Физические явления в истории земли кратко

Обновлено: 04.07.2024

Академик А.И. Опарин впервые в науке выдвинул естественнонаучную теорию о зарождении жизни на Земле. Он доказал, что первоначальные формы жизни – результат эволюции химических веществ на планете, а затем путем эволюции живой материи произошло усложнение живых существ.

Вложение	Размер
fiziko-khimicheskaya_evolyutsiya_v_razvitii_biosfery.pptx	524.11 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Физико-химическая эволюция в развитии биосферы.

Процесс происхождения жизни на Земле теснейшим образом связан с историей возникновения и развития самой нашей планеты как части Солнечной системы.

Солнечная система зародилась в газовом облаке, находящемся в состоянии равновесия с собственным гравитационным полем. Такие облака называют протопланетными.

В начале солнце имело свечение красное, оно не могло обогревать солнечную систему, а добавить сюда пыль в солнечной системе. Ито малое тепло, которое выделяло солнце, оно не могло достичь ни одной планеты. Температура на всех планетах солнечной системы была минусовая.

Протоземля после своего образования была холодным космическим телом, лишенным тектонических процессов. В этот период на поверхности Земли не было ни океанов, ни атмосферы и она была лишена мантии и ядра.

Рост Земли, как показывают расчеты, был медленным: формирование 99 % современной массы Земли произошло в течении 100млн. Вначале рост шел во все ускоряющимся режиме объединения крупных тел, но затем по мере их исчерпания он замедлился.

При разогревании недр Земли из ее внутренних зон на поверхность планеты начали выделяться газовые компоненты. Таким образом образовалась атмосфера, а происходившие химические реакции определили её состав.

Мантия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной коры.

С появлением паров воды и водорода началось образование первых водоемов, которые, постепенно сливаясь, образовали Мировой океан. В нем растворились излишки атмосферного аммиака и углекислого газа. Вода же накапливала растворы придонных солевых залежей, образуя своеобразную минеральную питательную среду. Остатки газа создали ту первоначально атмосферу, в которой плавали образовавшиеся самые первые облака на Земле.

Как видим, этапу формирования жизни на Земле предшествовала длительная физико-химическая, геологическая и климатическая история развития нашей планеты. Наиболее существенные физико-химические события произошли 4900-4000 млн. лет назад. Появившись около 3600 млн. лет назад, мир живых организмов овладел нашей планетой, создав особую оболочку Земли – биосферу.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация к исследовательской работе ученицы 9 класса Бакулиной Л.

Игра физико-химический марафон

Физико- химический КВН "Знатоки естествознания"

Материал содержит методическую разработку внеклассного мероприятия, проведенного в рамках предметной недели химии, биологии и физики для 11 класса.

Рабочая программа по математике для 10 класса физико-химического профиля

Физико-химические методы молекулярно-деструктивной кухни

Физико-химические методы в молекулярно-деструктивной кулинарии. Для учащихся СПО по специальности "Технология продукции общественного питания" Разработка межпредметного характера, связывающая дисципли.

Сопровождение урока Физико-химическая эволюция в развитии биосферы

Сопровождение урока Физико-химическая эволюция в развитии биосферы.

Взаимоотношения человека и природы как фактор развития биосферы (УМК И.Н. Пономаревой)

Презентация к уроку "Взаимоотношения человека и природы как фактор развития биосферы" (10 класс) по УМК И.Н. Пономаревой по формуле "ИКТ+ФГОС+ТРИЗ".

Происхождение живого — важная проблема естествознания

Живое вещество, по В.И. Вернадскому, — это совокупность всего живого мира Земли в пространстве и во времени. Оно появилось на нашей планете в процессе возникновения жизни. Живое вещество Земли представляет собой продукт эволюционных изменений в космосе, строении земной коры и свойствах органического мира, длившихся несколько миллиардов лет, в результате которых на нашей планете возникло огромное разнообразие современных форм жизни.

Происхождение живого, его возникновение и многообразие с давних пор является важнейшей проблемой естествознания.

Как же происходило возникновение первоначальных живых форм? При каких условиях и где произошел этот величайшей значимости процесс? И, наконец, сколько времени он длился?

Появление Земли

Возраст Земли более 5 млрд лет. Не все еще ясно, как она образовалась из облака космической пыли, породившей Солнечную систему. Но известно, что вначале молодая Земля была безжизненной, голой, скалистой, с достаточно холодной массой, окутываемой атмосферой из водяного пара, водорода, аммиака и метана. Это достаточно простое физическо-химическое начало породило сложный комплекс земной поверхности, включая живую природу, и создало живую систему — биосферу.

Астрономы различают межзвездные и протопланетные облака. Межзвездные облака обычно состоят из смеси газов и пылевых частиц микронного размера. Среди газов преобладают водород и гелий, а также в заметных количествах содержатся H₂O, CO₂, CH₄, NH₃, N₂ и др. Твердые частицы представлены смесью тугоплавких металлов и силикатов с самими металлами и их сульфидами. Высокая разреженность космического пространства затрудняет здесь процесс объединения (сорбции) и рост частиц. Иная обстановка создается в протопланетном облаке. Повышенная плотность его вещества обеспечивала частые столкновения частиц, что вело к их быстрому росту. В итоге появились первые, еще мелкие (сантиметровые и первые метровые) тела, являющиеся зачатком будущих планет. Такие образования называют планетезималями. Они состоят из холодной материи. Здесь преобладают кусочки льда (H2O) с вмерзшими в них элементами (углерод, азот), ледяные частицы силикатов, металлов и летучих веществ (в том числе метан и аммиак). Дальнейшее уплотнение роя планетезималей ускоряло их рост, вело к появлению крупных тел (в поперечнике до многих десятков и сотен километров). У крупных планетезималей появлялись свои гравитационные поля, что значительно ускоряло рост этих тел и уплотнение их массы. Так их планетезималей выросла наша планета.

Рост Земли, как показывают расчеты одного из создателей современной теории планетообразования В.С. Сафронова (1969), происходил медленно, формирование до 99% массы современной Земли растянулось на 1 млрд лет. Вначале рост шел во все ускоряющемся режиме объединения (аккреции) крупных твердых тел (планетезималей), но затем, по мере их исчерпания в околоземном рое протопланетного вещества, он замедлился.

Физические явления в истории Земли

Молодая Земля первое время после своего образования была холодным космическим телом, значительно более холодной, чем современная. В ее недрах температура, очевидно, не превышала температуру плавления вещества. В тот период на поверхности Земли не было ни океанов, ни атмосферы, она была лишена мантии и ядра. Первичная атмосфера Земли улетучилась в ходе распада протопланетного облака. Она состояла из газов, широко распространенных в космосе; среди них было особенно много гелия.

В ранний период истории Земли ее состав, вероятно, был однородным и состоял из веществ протопланетного облака. Температура Земли по сравнению с Солнцем была невысокой (800-1000 ºC), но по мере формирования ее недра разогревались в результате накопления тепла при распаде радиоактивных элементов (урана, тория), вошедших в ее состав. С разогревом начались процессы плавления веществ, а затем последовала и гравитационная дифференциация. Более тяжелые вещества опускались вниз, а легкие поднимались вверх и образовывали земную кору. Гипотезу формирования оболочек Земли в результате перемещения глубинного вещества к ее поверхности предложил российский ученый-геохимик Александр Павлович Виноградов (1895-1975).

На первом этапе (около 5 млрд лет назад) Земля была еще сравнительно холодной, лишенной тектонических процессов. Разогрев Земли начал осуществляться только за счет процессов радиоактивного распада на планете и приливной энергии от воздействия Протолуны.

Дифференциация химического вещества на Земле привела к образованию не только ядра, но и мантии Земли.

Основу мантии составляли более легкие силикаты, из которых формировалась литосфера. Поверхность Земли в это время, видимо, активно подвергалась эрозии (разрушению). Ученые предполагают, что в ходе эрозии и связанных с ней процессов в мантии образовалась земная кора. Вулканизм и эрозия способствовали формированию сложного рельефа планеты.

Солнечная система зародилась в газовом облаке, находящемся в состоянии равновесия с собственным гравитационным полем. Такие облака называют протопланетными.

Полагают, что рядом с протопланетным облаком произошел взрыв

энергии. Ударная волна вызвала уплотнение материи в облаке,

термоядерные процессы и разогрев – так образовалось Солнце.

Периферическая часть протопланетного облака разделилась на

отдельные сгущенные тела – планетезимали , которые сталкивались,

увеличивались, у них появлялось свое гравитационное поле, что

ускоряло процесс роста планет и уплотнения вещества.

Рост Земли был медленным, полагают в течение 1 млрд. лет

Холодное космическое тело

Состав однородный

Нет тектонических процессов

Нет атмосферы и океанов

По мере формирования планеты ее недра разогревались в результате накопления тепла, из-за распада радиоактивных элементов и приливной энергии Луны, начались процессы плавления веществ и их гравитационная дифференциация: более тяжелые опускались вниз, а легкие поднимались вверх и образовывали земную кору.

Химическая эволюция в истории Земли

При разогревании недр Земли из ее внутренних зон на поверхность начали выделяться газовые компоненты: аммиак, углекислота, сероводород, водород. Взаимодействие газов приводило к образованию метана и воды, водяной пар окружил Землю сплошной пеленой облаков.

Кислород и азот в атмосфере

отсутствовал! Химические

реакции, идущие на Земле

поглощали свободный

Значение Луны

Луна вызвала на Земле сильные землетрясения. Что привело к образованию ядра и мантии

Луна активизировала тектонические процессы, раскрутила планету, определила своей орбитой наклон земной оси, что обусловило климатическую закономерность природных явлений Земли.

Насыщение водой земной коры, вызвало активное вымывание металлического железа из мантии. Около 600 млн. лет назад свободное железо исчезло из мантийного вещества. Поглощение свободного кислорода прекратилось и атмосфера обогатилась кислородом, в это время на Земле возникла многоклеточность и появилось царство Животных

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Физико-химическая эволюция в развитии биосферы

Академик А. И. Опарин впервые в науке выдвинул естественнонаучную теорию о зарождении жизни на Земле. Вслед за ним Дж. Холдейн, С. Миллер и другие ученые подтвердили и развили эту теорию. Они доказали, что первоначальные формы жизни — результат эволюции химических веществ на планете (этап химической эволюции), а затем путем эволюции живой материи (этап биологической эволюции) произошло усложнение живых существ и появилось огромное их разнообразие в современном мире.

Физические явления в истории Земли. Как же возникли первоначальные формы жизни? При каких условиях и где происходил этот величайшей значимости процесс биопоэза ? И наконец, сколько времени длился этот процесс?

Появление нашей планеты как космическое событие было обусловлено возникновением Солнца и всей Солнечной системы. Согласно современным астрономическим представлениям, Солнечная система зародилась в газовом облаке, находящемся в состоянии равновесия с собственным гравитационным полем. Такие облака называют протопланетными .

Астрономы различают межзвездные и протопланетные облака. Межзвездные облака обычно состоят из смеси газов и пылевых частиц микронных размеров. Среди газов преобладают водород и гелий, а также в заметных количествах содержатся H₂O, CO₂, CH₄, NH₃, N₂ и другие химические соединения. Твердые частицы представлены смесью тугоплавких металлов, силикатов и сульфидов металлов. Высокая разреженность космического пространства затрудняет здесь процесс объединения (сорбции) и рост частиц. Иная обстановка создается в протопланетном облаке. Повышенная плотность его вещества обеспечивает частые столкновения частиц, что ведет к их быстрому росту. В итоге появляются первые, еще мелкие (сантиметровые и первые метровые) тела, являющиеся зачатками будущих планет. Такие образования называют планетезималями . Они состоят из холодной материи. Здесь преобладают кусочки льда (Н₂О) с вмерзшими в них частицами углерода, азота, силикатов, металлов и летучие вещества (в том числе метан и аммиак). Дальнейшее уплотнение роя планетезималий ускоряет их рост, ведет к образованию крупных тел — в поперечнике до многих десятков и сотен километров. У крупных планетезималий появляются свои гравитационные поля, что значительно ускоряет рост этих тел и уплотнение их массы. Так из планетезимали выросла и наша планета Земля.

Рост Земли, как показывают расчеты одного из создателей современной теории планетообразования — B. C. Сафронова, был медленным: формирование 99% современной массы Земли произошло в течение 100 млн лет. Вначале рост шел во все ускоряющемся режиме объединения (аккреции) крупных твердых тел (планетезималей), но затем по мере их исчерпания в околоземном рое протопланетного вещества он замедлился.

Молодая Земля (Протоземля) после своего образования была холодным космическим телом, лишенным тектонических процессов. В ее недрах температура, очевидно, не превышала температуры плавления вещества. В тот период на поверхности Земли не было ни океанов, ни атмосферы и она была лишена мантии и ядра.

В ранний период истории Земли ее состав, вероятно, был однородным и образован из веществ протопланетного облака. Температура Земли была сравнительно с Солнцем невысокой (800—1000 °С), но по мере формирования планеты ее недра разогревались в результате накопления тепла из-за распада радиоактивных элементов (уран, торий) и приливной энергии Луны (Протолуны). С разогревом начались процессы расплавления веществ, а затем последовала и их гравитационная дифференциация. Более тяжелые вещества опускались вниз, а легкие поднимались вверх и образовывали земную кору.

Формирование нашей планеты на протяжении длительного времени сопровождалось бурными и сложными химическими реакциями. Они, несомненно, шли с поглощением свободного кислорода, возникавшего при образовании кремнекислоты и ряда других компонентов магматических пород. Поэтому в атмосфере Земли свободного кислорода не было.

Первичный кислород мог появляться в результате воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца, а также других космических излучений на молекулы углекислого газа. Но накопления кислорода не происходило, так как он тратился на процессы окисления.

На поверхности земной коры под газовой оболочкой (атмосферой) стали происходить разнообразные геологические и физико-химические процессы. Именно здесь сначала образовались сложные углеродные соединения, а затем на их основе возникла жизнь.

Переход воды из газообразного в капельно-жидкое состояние, выделение газов из недр Земли и как следствие — образование атмосферы произошло около 4 млрд лет назад, а позже начали формироваться первые мелководные изолированные морские бассейны, которые затем соединились в единый еще неглубокий Мировой океан.

Насыщение водой поверхностного слоя коры под Мировым океаном, произошедшее около 2,2 млрд лет назад, сопровождалось массовым связыванием СО₂ в карбонаты (главным образом, в доломиты). В результате парциальное давление углекислого газа снизилось и стало близким к современному. Уменьшение в атмосфере углекислоты привело к снижению температуры на поверхности Земли до +6 °С, а затем к очень сильному оледенению (Гуронское оледенение): льдом покрылись фактически все континенты того времени. Гуронское оледенение явилось самым сильным и продолжительным оледенением за всю геологическую историю Земли.

Насыщение водой слоя коры под Мировым океаном вызвало также активное вымывание металлического железа из мантии, которого там содержалось до 5%. Это вымываемое железо в форме двухвалентного гидроксида стало разноситься по всему океану. Окисляясь до трехвалентного, оно отлагалось на дне, особенно по мелководьям. Около 600 млн лет назад свободное железо исчезло из мантийного вещества. Исчезновение такого активного поглотителя кислорода, как металлическое железо, незамедлительно отразилось на увеличении количества кислорода в атмосфере. Это произошло на границе протерозоя и палеозоя. Этому же периоду соответствует и возникновение многоклеточности у живых организмов, и появление царства животных.

Как видим, этапу формирования жизни на Земле предшествовала длительная физико-химическая, геологическая и климатическая история развития нашей планеты. Наиболее существенные физико-химические события произошли 500—4000 млн лет назад. Именно в этот период в особых термодинамических условиях из исходных сложных органических соединений возникла простейшая и примитивнейшая жизнь, которая, постоянно развиваясь, создала в процессе своей длительной эволюции огромное разнообразие видов и форм. Появившись более 3500 млн лет назад, живые организмы овладели нашей планетой, создав особую оболочку Земли — биосферу.

Таким образом, период существования планеты Земля с момента её образования до появления первых живых организмов — пробионтов — это время химической эволюции, за которой последовал период биологической эволюции — время эволюции живых существ.

Этапы эволюции биосферы изучал советский исследователь В. И. Вернадский. Главная идея учёного: живые организмы изменили облик Земли и сами постоянно меняются. Основные этапы эволюции биосферы обусловлены её развитием под влиянием абиотических и биотических факторов.

Этапы эволюции биосферы: таблица с краткой информацией

Биосфера — одна из геосфер, глобальная экосистема Земли или плёнка жизни. Не имеет чётко очерченной границы, представляет собой области суши, Мирового океана, нижние части атмосферы.

Эволюция биосферы (таблица по Вернадскому)

В.И. Вернадский назвал первые два этапа стадией биогенеза, что означает возникновение жизни из неживой материи. На следующей стадии — ноогенеза — происходит эволюция разума. Биосфера изменяется под воздействием разумной деятельности человека, возникает ноосфера.

Основные этапы развития биосферы: таблица с современными данными

Биосфера простирается примерно от 5 км ниже поверхности до 60 км над поверхностью нашей планеты, заселена организмами и занята продуктами их жизнедеятельности. Но так было не всегда.

Биологической эволюции предшествовали физико-химические процессы:

Зарождение Солнца.
Образование газо-пылевого (протопланетного) облака.
Возникновение низкотемпературной Протоземли.
Появление земной коры.
Разогревание твёрдой оболочки, выход газов.
Образование атмосферы без кислорода.
Формирование Мирового океана.

Зарождение жизни произошло в Мировом океане. Это был медленный абиогенный синтез органических соединений. Первыми живыми существами были анаэробные доядерные организмы, способные к гетеротрофному питанию. Далее произошло усложнение клеток, появление у водных обитателей симбионтов, паразитов, формирование организменной среды жизни. Живые существа заселили сушу.

Читайте также: