Эволюция биосферы - Камшилов Михаил Михайлович (книга регистрации .TXT) 📗

Четвертичный период, или антропоген, характеризуется двумя важными событиями: крупным оледенением всего северного полушария и появлением на арене жизни человека. В течение этого периода сформировалась современная структура биосферы (рис. 18).

Приведенный выше краткий обзор развития жизни на Земле позволяет сделать следующие бесспорные выводы:

1. Начиная с древнейших времен и до нашего времени шло усложнение биоты (органического мира в целом). Оно выражалось в двух основных процессах: в увеличении разнообразия живых существ и в усложнении их организации.

2. В течение геологического времени происходило увеличение биомассы живых организмов. Жизнь, зародившись первоначально в море, охватила затем сушу, воздух, проникла в глубины океанов.

3. Приспособление организмов к новым условиям — процесс многоступенчатый и длительный. При этом живое «умело использует» различные геологические события, облегчающие приспособление к новым условиям; например, регрессии и трансгрессии моря, вулканизм и т. п.

Рис. 18. Развитие животного мира от кембрия до наших дней

Линия, кончающаяся точкой, указывает на вымирание; линия, кончающаяся стрелкой, — данная группа существует и сейчас (по М. Кальвину)

Рис. 19. Предполагаемая история преобразования атмосферы в связи с развитием организмов (по М. Руттену)

На абсциссе — возраст в млрд. лет; на ординате — содержание кислорода и углекислоты по отношению к современному (1). Вертикальный пунктир — граница докембрия и кембрия

а — кислород,

б — начало фотосинтеза,

в — появление дыхания кислородом,

г — периоды горообразования,

д — углекислота,

е — первые животные,

ж — древнейшая наземная флора,

з — появление животных с раковинами

4. В итоге жизнедеятельности организмов происходили коренные преобразования неживой части биосферы. В атмосфере появился свободный кислород и возник озоновый экран; извлеченная из воздуха и воды углекислота законсервировалась в залежах каменного угля и в отложениях карбоната кальция (рис. 19). Некоторые вещества на длительные периоды выключались из биотического круговорота, вышли тем самым из состава активной биосферы. Речь идет об огромных залежах известняка, каменного угля, железных, марганцевых и медных рудах, скоплениях селитры и т. п.

5. Живые существа, выделяя углекислоту, органические и минеральные кислоты, активно участвовали в процессах выветривания горных пород, способствовали выравниванию лика Земли и миграции химических элементов.

6. Обращает на себя внимание большая неравномерность в развитии жизни. Вероятно, с архейских времен живут на Земле синезеленые водоросли и бактерии, морфологически изменившиеся сравнительно мало. В других же линиях жизни произошли колоссальные изменения, которые привели к возникновению сложных поведенческих реакций, а затем и высшей нервной деятельности.

Очень широко распространено представление, согласно которому современная биосфера состоит из групп организмов различного эволюционного возраста, от самых древних до все более молодых. К первым относят такие виды, сохранившиеся в относительно неизменной форме с кембрия, как лингула из плеченогих, ко вторым — группы, начавшие особенно усиленно развиваться в кайнозое (млекопитающие, птицы); один из самых молодых видов — человек.

Подобная точка зрения, по меньшей мере, не точна. Все современные организмы имеют один возраст, начав свое развитие где-то в архее. Дело не в эволюционном возрасте, а в неравномерности темпов эволюции представителей разных групп организмов. Млекопитающие, например, прежде чем начать победное шествие с начала третичного периода, в течение многих миллионов лет «набирали силы, ожидая подходящих условий». Понятие эволюционного возраста, таким образом, имеет лишь один смысл: возраст переломного момента в развитии группы. Переломные моменты определяются не возрастом группы, а особенностями эволюции биосферы, местом вида в циклической структуре жизни.

7. Наряду с появлением и развитием одних форм организмов шло вымирание других, по каким-то причинам не способных продолжать эстафету жизни.

8. Биосфера в целом исключительно устойчива. В истории Земли происходили весьма серьезные процессы, коренным образом преобразующие лик планеты: жаркий климат уступал место холодному, сопровождавшемуся оледенением огромных пространств, тектоническая деятельность приводила к мощным горообразовательным процессам, к изменениям в составе атмосферы; трансгрессии моря вызывали затопление огромных пространств суши, регрессии обнажали морское дно, перемещение материков то объединяло, то разъединяло континенты и водные бассейны. В результате деятельности организмов коренным образом изменился состав атмосферы. Несмотря на все эти изменения планетарного масштаба, жизнь на Земле продолжала существовать и развиваться. Причем, именно такие ее особенности, как неравномерность развития, разнообразие и широкое распространение, прогрессирующие по мере хода геологических эпох, и обеспечили буферность жизни. Получается, что сама жизнь создает условия, благоприятствующие ее дальнейшему развитию.

Общий вывод, вытекающий из анализа развития жизни на Земле, таков: суммарная жизнедеятельность развивающихся видов организмов определяет особенности биосферы, которые в свою очередь обусловливают возможности выживания и направления эволюционных преобразований отдельных видов.

Короче, направление эволюционных преобразований отдельных видов представляет собой функцию их отношения к эволюирующей биосфере.

Целесообразно взглянуть на процесс формирования жизни с позиций, выходящих за пределы биологии.

Среди теоретиков-эволюционистов широко распространено представление об уровнях развития. Согласно этой точке зрения, материя в ходе прогрессивного развития как бы поднимается на новые, более высокие ступени. Водород превращается в гелий, из гелия образуются более тяжелые элементы, на их основе формируются простейшие органические вещества и т. д. Материя, как по ступенькам лестницы, восходит от простого к сложному.

Подобное широко распространенное представление, кажущееся очевидным, в действительности оказывается односторонним. Сущность прогрессивного развития заключается не только в повышении степени сложности последующих ступеней развития, но и в большей организованности всего развивающегося материала. Дело в том, что новые ступени развития не только противостоят своим предшественникам как более сложные; с их возникновением усложняется вся структура развивающейся материи. Новое, более сложное, возникнув в старом, как правило, способно существовать только вместе с ним. Космическая эволюция материи, с этой точки зрения, представляется как процесс прогрессирующей дифференциации форм ее движения, в котором наряду со старыми формами постоянно возникают новые (рис. 20).

Рис. 20. Два представления о процессе развития

а — концепция ступеней развития. Материя, как по ступенькам, поднимается от низшего уровня (I) к высшему (VII); б — представление о развитии как о прогрессирующей дифференциации. Последующие формы дифференциации находятся внутри предшествующих, представляя собой результат интеграции рассеянной информации предыдущих уровней. На рисунке представлены два направления дифференциации I—VII и I—II—III—IV—V

Рис. 21. Эволюционный «ландшафт»

Материя развивается в различных направлениях. На рисунке представлены четыре направления эволюции а, б, в, г. Дальше всего продвинулась эволюция конуса г