Главная / Рефераты / Рефераты по биологии

Реферат: Возникновение жизни на земле


Реферат по биологии
Учеников 11 класса А
Средней школы№1259
По теме:
Теория Происхождения Жизни
На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была создана такой , какой мы ее знаем сейчас ,и всегда оставалась неизменной .
Но уже в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении ,развитии (эволюции) живой при-роды.Одним из предтеч эволюционных идей можно назвать древнегреческого философа Гераклита (6-5 вв. до н.э), кото-рый сформулировал положения о постоянно происходящих в природе изменениях "Все течет , все изменяется".
Другой древнегреческий мыслитель Эмпедокл - в 5 веке до н.э. выдвинул
, вероятно , одну из древнейших теорий эволюции . Он считал ,что вначале на свет появились разрозненные части различных орга-низмов
(голова,туловище,ноги). Они соединялись между собой в самых невероятных сочетаниях .Так например появились кентавры (мифические полулюди – полукони).Позднее будто бы все нежизнеспособные комбинации погибли.
Великий древнегреческий ученый Аристотель выстроил все известные ему организмы в ряд по мере их усложне-ния.В 18 веке эту идею развил швецарский натуралист Шарль Бонне, создав учение о "лестнице природы".На первой ступени "лестницы" находились "тонкие материи"- огонь ,вода,земля; на следующих - животные и растения по степени слож-ности их строения ,на одной из верхних ступеней -человек ,а еще выше небесное воинство и бог.Правда, о возможности перехода "со ступени на ступень" речи, конечно не шло, и к эволюции эта система имеет еще очень отдаленное отношение.
Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал французский ученый Жан Батист Ламарк в книге "Философия зоологии", вышедшей в 1909 год у. Ламарк предложил ,что в течение жизни каждая особь, изменяется ,приспосабливается к окружающей среде. Приобретенные ею на протяжении всей жизни новые приз-наки передаются потомству . Так из поколения в поколение накапливаются изменения. Но рассуждения Ламарка содер- жали ошибку ,которая заключается в простом факте : приобретенные признаки не наследуются . В конце 19-го века немецкий биолог Август Вейсман поставил известный эксперимент .На протяжении 22-ух поколений отрезал хвосты подопытным мышам .И все равно новорожденные мышата имели хвосты ничуть ни короче , чем их предки .
Английский ученый Ч. Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то, что хотя любое существо изменя-ется в течение жизни , но и рождаются особи одного вида неодинаковыми . Дарвин писал , что опытный фермер различает каждую из овец даже в большом по численности стаде. Например
,шерсть их может быть светлее или темнее, гуще или реже и т.п. В обычных условиях среды такие различия несущественны . Но при перемене условий жизни эти мелкие наследственные изменения могут давать преимущества их обладателям . Среди множества бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные . Рассуждая таким образом , Дарвин пришел к идее естественного отбора. Особи с полезными отличиями лучше выживают и размножаются , передают свои признаки потомству . Поэтому в следующем поколении процент таких особей станет больше и.т. д.
Таков механизм эволюции. Дарвин писал: ” Можно сказать , что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения , отбрасывая дурные , сохраняя хорошие, работая неслышно и невидимо …”
Эволюция разных видов идет с разной скоростью .К примеру , беспозвоночных ,относящихся к типу плече-ногих , почти не изменились за последние 440 млн. лет. А в роде Человек , по данным палеонтологов , за последние 2 млн. лет возникло и вымерло несколько видов .
Конечно , взгляды на теорию эволюции не остались неизменными со времен
Дарвина . К примеру,Дарвин счел очень серьезным возражением против своей теории , выдви-нутое английским инженером Ф. Дженкином (оно получи-ло название “Кошмара Дженкина” ). Дженкин рассуждал так :допустим , у одной особи случайно появился какой-то полезный признак .Но у ее потомства этот признак “разба-вится” ровно вдвое , у следующего поколения – еще более уменьшится, пока совершенно не “растворится “ и не будет утрачен. В то время считалось , что у потомства признаки родителей могут сливаться .Это распространенное заблуж-дение опровергли только открытия Грегора Менделя , ко-торые Дарвину еще не были известны.
В своей аргументации Дарвин опирался на множество примеров .
В течение долгих веков , свято веря в акт Божественного творения ,люди
,кроме того,были твердо убеждены ,что жизнь постоянно зарождается cамопроизвольно .
Еще древнегреческий философ Аристотель писал ,что не только растения
,черви ,насекомые ,но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы или гниющего ила .
Голландский ученый Ян Ван Гельмонт в 17веке описал свой опыт ,утверждая
,что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы
,запертых в шкафу.
Другой натуралист , Гриндель фон Ах ,так рассказывал о якобы наблюдавшемся им самозарождении живой лягушки: ”Хочу описать появление на свет лягушки ,которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа .Однажды я взял каплю майской росы и , тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил ,что у меня сформировывается какое–то существо .Прилежно наблюдая на второй день ,я заметил , что появилось уже туловище ,но голова еще казалась не ясно сформированной ;продолжая свои наблюдения на третий день
,я убедился ,что наблюдаемое мною существо не что иное ,как лягушка с головой и нога–ми. Прилагаемый рисунок все поясняет”.
В 1688 году итальянский ученый Франческо Реди решил проверить идею самопроизвольного зарождения жизни.Он рассказывал о своем опыте :”Я взял четыре сосуда , поместил в один из них мертвую змею ,в другой – немного рыбы, в третий – дохлых угрей ,в четвертый – кусок телятины, плотно закрыл их и запечатал.Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда ,оставив их открытыми .Вскоре мясо и рыба зачервивели .Можно было видеть ,как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка , хотя прошло много дней после того ,как в них была положена дохлая рыба и мясо”.
В 1675 году итальянский ученый Ладзаро Спалланцани прокипятил в запаянном сосуде крепкий мясной бульон . Прошло несколько дней ,но никаких признаков жизни в бульоне не обнаружилось.
Наконец ,в 1860 году Луи Пастер с помощью ряда блестящих опытов ,похожих на опыт Спалланцани , окончательно доказал ,что жизнь в современных условиях не самозарождается. Он показал ,что даже бактерии могут возникать только от других бактерий.
Опыты Пастера не разрешили вопрос о происхождении жизни ,а поставили его с новой остротой .Если жизнь в современных условиях не самозарождается ,то когда и как она возникла впервые ? Наблюдаемая нами Вселенная ,по данным современной науки , возникла в результате Большого Взрыва около 15-20 миллиардов лет назад .Возраст нашей планеты – около 5 миллиардов лет
.Сейчас большинство ученых склоняется к мнению о том ,что жизнь зародилась на Земле на заре ее существования.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету , на которой мы живем
.Ее атмосфера состояла из водяных паров,углекислого газа и, по одним данным
,- из азота ,по другим – из метана и аммиака .Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было .И,надо сказать,отсутствие кислорода было необходимо для возникновения жизни . Быть может такое известное и распространенное выражение как “живительный кислород“ поменяет ваше понимание возникновения жизни в другой интерпретации как “смерт-оносный кислород”, так как он разрушительно действует на органические молекулы. Мы привыкли к его воздействию, но на Земле и сейчас есть бактерии ,которые воспринимают кислород как яд и в его присутствии жить не могут. Кисло- родная атмосфера делает невозможным в наше время само-зарождение жизни .
Итак ,в атмосфере древней Земли гремели грозы ,ее про-низывало жесткое ультрафиолетовое излучение
Солнца,на планете извергались вулканы .
Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем поверхность Земли, образовывались орга-нические вещества – простейшие
“кирпичики”, из которых строится все живое .В наше время их немедленно поглоти-ли бы бактерии и грибы. Но тогда их еще не было ,и поэ-тому органические вещества накапливались ,пока весь первичный океан не превратился в“теплый разбавленный бульон”.
Такое предположение впервые высказал в 1922 году советский биолог
Александр Опарин. В 1953 году аме-риканский биолог Стенли Миллер решил проверить гипотезу Опарина и воспроизвел в специальной установке природные условия древней Земли .В стеклянном сосуде находилась нагретая вода
(“океан”) и смесь газов –аммиака, метана и водорода (“первичная атмосфера”).Через “атмос-феру” проскакивали – “молнии”.Опыт продолжался в тече-ние недели .
Через неделю “первичный бульон” проанализировали и нашли в нем многие органические вещества ,в том числе 5 аминокислот .В другой раз в результате такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки длиной до шести звеньев .
Согласно одной гипотезе ,содержание органических веществ выше всего было в высыхающих лужах ,остав-авшихся на берегу океана после отлива .Здесь образо-вывались цепочки белков и нуклеиновых кислот .При этом чем длиннее была цепочка ,тем она была устойчивее .Она закручивалась в клубок ,который разрушался уже не так легко.
Опарин считал ,что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам .В “первичном бульоне” образовывались “сгустки “ белка
(коацерваты) . Они могли вбирать в себя новые питательные вещества , разбиваться на более мелкие капельки .Конечно ,они еще не были живыми .
По словам Опарина , расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных бактерий ничуть не меньше ,чем от амебы до человека. Главное ,что отличало
“сгустки” от клеток ,- неспособность точно воспроизводить самих себя.
Чтобы “штамповать” одинаковые белки ,нужна матрица .В ныне живущих организмах (от бактерий и вирусов до человека ) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты
( РНК и ДНК ).
В какой момент белковые “сгустки” “перешагнули” порог живого ? Тогда , когда включили в себя нуклеиновые кисло-ты ,которые позволили создавать хотя бы грубые , прибли-зительные копии уже имеющихся белков.Это были уже за-чатки примитивных клеток .
Один из скептиков высказал мнение ,что возникновение жизни в результате перечисленных процессов столь же не правдоподобно ,как сборка самолета
“Боинг – 747“ в результате урагана , пронесшегося над мусорной свалкой .Но не будем забывать ,что на протяжении длительного времени (миллиарда лет) в огромном пространстве ,где происходил “опыт” (весь земной океан) ,самое маловероят-ное событие могло стать почти неизбежным .
Никто точно не знает ,когда именно возникла первая живая клетка .Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий ), найденных в древних отложениях земной коры , - около 3,5 миллиардов лет . Допустим ,что возраст жизни на нашей планете – 3 миллиарда 600 миллионов лет. Для большей наглядности представим себе , что этот огромный отрезок времени уместился в пределы одних суток.
Сейчас на наших “часах” – ровно 24 часа ,а в момент возникновения жизни они показывали 0 часов.Каждый час вместил 150 миллионов лет ,каждая минута
– 2,5 миллионов лет.
Самая древняя эпоха развития жизни докембрийская- длилась невероятно долго : свыше 3 миллиардов лет . Или , по нашей шкале
,с начала суток до 8 часов вечера . Мы уже рассказали об условиях ,в которых жили первые живые организмы .Пищей им служил “первичный бульон” окружающего океана или их менее удачливые собратья . Постепенно ,однако ,в течение миллионов лет этот бульон становился все более“разбавленным”,и , наконец ,запасы питательных веществ исчерпались .
Развитие жизни зашло в тупик .Но эволюция благополучно нашла из него выход.Появились первые организмы (бактерии ),способные с помощью солнечного света превращать неорганические вещества в органические.
Чтобы строить свои организмы ,всему живому требуется ,в частности , водород. Зеленые растения получают его,расще-пляя воду и выделяя кислород .
Но бактерии этого делать еще не умеют . Они разлагают не воду ,а сероводород, что гораздо проще.При этом выделяется не кислород ,а сера .
(Поэтому на повер-хности некоторых болот можно встре-тить пленку из серы ).
Так и поступали древние бактерии . Но количество сероводорода на Земле было довольно огра-ничено .Наступил новый кризис в развитии жизни .
Выход из него “нашли” синезеленые водоросли .Они научились расщеплять воду . Молекула воды – непростой “орешек“ не так – то легко “растащить” водород и кислород.Это в семь раз труднее ,чем расщепить сероводород.Можно сказать ,что синезеленые водоросли совершили настоящий подвиг .Это произошло 2 миллиарда 300 миллионов лет назад (по нашей шкале – около 9 часов утра ).
Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделяться кислород . Накопление кислорода представляло серьезную угрозу для жизни .Начиная с 11 часов утра новое самозарождение жизни на Земле стало невозможным – содержание кислорода достигло 1% от современного .А перед живыми организмами встала новая проблема - как бороться с возрастающим количеством этого агрессивного вещества .
Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую победу .Около 11 часов утра на Земле появился первый организм ,вдохнувший кислород.Так возникло дыхание.
До этого момента живые организмы жили в океане , укрываясь в водной толще от губительного для всего живого потоков солнечного ультрафиолета
.Теперь благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший излучение. Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.
Американский писатель-фантаст Клиффорд Саймак в повести “Кто там в толще скал ?” так описывает воображаемое путешествие своего героя во времени – в докембрий :”Дышать было трудно .Кислорода еще хватало , хоть и с грехом пополам ,- из-за этого он и дышал гораздо чаще обычного.Отступи он в прошлое еще на миллион лет– кислорода перестало бы хватать. А отступи еще немного дальше – и свободного кислорода не оказалось бы совсем.
Всмотревшись в береговую кромку ,он приметил ,что она населена множеством крохотных созданий , снующих туда-сюда ,копошащихся в пенном прибрежном соре или сверлящих булавочные норки в грязи .Он опустил руку и слегка поскреб камень ,на котором сидел .На камне проступало зеленоватое пятно – оно тут же отделилось и прилипло к ладони толстой пленкой
,склизской на ощупь.
Значит,перед ним была первая жизнь ,осмелившаяся выб- раться на сушу ,- существа ,не готовые ,да и не способные оторваться от подола ласковой матери - воды ,которая бессменно пестовала жизнь с самого ее начала .
Здесь происходило многое ,что даст себя знать в гряду – щем ,но происходило тайно ,исподволь .Снующие козяв - ки и осклизлый налет на скалах – отважные в своем нера- зумии предвестники далеких дней – внушали почтение …” В течение докембрия природа сделала еще целый ряд заме-чательных “изобретений”.Около 2 часов дня (по нашей шка-ле) клетки получили ядро .Примерно тогда же возникло по- ловое размножение ,резко ускорившее темпы эволюции .
Появились первые многоклеточные существа .
К концу докембрия (как мы помним ,это 8 часов вечера) земные моря населяли разнообразные животные :медузы, плоские черви ,губки ,полипы .Все они были мягкотелыми, лишенными скелета .Возникновение у животных скелета - раковин ,панцирей и т.д. – обозначило начало новой геоло- гической эры.
Палеозойская эра ,начавшаяся 570 миллионов лет назад , длилась 340 миллионов лет .(То есть ,по нашей шкале ,с начала девятого вечера до половины одиннадцатого .)Уче- ные делят ее на шесть периодов .
Самый ранний из них – кембрий (он продолжался 70 мил - лионов лет).Как мы уже сказали ,в этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться скелет, будь то раковина ,панцирь или просто колючие шипики .
Видимо ,мягкотелось становится к этому моменту слиш- ком небезопасной.
Творчество природы ,создающей новые формы жизни ,в кембрии необычайно плодотворно и разнообразно :почти все типы животного царства получают своих первых пред- ставителей .Хордовых ,например,представляют существа, похожие на современного ланцетника .Пропуская воду через жаберные щели ,они таким образом процеживают из ила съедобные частички. Как ни трудно нам представить моря без рыб ,но в морях кембрия их еще не было .Моря были густо заселены знаменитыми трилобитами – вымер-шими предками пауков , скорпионов и клещей .
За кембрием следует ордовик (он длился 60 миллионов лет).В море по – прежнему процветают трилобиты .Появ- ляются первые позвоночные – родичи современных миног и миксин .Челюстей у них еще нет , но строение рта позво - ляет хватать живую добычу ,что ,конечно ,гораздо выгод- нее ,бесконечного процеживания ила .
В следующем периоде – силуре (30 миллионов лет )на сушу выходят первые растения (псилофиты) ,покрывая берега зеленым ковром высотой до 25 сантиметров .Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные , приу - чаясь дышать атмосферным воздухом ,- многоножки ,чер- ви ,пауки и скорпионы.
В морях трилобитов уже теснят гигантские ракоскор - пионы ,длина которых порой превышает 2 метра . У поз- воночных появляется новый ,неизвестный прежде орган – челюсти , развившиеся из безобидных жаберных щелей бес- черепных (например ,ланцетника ) .Чтобы добыча не ус - кользнула из их челюстей ,рыбы приобретают одновремен - но парные плавники ,увеличивающие маневренность .
Следующий период – девон (60 миллионов лет ).Сушу заселяют плауны,папоротники ,хвощи ,мхи .В их зарослях уже живут первые насекомые.
Выбираются на сушу и позвоночные .Как и почему это происходит ?Климат в девоне был сухой ,температура в течение года резко изменялась.Многие водоемы пересыха -ли .Некоторые рыбы стали на время засухи зарываться в ил.Для этого нужно было уметь дышать атмосферным воздухом .Но особенно многообещающей для дальнейшей эволюции оказалась группа кистеперых рыб .Помимо легоч- ного дыхания они имели подвижные мускулистые плав-ники, похожие на лапы .С их помощью они ползали по дну . Чтобы не погибнуть в пересохшем водоеме , кистеперые рыбы отправлялись в сухопутные странствия в поисках воды . При этом они путешествовали на довольно большие расстояния .Естественно
,выживали те,которые лучше могли двигаться по суше.Правда ,слабых легких для дыха-ния было недостаточно .Как еще дышать , если жабры на суше не годятся ?Только через кожу.Поэтому рыбья чешуя уступила место гладкой влажной коже .
Так в девоне кистеперые рыбы постепенно покинули род -
ную стихию и дали начало первым земноводным – стегоце- фалам (панцирноголовым).
Вслед за девоном наступил карбон ,или каменноугольный период (65 миллионов лет).Впервые огромные пространст- ва суши покрылись болотистыми лесами из древовидных папоротников ,хвощей и плаунов .
Глядя на современные небольшие плауны ,трудно пове - рить ,что их предки (например ,чешуедрев ,или лепидоден- дрон ) достигали 40 метров в высоту и 6 метров в обхвате.
Из падавших в воду и постепенно превращавшихся в уголь стволов образовались залежи каменного угля .Самый цен- ный уголь (антрацит) получился из скоплений множества спор ,которые роняли в воду деревья того времени.
Сжигая в печке каменный уголь ,мы чувствуем тепло сол- нечных ,падавших на Землю без малого треть миллиарда лет назад.Под ними грелись наши далекие предки - земно- водные ,царствовавшие в карбоне.
Впервые жизнь ,освоившая воду и сушу ,сделала шаг и в третью стихию – воздух .Первыми и единственными ,кто поднялся в воздух в лесах каменноугольного периода ,были насекомые .Порой они вырастали до невероятных .Размах крыльев некоторых стрекоз достигал 70 сантиметров .А в зарослях помимо пауков и скорпионов стали встречаться, например, тараканы (размером с морскую свинку).
Жизнь сумела окончательно оторваться от породившей ее водной стихии .Почти одновременно это удалось репти- лиям и семенным папоротникам ,предкам хвойных.У расте- ний появились семена вместо спор ,у яиц рептилий – скор - лупа .Зародыши в семени и яйце были защищены оболочка -ми ,обеспечены пищей
.Из яиц рептилий вылуплялся уже не беспомощный головастик ,а уменьшенная копия роди-теля.
Рептилиям уже не нужна была голая кожа для дыхания – вполне хватало легких.Они “заковались обратно в панцирь” из чешуи или роговых щитков.
Последний период эры древней жизни – пермь,или пермс -кий период (55 миллионов лет) .Климат стал холоднеее и суше .Влажные леса из папоротников и плаунов исчезли .
Вместо них появились и широко разрослись хвойные .
Земноводных все больше теснили рептилии ,шедшие к своему господству на планете.
Мезозойская эра наступила 230 миллионов лет назад и дли-лась 163 миллиона лет .(То есть с половины одиннадцатого вечера до половины двенадцатого по нашей шкале.) Она де-лится на 3 периода :триас (35 миллионов лет),юру, или юр-ский период (58 миллионов лет),и мел ,или меловой период (70 милллионов лет).
В морях еще в пермский период окончательно вымерли трилобиты .Но это не было закатом морских беспозвоноч- ных .Напротив: на смену каждой вымершей форме прихо- дило несколько новых .В течение мезозойской эры океаны
Земли изобиловали моллюсками :белемнитами ,похожими на кальмаров (их ископаемые раковины зовут “чертовы- ми пальцами “), и аммонитами .Раковины некоторых ам - монитов достигали 3 метра в диаметре .Ни у кого больше на нашей планете ,ни до того ,ни позднее,не было таких колоссальных раковин !
В лесах мезозоя господствовали хвойные ,похожие на современные сосны и кипарисы , а также саговники .Мы привыкли видеть насекомых ,вьющихся над цвет...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ
Простая ссылка на эту работу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:



Добавлено: 2012.01.04
Просмотров: 1391

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная!