Возникновение жизни в географической оболочке

Появлению живых организмов на безжизненной планете должно предшествовать несколько условий: а) образование магнитосферы, которая является следствием уплотнения внутреннего вещества на достаточно большой планете; это могло случиться тогда, когда масса Земли при­близилась к современной; б) появление атмосферы; в) появление воды и гидро­сферы, а она может существовать только под прикрытием плотной атмосферы. После появления атмосферы, гидросферы и магнитосферы при­рода земной поверхности перешла в новую стадию – стала геогра­фической средой появления жизни и развития биосферы.

Жизнь существовала уже в архее (4 – 3,5 млрд. лет назад). Данные палеонтологических исследований позволяют предполагать, что примитивнейшие организмы сформировались из белковых структур в конце раннего архея, т. е. около 3 млрд. лет назад. Первые одноклеточные организмы, способ­ные к фотосинтезу, возникли около 2,7 млрд. лет назад, а пер­вые многоклеточные животные – не менее чем на 1 – 1,5 млрд. лет позже.

В условиях отсутствия озонового экрана местами разви­тия жизни могли стать прибрежные части морей и внутрен­ние водоемы, на дно которых проникал солнечный свет, так как вода задерживала ультрафиолетовое излучение. Сложные органические соединения могли по­пасть в гидросферу из древней атмосферы, где образовывались под воздей­ствием ультрафиолетовой радиации и электрических разрядов. Из этих соединений возникали многомолекулярные и «над­молекулярные» системы, взаимодействующие со средой. Эво­люционируя, они приобрели свойства живых организмов: размножение, обмен веществ, рост и т. д. Водная среда не только предохраняла живое от вредного излучения, она облег­чала обмен веществ, была опорой для организмов без оболочек, и организмы очень долго не покидали этой среды. Так как резкие колебания температуры губительны для зарождаю­щейся жизни, она должна была появиться в условиях тепло­го и влажного климата (вероятно, в приэкваториальных широтах).

Длительное время жизнь «размещалась» в географической оболочке пятнами, «пленка жизни» была очень прерывистой. Со временем масса живого вещества быстро увеличивалась, формы жизни становились сложнее и разнообразнее, области ее распространения расширялись, усложнялись взаимосвязи с другими компонентами географической оболочки. Можно пред­полагать, что уже со второй половины де­вона (370 млн. лет назад) масса живого вещества на Земле была близка к совре­менной, хотя, безусловно, не оставалась постоянной.

Широкому и быстрому распространению жизни на Земле способствовали удивительная приспособляемость к среде и поразительные потенциальные возможности размножения. Микроорганизмы обнаружены в промерзающих почвах, они есть в воде, выбрасываемой исландскими гейзерами при темпе­ратуре + 93° С, они переносят концентрацию кислот, соот­ветствующую 5 – 10%-ному раствору серной кислоты, и существуют в сильно щелочной среде (рН 11 – 12). Их нашли в реактивных теплоносителях атомных реакторов при радио­активности несколько рентген и температуре выше + 300° С.

Организмы очень быстро размножаются. В. И. Вернадский приводит данные о времени, в течение которого организ­мы могли бы заполнить всю поверхность Земли: холерная бакте­рия за 1,2 суток, комар за 203 суток, муха домашняя за 376 суток, треска за 4 года, крыса за 8 лет. Однако эти потенциальные возмож­ности никогда не осуществятся из-за сдерживающих факторов.

Плотность жизни в благоприятных условиях очень велика. Например, в 1 г лесной почвы в среднем насчитывают 400 млн. бактерий, 2 млн. грибов, 1 млн. водорослей и 10 тыс. простейших. В планктоне 1 л океанической воды находится до 500 тыс. организмов.

Разнообразие современных форм жизни на Земле огром­но: насчитывается свыше миллиона различных видов. Максимум видового разнообразия дикой растительности и животного мира явно тяготеет к тропикам. Тропики и субтропики представляют оптимум условий для развертывания видообразовательного процесса. Особенно это наглядно можно видеть в Северной Америке, где южная Мексика и Центральная Америка, занимая относительно ничтожную площадь, включают больше видов растений, чем весь необъятный простор Канады, Аляски и соединенных Штатов.

Структура биосферы

На нынешней стадии развития Земли материковая и океанская части биосферы различны. В биомассе суши абсолютно преобладает вещество растений, главным образом древесных: на фитомассу приходится 97 – 98%, на зоомассу 1 – 3%. Естественная фитомасса суши до активного воздействия человека составляла 6,25 • 10¹² т (для сравнения – масса атмосферы 5 • 10¹⁵ т, гидросферы 1,4 • 10¹⁸ т, земной коры 3 • 10¹⁹ т). В настоящее время под воздействием хозяйственной деятельности людей фитомасса сократилась примерно на 25%, т. е. составляет около 1,88 • 10¹² т сухого вещества.

Структура живого вещества Мирового океана характеризуется тем, что масса животных превышает массу растений, среди последних преобладает фитопланктон. Суммарная масса животных и бактерий Мирового океана близка к 4,5 • 10⁹ т, масса растений – 3,5 • 10⁹ т. В океане почти нет высших растений, так как площадь литорали, на которой растут прикрепленные ко дну рас­тения, составляет всего 2% от общей площади дна океана. Основу жизни в океане составляют микроскопические водоросли фито­планктона и микроскопические травоядные организмы зоопланк­тона. Те и другие в воде крайне рассеяны, концентрация жизни в сотни тысяч раз меньше, чем на суше.

Таким образом, живая масса планеты преимущественно растительная.