Первичная атмосфера земли и химические предпосылки возникновения жизни 10 класс кратко

Обновлено: 05.07.2024

Когда-то Землю покрывали жерла вулканов, которые, извергаясь, выбрасывали обломки горных пород, клубы пара, углекислый газ, азот и окись углерода. Это и была первичная атмосфера Земли. Планета была беззащитна, а молекулы газов под термическим воздействием высвобождались в космическое пространство.

Как образовалась земная атмосфера

Изначально климат планеты был аномально жарким и непригодным для жизни. Однако со временем становилось прохладнее и молекулы газов стали подвергаться процессу испарения. Возникла вода, благодаря которой стали выпадать обильные дожди. Земля пылала жаром, и капли дождя мгновенно вскипали и обращались в пар. Процесс охлаждения земной поверхности ускорился, и лишняя жидкость превратилась в океаны.

Большая часть углекислого газа растворялась в воде и вымывалась проливными дождями. Затем начали происходить биологические процессы, в которых углекислый газ сыграл первостепенную роль.

Эксперимент в ИДГ РАН

Российские ученые, исследовавшие падение метеорита в Челябинске, пришли к заключению, что небесные тела угрожают человечеству более чем когда-либо. ИДГ РАН снарядили экспедицию к месту падения метеорита и опросили большое количество свидетелей из 50 окрестных населенных пунктов. Очевидцы предоставили институту множество видеозаписей, оказав помощь отечественной науке.

Ежедневно воздух пополняется микрочастицами космического происхождения. Это сказывается на климатических условиях Земли. Каждый год в атмосферу входит до 10-30 объектов диаметром в 1 м. Самым крупным был метеорит, упавший около Тунгуски, ведь его энергия составила диапазон в 3-15 Мт.

Минимум кислорода в первичном составе атмосферы

Миллиарды лет назад состав воздуха разительно отличался от современного. Первую гипотезу предложил Л. Пастер (1822-1895) ближе к концу XIX столетия: Земля была лишена кислорода, но это не помешало появлению простейших микроорганизмов. Анаэробные бактерии в нем не нуждались и по сей день сохранились в неизменном виде. Атмосфера Земли включала в себя:

водяные пары;
аммиак;
водород.

На заре геологической истории магнитосфера стала защитой Земли от солнечного ветра. Так была образована углекислая атмосфера. Газ выбрасывался из недр во время извержений вулканов повышенной интенсивности.

В конце палеозойской эры минимальный объем кислорода позволил появиться первым растениям, благодаря которым углекислый газ стал подвергаться воздействию фотосинтеза и поступать в атмосферу.

Появление жизни и кислорода

1 млрд лет назад первые формы жизни активно развивались без кислорода. Согласно данным, полученным вследствие проведенного в 1953 г. эксперимента, под действием электрического разряда смесь аммиака, метана, водорода и воды разложилась на глицин и прочие аминокислоты. Данный лабораторный опыт длился в течение недели под руководством ученого из Чикагского университета Стенли Миллера. Он доказал научному миру, что при благоприятных условиях в природе происходит активное образование молекул жизни, вопреки соображениям сухой статистики.

Земная кора содержит в себе около 47,2% кислорода. Его химическая активность под действием высоких температур и связи с другими элементами объясняет, почему на заре времен не было кислорода. Большая часть элементов в природе образуется в виде их твердых окислов. Многие из них с трудом разлагаются на компоненты, что ставит под сомнение существование свободного кислорода раньше.

Вода, двуокись углерода, аммиак, метан и некоторые благородные газы — ее основные составляющие. То есть большая часть кислорода — биологического происхождения, и это полностью отвечает теории о том, что ранние формы жизни были способны выделять его, а поздние — активно потреблять.

Сегодня распространена гипотеза абиогенного зарождения живых организмов, их самопроизвольного появления из первичных и более простых веществ, находящихся в атмосфере и океанах. Опарин Александр Иванович развил данную теорию и привел множество доказательств, исходя из которых следует, что первичная атмосфера планеты Земля содержала азот, углекислый газ, воду, сероводород, аммиак и метан в больших количествах.

Состав современной атмосферы Земли

Без кислорода жизнь на Земле невозможна, однако в чистом виде он стал поступать на позднем этапе развития планеты. Некоторые ученые считают, что кислород начал возникать за счет обмена веществ древних растений и стал побочным эффектом процесса фотосинтеза. Со временем он накопился в атмосфере и послужил причиной ряда изменений в характере атмосферы Земли и развитии всего живого.

В современный состав воздуха входят 4 основных и несколько второстепенных газов, а также примеси, зависящие от характера поверхности Земли и ее области, от вида обитателей. Человек занимает в ее формировании одну из первостепенных ролей. Атмосферными примесями являются:

перекись водорода;
водяной пар;
аммиак;
озон;
окись углерода;
сероводород;
пыль;
соли;
сернистый газ.

Газовый и химический составы атмосферы отличаются от первобытного, и это объясняет многие особенности эволюции.

Баланс кислорода

С точки зрения биологии, кислород преобладает на планете Земля. Его содержание практически неизменно и составляет 21%. Кислород поглощается во время дыхания, а вырабатывается вследствие процесса фотосинтеза. Все это тесно взаимосвязано и является основой природного баланса кислорода в атмосфере.

Содержание данного газа в нижних слоях атмосферы составляет 78,084%. Азот инертен и в химических соединениях (нитратах) занимает важную ступень в процессе обмена веществ растительного и животного мира. Живые существа не способны усваивать азот напрямую из воздуха, однако он входит в пищу, которая необходима для ежедневного восполнения энергии. Молекулы газа захватываются микроорганизмами, обитающими в корнях бобовых культур. Сформировавшиеся нитраты становятся доступны для животных, поедающих эти растения.

Благородные газы

В атмосфере содержатся газы, не участвующие в биологических процессах, но играющие первостепенную роль при переносе энергии в высших слоях, это:

аргон — 0,934% ;
гелий — 0,00000524%;
неон — 0,000018%;
ксенон — 0,000000087%;
водород — 0,0000005%.

Углекислый газ не менее важен для погодных и климатических условий, однако его содержание в атмосфере — не более 0,03%. Увеличение его объема до 0,06% способно повысить температуру планеты на 3°C.

Со времен становления промышленности (более 120 лет назад) человечество увеличило выброс углекислого и прочих газов в слои атмосферы, и в период с 1869 по 1940 гг. общая температура воздуха выросла на 1°C.

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, объяснительно-иллюстративный.

- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биологическим вопросам;

-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ- УУД

Личностные результаты обучения биологии:

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблемного, развивающего обучения, групповой деятельности

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Обобщить данные об эволюции химических элементов в космическом пространстве и образовании планеты Земля.

Спланировать поэтапное изучение биохимической эволюции; определить учебные задачи каждого этапа и вопросы для обсуждения на обобщающем уроке.

Основные положения

Первичная атмосфера Земли состояла преимущественно из водорода и его соединений

2. Земля находится на оптимальном расстоянии от Солнца и получает достаточное количество энергии для поддержания воды в жидком состоянии.

3.Восстановительный характер атмосферы первобытной Земле расценивают как химическую предпосылку возникновения жизни нашей планете.

4.Абиогенным путем из компонентов п ной атмосферы Земли под действием энергии грозовых разрядов, мощного жесткого фиолетового излучения Солнца и т. д, возникать разнообразные простейшие молекулы - мономеры биологических полимеров.

5.В водных растворах в более мягких условиях в результате взаимодействия простых органических молекул образовались более сложные.

Проблемные области

Какие, по Вашему мнению, источники энергии преобладали на древней Земле. Как можно объяснить неспецифическое влияние различных источников энергии на процессы образования органических молекул?

При любом варианте обзорной лекции рекомендуем обратить внимание на следующие вопросы

Условия среды на древней Земле, обеспечившие абиогенное возникновение органических соединений:

а)восстановительный характер атмосферы Земли;

в)грозовые разряды и мощное ультрафиолетовое излучение.

2.Расстояние Земли от Солнца обеспечивает достаточное количество энергии для поддержания воды в жидком состоянии.

3.В результате длительной эволюции абиогенного вещества, возникшего в водах первичного океана, образовались структуры, являющиеся открытыми системами.

4.Первыми живыми организмами на нашей планете были гетеротрофные организмы

Первичная атмосфера Земли и химические предпосылки возникновения жизни

Придерживаясь вышеизложенной точки зрения на происхождение планетных систем, можно сделать достаточно обоснованные оценки элементного состава первичной атмосферы Земли. Частично современные взгляды основываются, конечно, на огромном преобладании в космосе водорода; оно обнаруживается также и в Солнце.

Элементный состав звездного и солнечного вещества

Содержание элементов (в %)

Предполагается, что атмосфера первичной Земли, имевшей большую среднюю температуру, была примерно такова: до гравитационной потери водород составлял большую ее часть, а главными молекулярными составляющими были

метан, вода и аммиак. Интересно сравнить элементарный состав звездного вещества с составом современной Земли и живого вещества на Земле.

Наиболее распространенными элементами в неживой природе являются водород и гелий; за ними следуют углерод, азот, кремний и магний. Заметим, что живое вещество биосферы на поверхности Земли состоит преимущественно из водорода, кислорода, углерода и азота, чего, конечно, и следовало ожидать, судя по самой природе этих элементов.

Начальная атмосфера Земли могла изменяться в результате самых различных процессов, в первую очередь в результате диффузионного ускользания водорода и гелия, составлявших значительную ее часть. Эти элементы — самые легкие, и они должны были утрачиваться из атмосферы, ибо гравитационное поле нашей планеты мало в сравнении с полем планет гигантов. Большая часть начальной атмосферы Земли должна была быть утеряна за очень короткое время; поэтому предполагается, что многие первичные газы земной атмосферы — это газы, которые были захоронены в недрах Земли и выделились вновь в результате постепенного разогрева земных пород. Первичную атмосферу Земли, вероятно, составляли органические вещества того же рода, которые наблюдаются в кометах: молекулы со связями углерод—водород, углерод—азот, азот—водород и кислород— водород. Помимо них, при гравитационном разогреве земных недр, вероятно, появлялись также водород, метан, окись углерода, аммиак, вода и т. д. Таковы те вещества, с которыми проведено большинство экспериментов по моделированию первичной атмосферы.

Что же могло в действительности происходить в условиях первичной Земли? Для того чтобы определить это, необходимо знать, какие виды энергии вероятнее всего воздействовали на ее атмосферу.

Источники энергии и возраст Земли

Развитие и преобразование материи без притока энергии невозможно. Рассмотрим те источники энергии, которые обусловливают дальнейшую эволюцию веществ уже не в космосе, а на нашей планете — на Земле.

Оценить роль источников энергии нелегко; при этом необходимо учитывать неравновесность условий, охлаждение продуктов реакции и степень их экранирования от источников энергии.

Развитие физических наук в настоящее время предоставило биологам несколько эффективных методов определения возраста тех или иных пород земной коры. Сущность этих способов заключается в анализе соотношения различных изотопов и конечных продуктов ядерного распада в образцах и соотнесении результатов исследования со временем расщепления исходных элементов. Использование подобных методов позволило ученым построить временную шкалу истории Земли с момента ее остывания, 4500 млн лет назад, и до настоящего времени. Теперь наша задача состоит в том, чтобы внутри этой временной шкалы установить, каковы были условия на примитивной Земле, какого рода атмосферу имела Земля, какая была температура, давление, когда образовались океаны, и как сформировалась сама Земля.

Жизнь на нашей планете была бы невозможной, если бы в атмосфере Земли с самого начала эволюции содержался свободный кислород.

Современная атмосфера Земли имеет азотно-кислородный состав: 78,1% азота, 20,9% кислорода, 1-3% паров воды, около 1 % аргона и 0,03 % углекислого газа.

Этот состав характеризует атмосферу до высоты примерно в 100 км, а дальше состав атмосферы несколько меняется. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулы водяного пара диссоциируют на водород и гидроксил. Два гидроксильных радикала соединяются вновь, образуя перекись водорода, которая довольно быстро разлагается на свободный кислород и воду, и цикл повторяется. Тяжелые молекулы кислорода опускаются в нижние слои атмосферы, а легкий водород диссипирует в космическое пространство из-за малой массы его атомов и молекул, приобретающих в нагретых Солнцем верхних слоях скорости, превышающие вторую космическую.

Нынешняя атмосфера Земли образовалась в процессе эволюции живого вещества примерно 1400 млн лет назад и представляет собой третье поколение газовой оболочки планеты. Ее современный состав резко отличается от того, что было во время конденсации первичного пылевого облака.

На рис. 7.1 приведено высотное распределение температуры и плотности в современной атмосфере Земли. Эти данные были получены с помощью метеорологических ракет за последние 20-30 лет. До этого метеорологи могли только догадываться о свойствах атмосферы выше 30-40 км, куда не долетали шары-зонды, наполненные водородом или гелием. Из рис. 7.1 видно, что температура верхних слоев атмосферы достигает нескольких тысяч градусов.

При такой температуре средняя максвелловская скорость атома водорода равна 8,64 км/с. Вторая космическая скорость 11,2 км/с составляет всего 1,3 от средней. При таком соотношении скоростей весь водород улетает в космическое пространство всего за 20 мин.

Рис. 7.1. Атмосфера Земли. Вертикальное распределение температуры и плотности

Если придерживаться той точки зрения, что все планеты Солнечной системы образовались из одного и того же протопланетного вещества, то первичная атмосфера Земли была близкой к атмосферам планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и Урана, которые, благодаря своему мощному гравитационному полю, смогли удержать существенную часть летучих компонент этого вещества. Поэтому в атмосферах этих планет сохранились водород, метан и аммиак.

Но такая атмосфера оказалась на Земле неустойчивой.

В современной атмосфере Земли самый распространенный элемент в нашей галактике — водород практически полностью отсутствует, за исключением самых верх-

них слоев, где он непрерывно образуется в результате фотодиссоциации паров воды ультрафиолетовым излучением Солнца и безвозвратно улетает в космическое пространство, образуя вокруг Земли водородную корону, простирающуюся до высот в несколько тысяч километров.

Кроме того, первичная атмосфера подверглась изменению в результате внутренней активности планеты и выброса в атмосферу глубинных вулканических газов, содержащих углекислоту, сероводород, аммиак, цианистый водород и ряд других вулканических газов и дымов.

Образующийся в процессах фотодиссоциации паров воды свободный кислород окислял вулканические газы, а образующиеся окислы опускались в нижние слои атмосферы. Самым важным свойством вторичной атмосферы был ее восстановительный характер и ничтожно малое количество свободного кислорода.

Еще одно подтверждение нестабильности первичной атмосферы состоит в том, что на Земле очень мало благородных газов по сравнению с их распространенностью в космосе. Эти химические элементы очень инертны и не вступают в соединения, образующие тяжелые молекулы, которые уже не могут приобрести вторую космическую скорость и покинуть Землю. За сотни миллионов лет, прошедших после конденсации планеты, эти летучие компоненты, так же, как и свободный водород, улетели из атмосферы в космос.

Точный количественный состав вторичной бескислородной атмосферы неизвестен, но, как показали эксперименты, это не так уж и важно.

В конце 50-х гг. С. Л. Миллер провел ряд экспериментов по синтезу органических веществ, в частности аминокислот, из неорганических молекул СО, СО2, СН4, HCN, Н2О и т. д.

Суть экспериментов состояла в облучении ультрафиолетовым излучением от электрического разряда различных смесей газов, имитирующих различные составы вторичной атмосферы Земли. Эксперименты показали (см. рис. 7.2.), что по прошествии нескольких десятков часов в реакторе образовывался широкий спектр аминокислот, а при добавлении в реактор соединений серы удавалось получать и большие полимерные молекулы, состоящие из длинных углеводородных цепочек.

Сера, видимо, играла роль катализатора, а наличие ее в примитивной атмосфере в результате вулканической деятельности, не вызывает сомнений.

Рис. 7.2. Результаты опытов Миллера по синтезу аминокислот из смеси газов прототипа примитивной атмосферы Земли (изменение концентраций: 1 — аминокислот, 2— аммиака, 3— цианистого водорода, 4 — альдегидов) *)

Для образования сложных органических молекул в отсутствие кислорода необходимы внешние источники энергии в виде ультрафиолетового излучения с энергией квантов в несколько электронвольт.

г) Miller S.L. Formation of Organic Compounds on the Primitive Earth. The Origin of Life on Earth. — L.: Pergammon, 1959.

В 1966 г. американский биохимик С. Поннамперума получил подобные результаты при использовании в качестве источника ультрафиолетового излучения не электрическую искру, а кварцевые лампы. Эти эксперименты были важными с той точки зрения, что в условиях примитивной атмосферы гораздо больше энергии поступало не от грозовых разрядов, а от ультрафиолетового излучения Солнца, которое не поглощалось в бескислородной атмосфере.

Эти эксперименты показали, что если в среде присутствуют соединения простейших углеводородов, фосфора и серы вместе с набором некоторых микроэлементов вроде марганца железа и некоторых других, то материал для неорганического синтеза органических веществ обеспечен и практически не зависит от их относительного содержания.

Однако наличие свободного кислорода в атмосфере экранирует поверхность Земли от проникновения через атмосферу жесткого ультрафиолетового излучения Солнца и делает неорганический синтез невозможным. Такие реакции протекают под действием света с длиной волны меньше 210 нм.

На рис. 7.3. по оси ординат указана глубина проникновения ультрафиолетового излучения Солнца в спектральном интервале 5 нм, при которой его интенсивность не превышает 1 эрг/см2. Здесь учитывается общее поглощение водой, кислородом и озоном. Цифры у кривых соответствуют разному содержанию кислорода и равновесной с ним концентрации озона по отношению к его концентрации в атмосфере на сегодняшний день: 2 — 0,001, 3 — 0,005, 4 - 0,01, 5-0,1, 6- 1, 7- 10.

Следующим важным этапом в возникновении живых организмов из неживых органических веществ было образование структур типа мембран, которые позволили запустить механизм обмена веществ, сначала в виде процессов брожения, а затем и дыхания с использованием фотосинтеза.

Благодаря мембранам живое вещество может отличаться по составу и энергетическому уровню от окружающей среды.

Биохимики считают, что образование примитивных мембран могло начаться с выстраивания полярных молекул на поверхностях раздела воздух-вода или на поверхностно активных веществах.

Рис. 7.3. Зависимости величины проникновения через атмосферу коротковолнового излучения Солнца *)

В 1965 г. С. Граник опубликовал результаты своих экспериментов [1] [2]) по моделированию процессов фотосинтеза, где показал, как основные реакции фотосинтеза и дыхания (восстановление и окисление) могли осуществляться

на поверхностно активных веществах, существовавших на поверхности Земли.

Эти работы имели принципиальное значение и показали возможность возникновения процессов метаболизма (обмена веществ) путем эволюции простейших структур, построенных и из слоев полярных молекул.

Однако воспроизведение процессов фотосинтеза в живой материи остается все еще недоступным в лабораторных условиях. Решение этой проблемы является одной из важнейших задач биохимии, имеющих огромное практическое значение.

Следующая стадия эволюции жизни: приобретение сложными органическими молекулами способности к воспроизведению самих себя.

Эта стадия эволюции является самой сложной и началась на Земле спустя более миллиарда лет после конденсации планеты и происходила, скорее всего, параллельно с эволюцией преджизни в течении очень длительного периода времени, измеряемого сотнями миллионов лет с момента, когда произошел ее настоящий взрыв (примерно 1,8 млрд лет назад), связанный с возникновением фотосинтеза, приведшего к выделению свободного кислорода и изменению состава атмосферы Земли.

Занавес опустился. Ультрафиолетовое излучение Солнца стало поглощаться в верхних слоях атмосферы молекулами кислорода и озона, и неорганический синтез органического вещества стал невозможен.

Здесь следует отметить очень интересную особенность современной жизни.

В 1953 г. Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон поняли, как устроена суть живой материи — двойная спираль ДНК. По-видимому, именно ДНК — полимер, состоящий всего из 4-х видов основных структурных блоков — нуклеотидов и отличает живую материю от неживой.

За прошедшие 50 лет после открытия Крика и Уотсона человек достаточно подробно изучил основные процессы воспроизводства живой материи и механизмы наследственности, но до сих пор так и не сумел создать живую материю из неживой. О том, каким образом в процессе эволюции образовалась эта очень устойчивая молекулярная структура, мы пока можем только строить различные догадки. Если кому-то удастся разгадать эту самую великую тайну природы, он создаст новую науку, значение которой для существования жизни на Земле будет определяющим.

В заключение я приведу цитату из книги очень известного ученого — геолога, профессора государственного университета в Утрехте М. Руттена х).

«Жизнь есть макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмен веществ и тщательно регулируемый поток энергии. Морфологически можно различать громадное число отдельных форм жизни — видов, родов и т. д. Напротив, биохимически вся современная жизнь во всех ее проявлениях очень однообразна: она основана всего на двух десятках аминокислот, входящих в нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и жиры, а также на менее распространенных соединениях, например фосфорных эфирах. Эти соединения могут быть очень разнообразны в деталях, но все они

г) Руттен М. Происхождение жизни (естественным путем) / под ред. акад. А. И. Опарина. — М.: Мир, 1973. С. 70.

взаимосвязаны и являются продуктами небольшого числа основных биохимических реакций. Все формы жизни, от кита, слона и растений до амебы и вируса, — все они основаны на поразительно небольшом наборе главных органических соединений. В любом организме всегда найдется что-нибудь съедобное для других. Это означает, что все живое имеет общее происхождение.

Возникает вполне естественный вопрос, который волновал умы еще самых древних философов и в конечном итоге привел человека к понятию божественного творения. Жизнь и материя — это две разные субстанции, созданные одновременно? Или это две стороны материи, которые могут взаимно влиять друг на друга, переходя одна в другую?

Он многого не знал. Биохимия сделала за истекшие сто лет огромный скачок в понимании строения живой материи, так что можно простить ему это определение, которое, с современной точки зрения, выглядит просто банальным.

Отличием живой материи от неживой является конечное время существования каждой отдельной особи, и неважно, амеба это или кит.

Время существования отдельной особи для данного вида организмов меняется очень незначительно (если не происходит какой-нибудь катастрофы). Однако время существования особей различных видов может различаться в десятки тысяч раз.

Так, микроорганизмы живут всего несколько десятков минут, некоторые виды насекомых — несколько часов (поденка), мелкие млекопитающие (крысы, мыши) — два-три года, собаки — 10-15 лет, лошадь — 30-35 лет, слон — около 100 лет, черепахи — 150-200 лет. Долго живут деревья: сосна — около 300 лет, дуб — 1500 лет, американская секвойя (является рекордсменом) — 4000 лет. Человеку отпущено около ста.

Однако что такое биологические часы, биологи и биохимики мне так толком и не объяснили. Сказать, что биологические часы — это скорость обмена веществ или накопление количества ошибок в генетическом коде, присущем данному виду организмов при переполнении памяти, это ровным счетом не сказать ничего, так как и то и другое является следствием чего-то другого, а не причиной.

Пока я убедился только в том, что биологи этого не понимают.

Эту задачу, задачу доктора Фауста, по-видимому, придется решать вашему поколению. Ее решение в корне изменит жизнь на этой планете, и я не уверен, что в лучшую сторону.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Министерство высшего и среднего образования РФ МБОУ СОШ 43 г. Краснодара ПЕРВИЧНАЯ АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ Автор: Клещевник Даниэль 6 класс 2016

Пока еще не удалось достоверно установить историю образования атмосферы. Но уже удалось выявить кое-какие вероятные изменения ее состава. Атмосфера стала зарождаться сразу после формирования Земли. В процессе эволюции она почти полностью утратила свою первоначальную атмосферу. На раннем этапе наша планета находилась в расплавленном состоянии. Твердое тело начало формироваться около четырех с половиной млрд лет тому назад. Это время и станет началом геологического летоисчисления.

Как раз именно в этот период и начинается медленная эволюция атмосферы. Такие процессы как выброс лавы во время извержения вулканов, сопровождается неизбежным выбросом газов, таких как азот, метан, водяной пар и другие.

При воздействии радиации солнца водяной пар разлагается на кислород и водород. Освободившийся кислород вступает в реакцию с оксидом углерода и образовывается углекислый газ. На азот и водород разлагается аммиак. В процессе диффузии водород поднимается вверх и покидает атмосферу. Азот, который намного тяжелее, не может улетучиться, и постепенно накапливался. Таким образом, азот становится основным компонентом

В первичной атмосфере Земли содержались углекислый газ и водород, а между ними возможна реакция, ведущая к образованию болотного газа (метана) и водяного пара. Но основная масса воды, по современным представлениям, была дегазирована из магмы в течение первых сотен миллионов лет после образования атмосферы. Вода сразу же сильно усложнила характер взаимодействия между компонентами и самую структуру биогеносферы.

Осадочные породы обезвоживались, опускаясь в глубь земной коры в результате превращения глин в слюды. Если раньше они разряжались где-то неподалеку от поверхности, то после появления на Земле воды геохимические аккумуляторы получили возможность за счет влаги уносить солнечную энергию к нижней границе земной коры. Там они отдавали накопленную энергию и тем самым обеспечивали температурный градиент земной коры.

При опускании осадочных пород процессу обезвоживания противостоит увеличение давления, которое препятствует освобождению энергии. Магматические очаги — результат бурного освобождения энергии — возникали при тектонических разрывах, когда давление ослабевало. Если учесть, что в ту пору форма Земли была менее устойчивой, чем сейчас, то во взаимодействии этих факторов с геохимической аккумуляцией можно увидеть причину предполагаемой бурной вулканической деятельности на заре геологической истории нашей планеты.

При воздействии ультрафиолетовых лучей, а также электрических разрядов. Смесь из газов вступала в химическую реакцию, после которых образовались органические вещества – аминокислоты. Таким образом, жизнь могла зародиться в атмосфере, которая отличается от современной атмосферы.

Когда на Земле появились примитивные растения, начал происходить процесс фотосинтеза. Который, как известно, сопровождается выделением свободного кислорода. После диффузии в верхние слои атмосферы этот газ стал защищать нижние слои и поверхность самой Земли от опасного рентгеновского и ультрафиолетового излучения.

Можно предположить, что в первичной атмосфере было много углекислого газа, который расходовался в процессе фотосинтеза, по мере эволюции флоры. Ученые так же полагают, что колебания его концентрации повлияли на климатические изменения в ходе развития Земли.

В современной атмосфере присутствует гелий, который образовывается в результате радиоактивного распада тория, урана и радия. Так как в ходе радиоактивного распада не образуется электрический заряд и не исчезает, то на каждую альфа-частицу приходится по два электрона. Она соединяется с ними. В результате слияния образуются нейтральные атомы гелия.

Значительная часть гелия содержится в минералах, которые рассеяны в толщине горных пород и очень медленно улетучивается в атмосферу. Небольшое количество гелия из-за диффузии поднимается наверх в экзосферу. А так как от Земли идет постоянный приток, то объем этого газа в атмосфере остается неизменным.

В космосе концентрация неона выше в десять миллиардов раз, чем на Земле. Криптона больше в десять миллионов раз, ксенона – в миллион раз. Можно сделать вывод, что изначально концентрация этих газов в атмосфере Земли очень сильно снизилась и не пополнялась. Происходило это еще на этапе, когда Земля утратила свою первичную атмосферу. Исключением стал инертный газ аргон. Он в форме изотопа и сейчас образуется при радиоактивном распаде изотопа калия.

Читайте также: