ЕВОЛЮЦІЯ БІОСФЕРИ

Усі еволюційні теорії, включаючи і теорію Ч. Дарвіна, базуються на уявленні про розвиток від простого до складного. В ранньому археї (4- 5 млрд років тому), як вважають учені, сформувалася сонячна система, утворилась планета Земля з осадовими та іншими стародавніми твердими породами, відбулася конденсація океану. Атмосфера майже не містила кисню (максимум 0,1 % сучасного вмісту), проте була багата на оксид карбону (IV), метан та різними сполуками нітрогену, тобто існувала відновна атмосфера.

У ранньому докембрії (2,5-3 млрд років тому) відбулося зледеніння, нашарування покладів заліза. В гідросфері утворилися перші з відомих прокаріотів (ймовірно, синьозелені водорості). Вода почала насичуватись киснем, який утворювався з оксидів феруму в аеробному середовищі. Особливих змін склад повітря зазнав у середньому докембрії (приблизно 2 млрд років тому), коли утворилися перші фотосинтезуючі організми і фіксатори азоту (рис. 2.2). Цей процес розвивався до появи через 0,5 млрд років еукаріотів. В результаті значна кількість кисню почала надходити в повітря, яке одночасно збіднювалось на вуглекислий газ.

Припускають, що приблизно 1 млрд років тому в атмосфері уже містилося близько 1 % сучасної кількості кисню, одночасно з’являється атмосферний озон. У цей період важливу роль відіграла фотосинтезуюча активність фітопланктону, який швидко накопичувався в біосфері. В літосфері відбувалася інтенсивна вулканічна діяльність, а також докембрійське зледеніння. Кількість утвореного озону вже була достатньою для затримання надлишку ультрафіолетової сонячної радіації. Це сприяло подальшому розвитку органічного життя в поверхневому шарі вод Світового океану.

Понад 700 млн років тому (палеозойська ера) з’явились багатоклітинні організми, вміст кисню в атмосфері збільшується до 3-10 % сучасного. Понад 600 млн років тому в біосфері розпочався найважливіший еволюційний процес і заселення материків живими істотами. Першими були нижчі автотрофні рослини. Однак вирішальним, фундаментальним чинником була поява близько 500 млн років тому судинних рослин. Голонасінні рослини з’явились у девонському періоді (350 млн років тому), квіткові (покритонасінні) рослини та тварини – ссавці – наприкінці юрського періоду (100 млн років тому). Поширення вищих рослин і тварин на суші супроводжувалось різким збільшенням кількості кисню в атмосфері, вміст якого збільшився до 50 % сучасного на початку крейдового періоду.

Сучасна біосфера створилася в результаті тривалої еволюції завдяки сприятливому поєднанню космічних, геохімічних та геофізичних факторів. Однак вирішальну роль відіграв біологічний фактор з появою організмів, здатних здійснювати фотосинтез. Завдяки останньому за наявності сонячної радіації з вуглекислого газу, води та мінеральних елементів синтезувались усі органічні субстанції, які були необхідні для життя. Поява хлорофільних рослин на суші відіграла істотну роль не лише в різкому збільшенні вмісту кисню в атмосфері. Поряд з кліматичними факторами діяльність судинних рослин і тварин була вирішальною в процесі утворення ґрунтів.

Упродовж геологічних періодів значні маси органічних речовин були «напрацьовані» автотрофними організмами. Більша частина органічної продукції не брала участі в колообігу, а накопичувалася в континентальних осадових породах і ґрунтах. Свідками масштабності цих явищ є потужні родовища викопного палива (кам’яне й буре вугілля, нафта). Ці родовища створювалися впродовж сотень мільйонів років. Наслідком цього було збіднення первинної атмосфери на вуглекислий газ та збагачення її на кисень. З цієї самої причини весь кисень, вироблений автотрофними прокаріотами на початку докембрію, не залишався в атмосфері, а вступав у хімічну взаємодію з мінералами та гірськими породами, які лежали на поверхні.

Так утворилися великі поклади залізних руд, вік яких сягає 2 млрд років. Поступово за 2 млрд років безперервної роботи живих організмів змінилися фізико-хімічні умови на земній поверхні, що існували в ранньому археї. Атмосфера, Світовий океан і літосфера, в якій осадові породи мають багатокілометрову товщину, змінилися в результаті біогеохімічних процесів як за структурою, так і за складом. Можна стверджувати, що всі елементи, які входили до складу живої речовини, беручи участь у численних складних біогеохімічних колообігах, неодноразово побували в різних організмах.

Французький природознавець Ж. Б. Ламарк вважав, що основною рушійною силою еволюції є вплив навколишнього природного середовища. Як установили вчені завдяки розшифруванню генетичного коду, носієм якого є подвійна спіраль ДНК, усі прояви мінливості організмів відбуваються внаслідок порушення генетичної інформації мутагенними факторами (радіація, хімічні речовини тощо). На підставі досягнень генетики можна стверджувати, що еволюція органічного світу відбувається в результаті мутацій, які спричинюють відхилення в генетичному коді під впливом активних мутагенних факторів навколишнього середовища. Якщо нові властивості сприятливі для організму, вони закріплюються природним добором. Проте більшість мутацій несприятлива для організмів. Так, особини, що з’являються на світ після мутагенного впливу радіації та хімікатів, є нежиттєздатними і поступово вироджуються. Загалом процес еволюції можна розглядати як збільшення обсягу генетичної інформації. Так, обсяг генетичної інформації у ссавця в 100 тис. разів більший, ніж у бактерії. Велике значення мають не лише розміри (довжина і маса) генного ланцюжка, а й його структура.

Отже, в процесі еволюції відбувалося поступове виникнення і розвиток все більш високоорганізованих рослин і тварин.