Гипотеза биохимической эволюции.

В ее основе лежит гипотеза академика А.И. Опарина. Она основывается на том, что весь окружающий нас мир находится в постоянном движении, то есть постоянно изменяется. И прежде чем появилась клетка, появились более простые образования, из которых потом могла образоваться клетка.

Этих же взглядов придерживался и англичанин Дж. Холдейн, который в 20 годы 20 столетия (одновременно с А.И. Опариным) высказал гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений. Эта гипотеза легла в основу современных представлений о зарождении и развитии жизни на Земле.

В 1924 отечественный ученый-биохимик А.И. Опарин опубликовал труд «Происхождение жизни на Земле». В своей работе он подчеркивал, что предшественники организмов (пробионты) в ходе ряда химических и физиологических процессов (этап химической эволюции), происходивших на протяжении длительного времени в условиях молодой планеты, приобрели свойства организмов. После этого начался этап борьбы за существование с закономерностями, выявленными

Ч. Дарвином (этап биологической эволюции).

Заслугой А.И. Опарина является создание теории эволюции живой материи.

Ее основные идеи:

1. Первоначально жизнь возникла в Мировом океане как результат химической эволюции (то есть абиогенно).

2. Развитие живой материи и появление большого разнообразия форм жизни происходило в процессе биологической эволюции (то есть биогенно), которая стала вторым этапом развития жизни на Земле.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Образование Солнца и Солнечной системы из облака космической пыли более 7 млрд. лет назад

Образование планеты Земля (4,5 – 7 млрд. лет назад) из скопления газов и холодных (замерзших) пылевых частиц, состоящих из металлов и других химических элементов

Разогрев недр планеты под действием сил гравитации и под влиянием тепла от распада радиационных элементов, образование первичной газовой атмосферы Земли, состоящей из водорода, воды в виде пара, углекислого газа, метана и аммиака

Остывание поверхности планеты, конденсация паров воды, образование первичных морей и океанов

Под действием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов молний в атмосфере образовались первые молекулы простейших органических соединений (аминокислоты, полинуклеотиды, полипептиды), которые, накапливаясь, образовали в океане «первичный бульон»

Органические соединения, вступая между собой в различные взаимодействия в течение миллионов лет, образовали отдельные сложные молекулы: белки, липиды, нуклеиновые кислоты, сахара и др.

Образование многомолекулярных комплексов – коацерватов, которые обладали некоторыми признаками, характерными для живых организмов

Образование предшественников живых организмов – пробионтов, или белковых коацерватов

Образование примитивных проклеток (первых клеток)

В 1929 свои взгляды об абиогенном происхождении жизни изложил английский ученый Дж. Холдейн. Согласно его гипотезе, первичной была не коацерватная, а макромолекулярная система, способная к самопроизводству, то есть первичными были не белки (как у А.И. Опарина), а нуклеиновые кислоты.

Возникновение и развитие жизни на Земле происходило на протяжении трех эволюционных этапов.

1. Химическая эволюция – абиогенный синтез органических полимеров.

2. Предбиологическая эволюция – формирование белково -нуклеиново-липидных комплексов (коацерваты, пробионты, прогеноты), способных к упорядоченному обмену веществ и самовоспроизведению. Появление первых примитивных живых организмов – прокариотов.

3. Биологическая эволюция. Состояла из ряда последовательно протекающих процессов.

1) первые одноклеточные организмы (прокариоты) были гетеротрофами, с малоэффективным анаэробным типам обмена веществ. Запас органических веществ на Земле стал постепенно истощаться.

2) затем эволюция прокариот пошла по пути процесса хемосинтеза – образования органических веществ из оксида углерода за счет энергии окисления неорганических веществ (серенные пурпурные бактерии).

3) условия на Земле начали меняться: уменьшалась вулканическая деятельность, солнечный свет уже не задерживался атмосферой, так как в ней было меньше пыли. Поэтому дальнейшая эволюция пошла по пути использования солнечной энергии. Возник процесс фотосинтеза – образование органических веществ и кислорода из неорганических: углекислого газа и воды, с использованием энергии Солнца. Первыми фотосинтезирующими организмами были синезеленые водоросли.

4) с появлением фотосинтезирующих организмов в атмосферу стал выделяться кислород. Который под действием ультрафиолетового излучения частично превращается в озон. Сформировался защитный озоновый слой.

5) в условиях окислительной атмосферы появился энергетически более выгодный кислородный тип обмена веществ. Появились аэробные бактерии.

История Земли разделяется на длительные промежутки времени – эры. Эры подразделяются на периоды, периоды – на эпохи, эпохи – на века. Разделение на эры и периоды определяется существенными преобразованиями лика Земли, изменением соотношений суши и моря, интенсивными горообразовательными процессами.

Названия эр (греческого происхождения):

Катархей– ниже древнейшего

Архей – древнейший

Протерозой– первичная жизнь

Палеозой– древнейшая жизнь

Мезозой– средняя жизнь

Кайнозой– новая жизнь.

ЗАДАНИЕ. Используя текст учебника, дополнительный материал, информацию из докладов учащихся, заполните таблицу «История развития органического мира».

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Эра	Период	Условия неживой природы	Развитие растительного мира	Развитие животного мира
Архейская (3,5 млрд. лет)		Преобладание суши над морем, слабое расчленение рельефа, нет климатического обособления, в атмосфере много углекислого газа и мало кислорода	Появление многоклеточности, полового размножения и фотосинтеза. Простейшие одноклеточные организмы дали начало бактериям и жгутиковым организмам, от которых обособились одноклеточные водоросли (ветвь растительного мира) и губки и кишечнополостные (ветвь животного мира)
Протеро-зойская (2.7 млрд. лет)		На суше – каменная пустыня (жизнь только в воде), в атмосфере начинается накопление кислорода	Появление многоклеточных водорослей	Существует все типы водных беспозвоночных животных, появляются бесчерепные – первые хордовые животные
Палео-зойская (570 млн. лет)	Кембрий, ордовик	Бесплодная и пустынная суша	Расцвет водорослей	Широкое распространение морских беспозвоночных – трилобитов, медуз, древних членистоногих
Силур	Продолжается горообразование, теплые моря преобладают над сушей	Появились первые наземные растения (псилофиты)	Выход беспозвоночных на сушу (паукообразных), появление бесчелюстных позвоночных
Девон	Климат сухой, континентальный, на суше высокие горы, моря теплые	Псилофиты исчезают, появляются споровые растения – папоротники, мхи, хвощи, плауны	Господство челюстных, панцирных, кистеперых и двоякодышащих рыб в морях
Карбон	Опускание материков и заболачивание огромных пространств суши, климат теплый и очень влажный, в атмосфере много кислорода	Расцвет папоротникообразных, появление семенных папоротников	Появление первых земноводных - стегоцефалов
	Пермь	Климат сухой и жаркий, на суше бурная вулканическая деятельность и горообразование, высыхание болот	Исчезновение древовидных папоротников, появление голосеменных растений	Вымирание трилобитов и многих земноводных, появление пресмыкающихся, развитие насекомых

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Эра	Период	Условия неживой природы	Развитие растительного мира	Развитие животного мира
Мезо-зойская (230 млн. лет)	Триасовый	Резкоконтинентальный теплый климат, вулканическая деятельность	Развитие голосеменных растений	Расцвет пресмыкающихся, появление первых млекопитающих и костных рыб
Юрский	Наступление морей на сушу, климат мягкий и теплый	Господство голосеменных появление первых покрытосеменных	Расцвет пресмыкающихся, появление первых птиц (археоптерикс)
Меловой	Отступление морей, климат теплый, в конце похолодание	Распространение покрытосеменных, сокращение папоротников и голосеменных	Широкое распространение костных рыб, появление настоящих птиц и высших млекопитающих.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Эра	Период	Условия неживой природы	Развитие растительного мира	Развитие животного мира
Кайно- зойская эра (67 млн. лет)	Палеоген	Формирование современных континентов. Климат мягкий, появление 3 географических зон: тропики, субтропики, умеренная зона	Господство покрытосеменных	Бурный расцвет насекомых
Неоген	Господство млекопитающих, появление приматов
Антропоген	Неоднократное оледенение северного полушария	Окончательное формирование современного растительного мира	Животный мир принял современный облик. Появление и развитие человека.

Экология – это раздел биологии, занимающийся изучением всего комплекса взаимоотношений отдельных организмов или их сообществ с окружающим миром или средой обитания.

Экологические факторы – компоненты природной среды, влияющие на состояние и свойства организма.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Факторы	Определение	Пример
Абиотические	Все компоненты неживой природы	Температура, свет, влажность, состав водной, воздушной и почвенной среды
Биотические	Факторы живой природы	Взаимодействия между особями в популяциях, между популяциями в природных сообществах
Антропогенные	Вся разнообразная деятельность человека, приводящая к изменению природы как среды обитания видов растений и животных	Вырубка лесов, осушение болот, строительство дорог и домов, загрязнение воздуха, воды, почвы и пр.

Условия среды (экологические условия) – изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые реагируют организмы.

Температура, свет и влажность являются важными факторами внешней среды. Эти факторы закономерно изменяются как в течение года и суток, так и в связи с географической зональностью. К этим факторам организмы обнаруживают зональный и сезонный характер приспособления.

Интенсивность фактора, наиболее благоприятную для жизнедеятельности организма, наз. оптимальной (или оптимумом). Границы, за которыми существование организма невозможно, называют нижним и верхним пределам выносливости, или минимумом и максимумом. Чем больше отклонение от оптимума, тем хуже для организма. Оптимум для различных организмов разный, поскольку разные виды обладают неодинаковой нормой реакции в отношении факторов среды.

Оптимум и границы выносливости по отношению к одному из факторов среды зависит от уровня других факторов среды. Если же количественное значение хотя бы одного из факторов выходит за пределы выносливости, то существование вида становится невозможным, как бы ни были благоприятны остальные условия.

Такие факторы, выходящие за границы максимума или минимума, называются ограничивающими.

Закон минимума (закон Юстуса Либиха).

Интенсивность биологических процессов зависит от нескольких факторов окружающей среды. Но тот фактор, который имеется в минимальном количестве от потребностей организма, играет решающую роль в выживании организма.

Экологические ресурсы – вещества и энергия, вовлекаемые организмами в процессы их жизнедеятельности.

1. Основной энергетический ресурс – солнечное излучение. Оно дает необходимую энергию для процесса фотосинтеза – преобразование энергии солнца в энергию химических связей органических веществ.

2. Пищевой ресурс. Для растений – вода, минеральные соли, углекислый газ; животных – растения и животные (органические вещества).

Приспособлениями или адаптациями, называют любые признаки и свойства организмов, повышающие их шансы на выживание во внешней среде.

1. Морфологические адаптации – по внешнему облику разных видов животных и растений можно понять не только то, в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Жизненные формы – своеобразие внешнего строения, отражающие приспособление вида к определенному образу жизни в среде обитания.

2. Экологические адаптации выражаются не только во внешних признаках вида, но и в изменениях физиологических процессов в характере поведения, в жизненных циклах, а также во внутриклеточных биохимических превращениях и при распространении.