа на вопрос о характере происхождения жизни распадаются на три разных решения этой проблемы.
1) Жизнь зародилась на Земле при космических стадиях ее истории в таких уникальных условиях, которые в позднейшие геологические эпохи уже больше не повторялись.
2) Жизнь извечна, то есть она существовала на Земле и в космические эпохи ее прошлого.
3) Жизнь, извечная во вселенной, явилась новой на Земле. Другими словами, в этой концепции утверждается, что зародыши жизни заносились на Землю извне постоянно. Но укрепились они на нашей планете только тогда, когда на Земле сложились благоприятные для этого условия.
Наука о живом веществе
Прежде принято было считать, что все живое произошло просто путем постепенного усложнения инертной материи Земли. Однако Вернадский признает подобные мнения несостоятельными и на новом витке естествознания возвращается к теории Ж. Л. Бюффона, в соответствии с которой вся вселенная пронизана вечными и неуничтожимыми органическими частицами, а количество жизни на Земле постоянно. Из этих предпосылок следовало, что именно живое состояние материи является ее главным и основным состоянием. В заметках, которые были написаны в период с 1917-го по 1921 годы, и вышли через 60 лет в виде книги «Живое вещество», Вернадский так определяет это сове новое понятие:
Глобальная тектоника
Много лет назад отец-геолог подвел своего маленького сына к карте мира и спросил, что будет, если береговую линию Америки придвинуть к побережью Европы и Африки? Мальчик не поленился и, вырезав соответствующие части из физико-географического атласа, с удивлением обнаружил, что западное побережье Атлантики совпало с восточным в пределах, так сказать, ошибки эксперимента.
Эта история не прошла для мальчика бесследно, он стал геологом и поклонником Альфреда Вегенера, отставного офицера германской армии, а также метеоролога, полярника, и геолога, который в 1915 году создал концепцию дрейфа континентов.
Развитие Земли
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы сейчас живем. Её атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним, - из азота, по другим - из метана и аммиака. Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было, в атмосфере древней Земли гремели грозы, её пронизывало жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца, на планете извергались вулканы. Исследования показывают, что полюса на Земле менялись, и когда-то Антарктида была вечнозеленой. Вечная мерзлота образовалась 100 тыс. лет назад после великого оледенения.
Космическая пыль и Земля
Возраст нашей планеты Земля составляет около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается, что частицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в состав которых входит кремний. Газы тоже присутствовали, и они конденсировались, образуя органические соединения, в состав которых входит углерод. Затем образовались углеводороды (соединения углерода с водородом) и соединения азота.