Пространство, включающее околоземную атмосферу и наружную оболочку Земли, освоенное живыми организмами и находящееся под влиянием их жизнедеятельности, называется биосферой.
Биосфера Земли образуется всей совокупностью биогеоценозов, связанных между собой круговоротом веществ и энергии. Она представляет собой область активной жизни, охватывающую нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин "биосфера" введен в 1875 г. Э.Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создал В.И.Вернадский (1926 г.).
Биологическая эволюция - это постепенное развитие живой природы, приводит к образованию популяций, изменению генетического состава, появлению адаптаций, усложнению жизненных форм. Появление новых форм происходит в результате естественного отбора на основе которого происходит выживание наиболее приспособленных. Эта теория связана с именем английского ученого Ч.Дарвина (1809-1882).
Эволюция по Дарвину осуществляется в результате, взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Изменчивость служит основой образование новых признаков и особенностей в строении и функциях организмов.
Наследственность закрепляет эти признаки. Под действием естественного отбора устраняются организмы, не приспособленные к условиям существования.
Благодаря наследственной изменчивости к непрерывному действию естественного отбора организмы в процессе эволюции накапливают все новые приспособительные функции в конечном результате ведет к образованию новых видов. Таким образом, Дарвин установил движущие силы эволюции органического мира, объяснил процесс развития биологических видов.
3. Возникновение и развитие жизни на Земле
Происхождение жизни на Земле одна из основных проблем биологии.
Существуют ряд гипотез возникновения жизни.
1) Креационизм - жизнь была создана Богом за определенное время.
2) Самопроизвольное зарождение - жизнь возникала и возникает неоднократно из неживого вещества. Этой теории придерживался Аристотель, опроверг Луи Пастер.
3) Биохимическая эволюция - жизнь возникла в результате процессов подчиняющих законам физики и химии.
Далее рассматриваем именно эту гипотезу. Считается, что жизнь возникла около 3,5 млрд. лет назад. Этому предшествовала очень длительная абиогенная (небиологическая) молекулярная эволюция.
Согласно наиболее признанной гипотезе возникновения жизни Опарина (1924-1927) на раскаленной мертвой планете произошли перераспределение плотности, появилась первичная атмосфера, состоящая из газов.
Свободный кислород и его соединения с азотом, углеродом и кислородом создали восстановительный характер среды, что послужило одной из предпосылок возникновения молекул органического вещества небиологической природы.
Восстановительный характер атмосферы Земли, активная вулканическая
деятельность, мощное ультрафиолетовое излучение, высокая температура - вот те условия, которые положили начало химической эволюции, которые привело к возникновению живых организмов.
В течении миллионов лет в теплых водах первичного океана возникали и разрушались бесчисленные варианты органических соединений, пока наконец не образовались коацерватные капли - молекулы. Завершился последний этап химической эволюции формированием системы «белок - нуклеиновая кислота», способной к самопроизведению из коацервата образовалась клетка.
Наступила время биологической эволюции.
Первичные организмы использовали для питания готовые органические вещества, т.е. были анаэробными гетеротрофами.
В условиях конкуренции появилась и закрепилась способность к синтезу органики из неорганических веществ за счет энергии простейших реакций окисления и восстановления. Возник хемосинтез. Хемосинтезирующие бактерии были первыми автотрофными организмами.
Следующий этап биологической эволюции создания пигментных систем для использования световой энергии - возникновение фотосинтеза. Первыми организмами, использующими свет как источник энергии для синтеза органических веществ были бактерии.
У сине - зеленых водорослей кислород образовывается путем расщепления воды на кислород и водород. При этом кислород выделялся как ненужный побочный продукт. Оно привело к постепенному накоплению в атмосфере кислорода, что явилось предпосылкой для возникновения в ходе эволюции аэробного дыхания.
По мере накопления кислорода часть его в верхних слоях атмосферы превратилась в азот, способный интенсивно поглощать ультрафиолетовое и ионизирующее излучения Солнца - сформировался озоновый экран. Жизнь, которая первоначально было возможно только в океане, вышла на сушу и распространилась по всей поверхности земли.
В настоящее время исследователи считают, что эволюция первых клеток к какой-то момент пошла по дум самостоятельным направлениям. Появилась две группы организмов - прокариоты, у которых ядерный материал не был ограничен оболочкой, и эукариоты - у которых имелось настоящее ядро.
К прокариотом относятся бактерии сине - зеленые водоросли; к эукариотом - зеленые растения, грибы, животные и в том числе человек.
5. Биологические науки
Ботаника и зоология рассматриваю типы организмов и их взаимоотношения соответственно в растительном и животном мире.
Анатомия, физиология и эмбриология занимаются изучением строения, функций и развития организма; эти науки можно подразделять дальше в зависимости от изучаемых объектов, например выделить физиологию животных, физиологию млекопитающих, физиологию человека.
Паразитология изучает организмы, живущие в других организмах и существующие за их счет; цитология исследует строение, химический состав и функции клеток, а гистология изучает свойства тканей. Генетика интересуется способом передачи признаков от одного поколения к другому.
Наука о классификации растений и животных и об их эволюционном родстве известна под названием систематики, или таксономии. Одна из самых молодых биологических наук - экология, изучающая взаимоотношения той или иной группы организмов со средой.
Молекулярная биология - раздел современной биологии, изучающий структуру и функции специфических макромолекулярных органических соединений на клеточном уровне.
Синтез биологии с химией приводит к образованию биохимии, изучающей свойственные живой материи химические процессы.
Сочетание биологии с физикой дало начало биофизике, исследующей физические закономерности в биологических явлениях, значение физических процессов в функциональной активности органов и тканей, а также механизм действия физических факторов на организм.
На стыке биологии и электроники возникла бионика - наука, изучающая живые организмы с целью использования результатов познания механизма их функционирования при создании новых технических систем.
Синтез биологии с математиков привел к образованию биометрии - изучающей живые организмы при помощи методов вариационной статистики.
Синтез с техникой - биотехнологии - комплексный наук исследующий фундаментальные биологические процессы с целью использования их в различных технологиях.
Сочетание биологии с географией служит основой биогеографии - науки о распространении живых организмов.
Биологические науки издавна подразделяются на две основные группы: науки о структуре (морфология, анатомия, гистология, цитология и др.) и науки о функциях (физиология, генетика, экология и т.п.). Они изучают два аспекта - статический и динамический - одного и того же уровня живого.
И остается вопрос: если человек произошел из обезьяны, то почему сейчас этого не происходит?
Происхождение человека
На протяжении многих веков бытовало мнение, что человек произошел от богов. Шло время, текли реки веков, и у ученых стали появляться первые эмпирические данные о происхождении человека. Началось все с того, что в 1856 г. во Франции были найдены останки древнего человека, который получил «имя» дриопитека.
Начался новый, XX в. Он ознаменовался тем, что нашли останки ископаемых обезьян: проконсулы, обнаруженные в Восточной Африке, ориопитек, найденный в Италии, и др. Проведя соответствующие анализы, ученые установили, что эти древнейшие обезьяны жили примерно от 20 до 12 млн лет назад.
В 1924 г. в Южной Африке были обнаружены останки австралопитека. На сегодняшний день ученые считают, что австралопитек -- «ближайший родственник» человека. Австралопитек был прямоходящим млекопитающим, возраст найденных костей, как выяснили специалисты, составляет примерно от 5 до 2,5 млн лет.
Австралопитеки весили от 20 до 50 кг, рост их составлял примерно от 120 до 150 см. Одними из главных сходств с человеком являлись:
1) похожее строение зубной системы;
2) передвижение на двух ногах.
На сегодня известно, что мозг австралопитеков весил примерно 550 г. В качестве оружия для защиты от врагов и для добычи пищи они использовали кости животных и камни.
Голландский исследователь Эжен Дюбуа на острове Ява обнаружил останки человека прямоходящего. Этот человек прямоходящий был назван питекантропом. Спустя много лет в Китае были найдены похожие останки, которые чуть отличались от останков найденного на Яве питекантропа.
Историки выяснили, что питекантроп был довольно развитым человеком. Существовал он (и другие его «родственники», например, найденный в Китае синантроп) примерно от 500 тыс. до 2 млн лет назад. Питекантроп знал земледелие, употреблял растительную пищу. Вместе с этим он был охотником, умел пользоваться огнем. Племя питекантропов бережно хранило тайну огня и передавало ее из поколения в поколение.
Африка не переставала удивлять мир необычными находками. Так, в 1960--1970-е гг. были обнаружены останки древнейших людей, которые пользовались простейшими орудиями труда из гальки. Этих людей назвали Ноmo habilis, т. е. «человек умелый». Просуществовал человек умелый всего лишь около 500 тыс. лет. Затем он эволюционировал и приобрел большое сходство с питекантропами.
Если можно так сказать, то детьми питекантропов были неандертальцы. Их останки были обнаружены сначала в Германии, и долине реки Неандр, а затем и по всей Европе, Азии и Африке. Кроме знаний, оставшихся от питекантропов, неандертальцы научились сдирать с животных шкуру, шить из нее своеобразную одежду, строить жилища.
Неандертальцы были предками кроманьонцев. Они были разделены на две группы.
Первая группа неандертальцев при небольшом росте (чуть больше 150 см) имела очень мощно развитую мускулатуру, у них был скошенный лоб; масса их мозга достигала уже 1500 г. Также ученые считают, что у этих предков современного человека появились зачатки членораздельной речи.
Вторая группа неандертальцев очень сильно отличалась от первой. Представители этой группы физически были менее развиты, так как они (в отличие от своих сородичей из первой группы) поняли, что группой охотиться безопаснее, группой же легче отбиваться от врагов. Поэтому у них значительно увеличился размер лобных долей головного мозга.
Даже внешне они отличались от представителей первой группы: высокий лоб, развитый подбородок и челюсти. И, скорее всего, именно вторая группа породила Ноmo Sapiens. Достоверно известно, что эти два вида млекопитающих существовали одновременно на протяжении нескольких тысячелетий. Но затем современные люди окончательно вытеснили неандертальцев.
Во Франции были обнаружены останки кроманьонца (они были обнаружены в гроте Кроманьон). Вместе с останками были обнаружены орудия труда; кроманьонцы умели изготавливать одежду и строить жилища.
Кроманьонцы владели членораздельной речью; они были высокого роста (примерно до 180 см), а объем их черепной коробки равнялся в среднем 1600 см3.
Эволюция природы
История нашей Земли делится на три больших периода (или эры):
палеозойская эра;
мезозойская эра;
3) неозойская эра.
Палеозойская эра началась 600 млн лет назад, до нее была архейская эра. В период архейской эры еще не было жизни на Земле, поэтому и рассматривать мы ее не будем.
Палеозойская эра разделяется на:
ранний палеозой;
поздний палеозой.
В период раннего палеозоя входят следующие периоды: кембрийский, силурийский, девонский.
Поздний же палеозой включает каменноугольный и пермский периоды.
Именно в эру палеозоя на Земле появляются первые ростки жизни. В воде появляются водоросли, сначала небольшие. Но потом водное пространство стало им тесно, и они «решились» выбраться на воздух.