Основные этапы развития биосферы

- криптозой, продолжавшийся от момента зарождения планеты свыше 4 млрд лет;

- фанерозой, продолжающийся и сейчас и насчитывающий не более 600 млн лет.

Границей между этими периодами является величайший момент в истории Земли - переход от химической к биологической эволюции.

К узловым этапам развития биосферы можно отнести следующие:

1. Исходные газы ( Н₂, H₂O, N₂, NO₂, CO, CO₂, NH₃, CH₄) и минеральные компоненты поверхности земли в результате химических реакций при достаточно специфических условиях начального периода развития Земли (значительные перепады температур, электрические разряды большой мощности, ударные нагрузки и т.п.) образовали низкомолекулярные органические соединения, а затем ибиополимеры - около 4 млр. лет назад.

2. Образование из биополимеров пробионтов - сложных макромолекулярных соединений. Пробионты имели открытую пространственную структуру, что обеспечивало их рост под действием дочерних образований в результате действия прежде всего механических сил. То есть впервые стал наблюдаться механизм идентичного воспроизведения, который является основной чертой жизни. Пробионты состояли из нуклеиновых кислот, белков, ферментов и по своей природе были гетеротрофными, т. е. могли синтезировать органические соединения из неорганических компонентов. Принято считать, что с этого момента началась биологическая эволюция - 3,5 - 3,8 млр. лет назад.

3. На последнем этапе эволюции пробионтов сформировался генетический код, для биологического самовоспроизведения белков, включающий:

- «инструкцию» - молекулу ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), являющуюся главным «программистом и инспектором» молекулярного самовоспроизведения;

- «информацию» - молекулу РНК (рибонуклеиновая кислота), являющуюся «информатором и переносчиком» генетической программы.

В результате этого возникают первые безъядерные клетки - прокариоты. Обмен энергией с окружающей природной средой у прокариотов осуществлялся посредством фотосинтеза, что способствовало накоплению молекулярного кислорода в атмосфере (биогенным путем) - около 3,5 млрд. лет назад.

4. Началом этого этапа можно считать появление первых клеток, содержащих ядро - эукариотных клеток, что значительно повысило их жизнеспособность и сделало возможным зарождение и развитие простейших их колониальных объединений - первых многоклеточных растительных организмов - метафитов - 2 - 1 млдр. лет назад.

Именно на этом этапе возникает один из парадоксов истории - противоречие между перспективным развитием кислорода для жизни и его губительным действием на древнейшие простейшие организмы, которые по своей природе были анаэробными, т. е. могли жить только в бескислородной среде первичной атмосферы. Речь идет о том, что когда содержание кислорода в атмосфере достигло 1 % от его концентрации в современной атмосфере возник механизм дыхания и появились необходимые для этого ферменты. Дыхание дало жизни огромные энергетические выгоды, поскольку при реализации механизма дыхания энергетический результат, выраженный в калориях, в 10 раз больше, чем при реализации процесса ферментации (эффект Пастера).

В конце 4 этапа начинается великий перелом в эволюции - начало разветвления жизни на:

- бактерии и синезеленые водоросли;

- растения;

- животных.

Этому процессу способствовало:

а) увеличение массы первичной гидросферы и, как следствие, количества лагун с зоной приливов;

б) замедление вращения Земли под действием приливов и отливов, что улучшило «тепловые» и «световые» условия развития организмов ( увеличение продолжительности суток на 20 сек. за 1 млн лет; уменьшение числа суток в году с 424 суток 600 млн лет назад до 365 суток сейчас);

в) изменение химического состава воды в океанах (минерализация, увеличение содержания газов и т. п.);

г) увеличение содержания кислорода в атмосфере и гидросфере;

д) увеличение жизнеспособности организмов за счет появления жесткого скелета и оболочки и т. п.