Вопрос: Назовите важнейшие черты эволюции биосферы

Ответ: Отметим, что границы биосферы не постоянны. Они определяются не только деятельностью живых организмов, но и наличием сформированных биогенных и биокосных тел природы. Отсюда закономерным является представление о былых биосферах и механизме изменения границ биосферы. Как писал В.И. Вернадский – «эволюция видов переходит в эволюцию биосферы» (1977, с.18). Но кроме эволюции видов, определяющих направленность биогеохимических циклов, чрезвычайно важна интенсивность их воздействия на косную материю. В числе блестящих решений следует отметить положение В.И. Вернадского (1977) о том, что «давление жизни сказывается в расширении границ поля жизни в поле биосферы» (с.297) и, кроме того, «в ходе геологического времени наблюдается, по-видимому, процесс непрерывного расширения границ биосферы: заселение ее живым веществом» (с.15). Комментируя это положение, отметим, что, вероятно, это следует рассматривать только как наиболее общую тенденцию. Понятно, что для каждой из геологических эпох реализация этой тенденции будет контролироваться не только общими гидротермическими условиями, но и особенностями эволюции. В самом интегральном виде можно назвать важнейшие этапы, оказавшие исключительно большое влияние на особенности эволюции биосферы. В их числе появление живых организмов, начавших отсчет биогенным циклам и сменившим абиотические циклы. Появление аэробного дыхания также является важнейшим этапом в эволюции. Появление гетеротрофов представляется исключительно важным для замыкания системы – продукция – деструкция органического вещества. Отсюда выдающееся значение работ Франка – Пффейфера, разделивших организмы по типу питания, что до сих пор является фундаментальным положением в системе трофических цепей. Это положение в свое время В.И.Вернадский называл выдающимся эмпирическим обобщением. Относительно микроорганизмов нельзя не отметить вклад Кондратьевой и Заварзина в типов питания микроорганизмов. Поистине заметным событием в эволюции биосферы явилось появление покрытосемянных, открывших новую эпоху не только в размножении растений, но и существенно изменивших скорости круговорота. Последнее связано, что с тем, что скорости подачи воды в покрытосемянных выросли на порядок по сравнению со скоростями, характерными для голосемянных. Кроме того, покрытосемянные увеличили долю участия легкогидролизуемых соединений, в связи с тем, что последние содержат гораздо меньше лигнина и целлюлозы по сравнению с голосемянными, в частности с хвойными. Отметим, что появление покрытосемянных в середине мезозоя сопровождалось развитием млекопитающих, усложнивших систему трофических звеньев, а, следовательно, и круговорота. Предельное совершенство автотрофов и гетеротрофов привело к относительно замкнутому круговороту. Появление автотрофов привело к разделению среды на резко окислительную и восстановительную, что увеличило разнообразие путей миграции и форм миграции. Развитие форм шло в направлении кинетического совершенства. В связи с этим в биосфере велика роль кинетических закономерностей (по Шноллю). К настоящему времени, по мнению ряда исследователей (Заварзин, Успенский) кислород атмосферы уравновешивается углеродом тысячелетнего возраста, в частности, углеродом каустобиолитов.

Согласно В.Крапивину(1982) последовательное развитие биосферы, состоит из двух этапов. Первый этап – быстрый, который сопровождался растеканием жизни и захватом ею всей биосферы. Второй этап наблюдается в течение всего геологического времени и был обусловлен усложнением структуры, колебаниями общей биомассы вокруг некоторого постоянного среднего уровня. На первом этапе движущими силами эволюции являлись размножение и конкуренция, на втором – возникновение длинных вертикальных трофических цепей, что предполагало достаточно развитую функциональную специализацию видов. Эволюция всего органического мира (По Камшилову) включает в себя – включает в себя несколько этапов: 1) возникновение биотического круговорота и биосферы; 2) усложнение циклической структуры жизни в результате появления надстройки из многоклеточных организмов. Эти два этапа осуществляются под воздействием чисто биологических факторов, и могут быть названы биогенезом; 3) появление человеческого общества – это переход к эволюции, управляемой человечеством; 4) период ноогенеза. (Камшилов,1970).

Г.А.Заварзин сформулировал ведущее положение прокариотной биосферы, которую он рассматривал как исходную. По его мнению «все остальные служат лишь развитием и дополнением ее» (Заварзин,2011,стр.38).На вопрос как микроорганизмы создали биосферную систему он отвечал - «созданием катализируемой микробами системы сопряженных биогеохимических циклов, которые в силу совей неполной замкнутости, прежде всего по циклу органического углерода, привели к биогеохимической сукцессии в географической оболочке планеты» (Заварзин, 2011,стр.46).

«На вопрос когда микробы создали биосферную систему, влияющую на создание географической оболочки следует ответ, что временем кардинальных перемен следует считать поздний архей - ранний протерозой» (Заварзин, 2011,стр.46).

Г.А.Заварзин определил время, за которое была создана эта биосферная система – около миллиарда лет протерозоя. По его мнению «конец собственно микробной биосферы относят к венду» после мощного оледенения, за которым последовал кембрийский взрыв биоразноообразия с взаимным приспособлением многоклеточных микроорганизмов к созданной микробиотой системе и микробиоты – к новым экологическим нишам, создаваемым многоклеточными организмами..»(Заварзин,2011,стр.51). Как мы видим Г.А.Заварзин протягивает последовательную цепь – от прокариотной биосфере – к биосфере современной.

Вопрос:Какова роль углерода в эволюции биосферы?

Ответ- Согласно Г.А.Заварзину эволюция биосмферы может быть описана кругворотои углерода. Углерод сыграл выдающуюся роль при определении возраста почв на сонове использования дадиоактивного углерода.

Кроме того,соврменнное изучение кругворота угдлерода невозможно без описания роли его стабильных изотопов. Подчеркнем,что это соврменный раздел во многом расширил представления о спенцифике поведения угдерода в биогеохимичексих циклах. Значение стабильтных изтопов давно оценено в общей геохимии.Пожалуй самое интересное то,что в цикле кругворота угедрода,,начиная с момента фотосинтеза начинается его фракционирование,притчем это связано с характером растительности.

В интегральном плане эт о подтверждает положение академика А.Н. Втиноградова о том,что химичексий состав живого вещества,особенно это касается макроэлментво опредляется происхождением,т.е. классификационным положеним, а за содержание микроэлментов отвечает геохимия территории. В этом отношении спенцифика фракционирования углерода позволяет разделять несоклько групп растений.