2. Основные этапы возникновения жизни на Земле.

По современным представлениям в истории жизни на Земле выделяют следующие этапы:

- Образование из неорганических соединений сначала моно, а затем полимерных соединений (сахаров, аминокислот и других ,образовавших т.н. «первичный бульон»;

-образование ( из аминокислот) нуклеиновых кислот и первичных белков;

-образование «коацерватов» предшественников клеточных организмов;

Этим закончилась «химическая эволюция» и началась – биотическая эволюция. Ее важнейшим начальным событием стало создание генетического кода, обеспечивающего воспроизведение себе подобных и наследование последующими поколениями свойств своиств предыдущих.

Первые живые организмы были гетеротрофами ,потребляющими органику «первичного бульона». Позднее преимущество получили организмы, которые приобрели способность синтезировать органические вещества и неорганически используя сначала энергию химических процессов, а затем энергию солнечного света ( фотосинтез) , что завершилось около 2,0 млрд. л.н.

Период от хемосинтеза к фотосинтезу называют «великим революционным переворотом» , «кислородной революцией», с которой связан переход от прокариот к аукариотам и начало накопления 02 , что со временем привело к формированию озонового экрана и гибели большинства анаэробов.

Эволюция эуариот была связана с их разделением на растительные и животные организмы, что произошло в протерозойскую эру, когда мир был заселен одноклеточными организмами.

Следующим важнейшим этапом в развитии жизни стало возникновение примерно 200,0 млн.л.н. полового размножения , резко ускорившего эволюцию ,позволяя быстрее и эффективнее адаптироваться организмам к изменениям окружающей среды.

- Примерно 700,0-800,0 млн.л.н. появились многоклеточные организмы с дифференцированным телом, развитыми тканями и органами выполняющие определенные функции. Все это привело к тому, что к началу палеозойской эры растения были представлены прикрепленными ко дну зелеными и бурыми водорослями , а в толще воды обитали золотистые, красные и другие водоросли. Первые многоклеточные животные были представлены губками и кишечнополостными ,а в кембрийском периоде палеозойской эры в морях существовали почти все основные типы животных, которые в последствии лишь специализировались и совершенствовались.

Важнейшей вехой в истории жизни на земле стало появление около 500,0 млн.л.н. первых позвоночных,- бесчелюстных рыбообразных существ, которые впоследствии сменились челюсторотыми –хрящевыми ( акулы, скаты) и костными ( двоякодышащими, кистеперыми и др.) рыбами.

Около 400,0 млн.л.н.- в девонском периоде кистеперые рыбы дали начало первичным земноводным стегоцефалам ,эволюция которых привела к формированию сухопутных позвоночных животных. В это время сформировалась и другая прогрессивная группа животных – насекомые.

Исключительным событием в эволюции растений и животных стал их выход на сушу. Первыми наземными растениями были псилофиты (промежуточные формы между водорослями и сосудистыми растениями ,положившие начало озеленению Земли в силурийское время ( около 400, млн. л.н.). Первые наземные позвоночные амфибии –стегоцефалы появились 350,0-400,0 млн.л.н. в девонское время ,но активное освоение земной суши позвоночными началось позднее в карбоне ( 280,0- 350,0 млн.л.н.); в это же время появились и летающие насекомые.

Последующая эволюция растений сопровождалась усилением дифференциации тела ( на корень, стебель, лист) совершенствованием всех тканей ,органов размножения, специализацией опыления и распространения семян , улучшение их защиты дополнительными оболочками и другими приспособлениями. Уже в половом периоде мезозойской эры это привело к формированию покрытосемянных растений ,которые в современную кайнозойскую эру достигли расцвета .(насчитывается до 500,0 тыс.видов), а их травянистые и древесно –кустарниковые формы образуют многочисленные сообщества разного ранга.

Пути эволюции позвоночных животных связаны в основном с рептилиями, которые оказались наиболее перспективными формами. В юрском периоде от одной из ветвей рептилий возникают птицы, а от каких-то примитивных форм еще в перми обособилась ветвь, приведшая к возникновению в нериасовое время млекопитающих , эволюция которых завершилась формированием человека.

Свойства и уровни организации живых существ.

Возникнув в виде простейших форм, жизнь в своем развитии закономерно порождала существа со все более сложным строением тела, совершенными функциями и повышенной независимостью от окружающей среды. Предполагается ,что в настоящее время на Земле обитает до 80,0-100,0 млн. видов организмов. Однако, несмотря на такое разнообразие всем живым существам свойственен ряд общих признаков в организации и жизнедеятельности и прежде всего единство их химического состава. Так, 99,9% масса живых организмов образуют 14 элементов (в т.ч. макробиогены О2,СО2,Н2,N2,Са,Р), которые составляют 98% массы неживой природы Земли.

Кроме того ,все живые организмы представляют собой:

-совокупность сложных биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты и др.);

- открытие системы, которые не могут существовать без постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой;

- устойчивые высокоорганизованные упорядоченные системы, способные противостоять действию второго закона термодинамики – т.е. увеличению энтропии;

- дискретные формы, состоящие из отдельных изолированных ,но тесно связанных между собой частей, образующих структурно- функциональное единство;

- самовоспроизводящиеся системы по генетической программе, заложенной в ДНК клеток;

- самоуправляющиеся, саморегулирующиеся и самоорганизующиеся системы, обеспечивающие внутренний гомеостаз и адаптацию к постоянно изменяющимся условиям среды;

- динамические системы активно воспринимающие и преобразующие информацию с целью самосохранения ;

Наряду с этим:

- все живые организмы способны к росту и развитию

- все живым организмам свойственна ритмичность функции.

Несколько прообразы этих признаков известны и в неорганическом мире ,но в совокупности и связи они характерны лишь для живых организмов.

Все живые организмы обладают также определенными признаками структурной организации , в которой выделяют до 10 уровней ,важнейшими из которых являются:

- молекулярно - генетический;

- клеточный;

- организменный (онтогенетический);

- популяционно – видовой;

- экосистемный или биогеоценотический;

- биосферный, обеспечивающий круговорот веществ и движение потоков энергии.

История систематизации живых организмов. Концепции видообразования.

Первую попытку систематизации животных и растений еще в древнем мире предприняли Аристотель Теофраст. Однако начала научной терминологии , принципы классификации растений и животных и их первые научные системы были разработаны лишь в эпоху Возрождения (И.Бок, Л.Фукс, Баугин, Юнг, Рей). Вместе с тем вершиной классификации этого периода стала «Система природы» К.Линнея (1735-1758), в которой он используя бинарную номенклатуру (Баугин, Рей) и стандартизированную методику описал 7,5 тыс. видов растений и 4,0 тыс. видов животных. На основе этой и других работ эпохи были разработаны схемы родственных отношений между организмами:

- лестница существ- Г.Лейбница;

- родословного древа- Л.С.Палласа (1766)

- параллельных рядов – В.Азгира (1786)

- генеалогическая таблица животного мира Ж.Б.Ламарка

Позднее трудами Ж.Сент-Иллера и Ж.Кловье (1809) были заложены основы «учения о типах» ,-типологического направления ,которое доминировало на протяжении ряда последующих десятилетий.

После выхода работы Ч.Дарвина «Происхождение видов»…(1859) началась разработка филогенетического направления в систематике ,сторонники которого высшую систематическую категорию «тип»понимали как группу родственных организмов, дивиргентно развившихся из одной первичной формы.

К концу 19 века закончился период бурного открытия и описания новых видов и систематики начали совершенствовать существующие системы. Наибольшее признание в это время получили системы животного мира Э.Геккеля (1896) и Ланкастера (1891), и высших растений А.Эйхлера (1883), А.Энгельра, Г.Галлира и Н.Бесеи,которые господствовали и в начале 20 века.

В первой половине 20 века в развитии систематики важную роль сыграло применение новых биохимического, молекулярно- биологических, количественных и других методов и разработка теоритических вопросов систематики («Учение о виде растений» В.Л.Комаров); началась разработка «политической концепции вида» (А.П.Семенов,Тян-Шанский,1910; Н.И.Вавилов и др.). К седине 20 века большинством систематиков вид был признан политическим и стал рассматриваться как совокупность ряда популяции.

Открытие и изучение видв-двойников привело к формированию «синтетической теории видообразования» и концепции многомерного вида (как группы фактически или потенциально скрещивающихся популяции). С 1950-х годов в качестве систематических признаков стали применять морфологию хромосом, набор специфических белков и другие признаки, что позволили четче разграничивать виды и анализировать их происхождение. Этому ,отчасти, способствовало и успешное развитие номенклатуры ,что привело к разработке «Международных кодексов…(1958) на основе требований которых, сейчас ведется описание новых видов ,других таксонов, разрабатывается система. С 1950-х годов развивается и филогенетическая систематика (кладистика по В.Геннингу), ранг таксонов в которой определяется числом дивергенции признаков.