شروط نشوء الحياة على الأرض. ظروف المعيشة على الأرض. أشكال الحياة من النباتات
من الصعب تحديد عدد مئات الملايين من السنين بالضبط شروط ظهور الحياة على الأرض- ظهر رطوبةيعرف درجات حرارة مستقرةو مركبات الكربون الأولية، والتي كانت بمثابة أساس الخلق أجسام بروتينيةمع خاصية جديدة - التبادل الذاتي.
تطور المادة على الأرض
من الواضح تمامًا أن ظهور مثل هذه الخاصية الرائعة للمادة ، التي غيرت كوكبنا ، قد سبقته فترة طويلة جدًا تطورهذه الأمر على الأرض.إذا أردنا أن نفهم كيف نشأت حياتنا ، يجب أن نتتبع تاريخ تطور المادة.الأكاديمي A.I. Oparin تطور المادة على الأرض.
تطور المادة من المادة غير الحية إلى المادة الحية
كما تعلم ، يمكن للحياة الحديثة أن تتطور وتتواجد ضمن حدود درجة حرارة ضيقة إلى حد ما. الطحالب القطبية معروفة ثلج احمرقادرة على النمو حتى عند 30 درجة تحت الصفر ، و طحالب الينابيع الساخنةالموجودة عند 70-90 درجة. يجب اعتبار درجات الحرارة هذه كحدود درجة حرارة محتملة للظروف التي يمكن أن تنشأ فيها الحياة. كما بردت قشرة الأرض على كوكبنا ، مختلفة مركبات كيميائية... تساعد الكيمياء التركيبية في معرفة الظروف اللازمة لظهور الحياة على الأرض. التقدم في الكيمياء يدعم بشكل كامل الخطوة المقترحة تطور المادة من مادة غير حية إلى مادة حية... على سبيل المثال ، حصل الكيميائي الروسي الشهير A.M Butlerov في عام 1861 ، على مادة سكر ، التي جمعت بين الفورمالين (مادة سامة تحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين) مع محلول مائي من الجير. في وقت لاحق ، تم الحصول على الدهون بشكل مصطنع. وكان الأكاديمي أ.ن.باخ أول من صنع مواد قريبة من أبسط البروتينات.فرضيات حول أصل الحياة على الأرض
في القرن التاسع عشر ، كانت هناك عدة فرضيات حول أصل الحياة على الأرض. ظهر البعض منهم على أنه علمي وكان من المفترض أن يكون قائماً على إنجازات الفيزياء والكيمياء.- انتشرت الفرضيات على نطاق واسع وفقًا لفكرة أن الحياة على الأرض تطورت من أجنة مهملة تم نقلها إلى الأرض من الفضاء العالمي. يُزعم أن ناقلات الحياة كانت نيازكًا ، أي أجرام سماوية تسقط على الأرض.
- في وقت لاحق ، عندما أثبت الفيزيائي الروسي الشهير ليبيديف وجود ضغط خفيف ، نشأت فرضية حول إمكانية نقل أجنة الحياة من كوكب إلى كوكب بواسطة أشعة الضوء.
- لم تأت الحياة إلينا من مكان ما من الفضاء العالمي ، لكنها نشأت هنا ، على الأرض ، كمرحلة جديدة في تطور المادة. أعطت المادة في ظروف كوكب بارد المزيد والمزيد من المركبات الكيميائية المعقدة. نتيجة للتطور المطول للمادة ، نشأ أعلى أشكالها - مادة بروتينية ذات خاصية جديدة للتجديد الذاتي. لذا فإن شرح كيفية نشأة الحياة هو شرح كيفية نشوء البروتين.
نظرية أصل الأجسام البروتينية
الأكثر شهرة نظرية أصل الأجسام البروتينيةتم تطويره بواسطة عالم أكاديمي أ. أوبارين... لسنوات عديدة كان منخرطًا في دراسة الأسئلة حول العمليات التي تحدث على الأرض ، ونتيجة لذلك نشأت الحياة من مادة غير حية. أوبارين يرسم انتباه خاصعلى الظروف التي ساهمت في ظهور المادة الحية ، ومنها - الكائنات الحية. تم تبريده تدريجيًا ، لكن الحرارة الداخلية للكوكب ، (المزيد :) ، تجلت بشكل ملحوظ لفترة طويلة: تم تسخين مياه المحيطات ليس فقط بواسطة الشمس ، ولكن أيضًا تم تسخينها من الأسفل.
مياه المحيطات. في ذلك الوقت كان للأرض مظهر غير جذاب (المزيد :). في المحيط الشاسع ولكن الضحل ، برزت منحدرات حجرية في الأماكن مثل نتوءات حادة. كان لا يزال هناك القليل من الصخور الرسوبية ، وكانت القارات الأولى ذات زوايا غير متساوية. كان للغلاف الجوي تركيبة مختلفة تمامًا عن الآن. لم يكن فيه أي أكسجين غازي تقريبًا (كان مرتبطًا بمركبات الأكسجين) ، ولكن كان هناك الكثير من بخار الماء والمواد مثل الأمونيا والسيانوجين وغيرها. مما لا شك فيه أن مياه المحيطات كانت أيضًا مشبعة بهذه المواد. وهكذا ، تم خلق الظروف لظهور العديد من مركبات الكربون تدريجياً - المواد العضوية المعقدة... نشأ العدد الأكبر منهم ، بالطبع ، في المسطحات المائية ، لأن الماء كان دائمًا وسيطًا نشطًا ومشاركًا في العمليات الكيميائية. كتب الأكاديمي A.I. Oparin: لم تكن الظروف الخارجية التي نشأت في خزانات المحيط البدائي مختلفة كثيرًا عن تلك التي يمكننا إعادة إنتاجها في مختبراتنا. ومن ثم ، فمن الواضح أنه في أي نقطة في المحيط في ذلك الوقت ، في أي بحيرة وبركة تجفيف ، كان يجب أن تتشكل نفس المواد العضوية المعقدة التي تم الحصول عليها في قارورة بتليروف ، في زجاج باخ وتجارب أخرى مماثلة.بالتتابع ، خطوة بخطوة ، يتتبع أوبارين المسار المحتمل لتطور المادة الجامدة وتحويلها أولاً إلى أبسط المواد العضوية ، والتي تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين، ثم البروتينات المعقدة ، وأخيرًا إلى البروتينات المعقدة أجسام بروتينية حية... حدثت كل هذه التحولات الكيميائية في بيئة طبيعية لتطور كوكبنا. من الصعب تحديد الشكل الأصلي للحياة على الأرض والمدة التي استغرقتها لتهيئة الظروف لظهور الحياة على الأرض ، بحيث تتخذ أشكالًا أكثر تنظيماً. افتراضات علمية مبنية على دراسة كيميائية و الخصائص الفيزيائيةالمواد بناءً على البيانات الفلكية حول العمليات التي تحدث أثناء
لكي تنشأ الحياة ، كان لا بد من تلبية ثلاثة شروط. أولاً ، كان لابد من تكوين مجموعات من الجزيئات القادرة على التكاثر الذاتي. ثانيًا ، يجب أن يكون لنسخ هذه المجمعات الجزيئية تقلبات ، بحيث يمكن لبعضها استخدام الموارد بشكل أكثر كفاءة وأكثر نجاحًا في تحمل تأثير البيئة أكثر من غيرها. ثالثًا ، يجب أن يتم توريث هذا التباين ، مما يسمح لبعض الأشكال بالزيادة عدديًا الظروف المواتيةالأربعاء. لم يحدث أصل الحياة من تلقاء نفسه ، بل تم تحقيقه بسبب ظروف خارجية معينة سادت في ذلك الوقت. يرتبط الشرط الرئيسي لظهور الحياة بكتلة كوكبنا وحجمه. لقد ثبت أنه إذا كانت كتلة كوكب ما أكبر من 1/20 من كتلة الشمس ، فإن التفاعلات النووية الشديدة تبدأ عليه. كان الشرط المهم التالي لظهور الحياة هو وجود الماء ، فقيمة الماء للحياة استثنائية. ويرجع ذلك إلى خصائصه الحرارية المحددة: السعة الحرارية الهائلة ، والتوصيل الحراري الضعيف ، والتمدد أثناء التجميد ، والخصائص الجيدة كمذيب ، وما إلى ذلك ، والعنصر الثالث هو الكربون ، الذي كان موجودًا على الأرض على شكل جرافيت وكربيدات. تتشكل الهيدروكربونات من الكربيدات أثناء تفاعلها مع الماء. الشرط الرابع هو الطاقة الخارجية. كانت هذه الطاقة على سطح الأرض متاحة في عدة أشكال: الطاقة المشعة للشمس ، ولا سيما الأشعة فوق البنفسجية ، والتفريغ الكهربائي في الغلاف الجوي ، وطاقة التحلل الذري للمواد المشعة الطبيعية. وعندما ظهرت مواد مثل البروتينات على الأرض ، بدأت مرحلة جديدة في
تطور المادة - الانتقال من المركبات العضوية إلى الكائنات الحية.
في البداية ، كانت المادة العضوية في شكل البحار والمحيطات
حلول. لم يكن لديهم أي هيكل ، أي هيكل. ولكن
عندما تختلط هذه المركبات العضوية مع بعضها البعض ، من
تم عزل المحاليل والتكوينات الجيلاتينية شبه السائلة الخاصة -
يتلاحم. تتركز جميع المواد البروتينية في المحلول فيها.
مواد. على الرغم من أن القطرات المتساقطة كانت سائلة ، إلا أنها كانت تحتوي على شيء معين
الهيكل الداخلي. لم يتم تحديد جزيئات المادة فيها
بشكل عشوائي ، كما في الحل ، ولكن بنمط معين. في
نشأت بدايات التنظيم ، ومع ذلك ، لا تزال شديدة جدا
بدائي وغير مستقر. بالنسبة للقطيرة نفسها ، كان لدى هذه المنظمة
أهمية عظيمة. أي قطيرة متقاربة كانت قادرة على الالتقاط من
المحلول الذي تطفو فيه بعض المواد. هم كيميائيا
تعلق بمواد القطرة نفسها. وهكذا كان يتدفق
عملية الخلق والنمو. ولكن في أي قطرة مع الخلق
الاضمحلال موجود أيضا. واحدة أو أخرى من هذه العمليات ، اعتمادًا على
بدأ التكوين والهيكل الداخلي للقطيرة يسود. نتيجة لذلك ، في مكان ما من المحيط الأساسي مختلطة
تم تشكيل محاليل من مواد شبيهة بالبروتين وقطرات متقاربة. أنهم
لم تسبح فيه ماء نظيف، ولكن في محلول من مواد مختلفة. قطرات الرذاذ
هذه المواد ونمت على حسابها. معدل نمو الفرد
لم تكن القطرات هي نفسها. كان يعتمد على الهيكل الداخلي لكل من
معهم. إذا سادت عمليات التحلل في القطرة ، فإنها تتفكك.
انتقلت المواد التي يتكون منها إلى محلول وتم امتصاصها من قبل الآخرين
قطرات الرذاذ. لفترة أطول أو أقل ، كانت تلك القطرات فقط موجودة فيها
التي سادت عمليات الخلق على عمليات الاضمحلال. وهكذا ، فإن جميع أشكال التنظيم التي تحدث بشكل عشوائي من تلقاء نفسها
انسحبوا من عملية التطور الإضافي للمادة. لا يمكن أن تنمو كل قطرة منفردة بشكل لا نهائي ككتلة واحدة مستمرة - تتفكك إلى قطرات ابنة. لكن كل قطرة في نفس الوقت كانت مختلفة نوعًا ما عن الأخرى ، وبعد أن انفصلت ونمت وتغيرت من تلقاء نفسها. في الجيل الجديد ، ماتت جميع القطرات سيئة التنظيم ، وشاركت القطرات الأكثر كمالًا في مزيد من التطور.
موضوع. لذلك في عملية نشوء الحياة ، حدث الانتقاء الطبيعي.
قطرات متماسكة. تسارع نمو الكواكب تدريجياً. علاوة على ذلك ، علمية
تؤكد البيانات أن الحياة لم تنشأ في المحيط المفتوح ، ولكن في الجرف
منطقة البحر أو في البحيرات ، حيث كانت هناك أفضل الظروف ل
تركيز الجزيئات العضوية وتكوين الجزيئات الضخمة المعقدة
أنظمة. في نهاية المطاف ، أدى تحسين coacervates إلى شكل جديد
وجود المادة - لظهور أبسط الكائنات الحية على الأرض.
بشكل عام ، يتم تنفيذ التنوع الاستثنائي للحياة بالزي الرسمي
الأساس البيوكيميائي: الأحماض النووية والبروتينات والكربوهيدرات والدهون و
العديد من المركبات النادرة مثل الفوسفات. العناصر الكيميائية الرئيسية التي تُبنى منها الحياة
الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور. من الواضح أنها كائنات حية
تستخدم لهيكلها الأبسط والأكثر شيوعًا في
تعود عناصر الكون إلى طبيعة هذه العناصر.
على سبيل المثال ، ذرات الهيدروجين والكربون والأكسجين والنيتروجين صغيرة
الأحجام وتشكيل اتصالات مستقرة مع روابط مزدوجة وثلاثية ،
مما يعززهم التفاعلية... وتشكيل البوليمرات المعقدة ،
التي بدونها يكون ظهور الحياة وتطورها مستحيلًا بشكل عام ، يرتبط به
الخصائص الكيميائية المحددة للكربون. يوجد الكبريت والفوسفور بكميات صغيرة نسبيًا ، لكنها موجودة
دور الحياة مهم بشكل خاص. الخواص الكيميائيةهذه العناصر تعطي
إمكانية تكوين مضاعفات روابط كيميائية... الكبريت هو جزء من
البروتينات والفوسفور - مكوناحماض نووية.
المحيط الحيوي
تشكل مجمل جميع الكائنات الحية القشرة الحية للأرض أو المحيط الحيوي. إنه يغطي الجزء العلويالغلاف الصخري (الغلاف الصلب للأرض) ، والجزء السفلي من الغلاف الجوي (القشرة الغازية) - طبقة التروبوسفير - والغلاف المائي بأكمله (الغلاف المائي).
المحيط الحيوي هو حياة جميع الكائنات الحية المرتبطة بالعمليات الطبيعية. الكائنات الحية هي قوة هائلة تتحول مظهر خارجيالكواكب.
شكلت النباتات الخضراء الغلاف الجوي الحديث للكوكب وحافظت على اتساق تركيبته. تربطنا النباتات بالفضاء ، باستخدام طاقة الشمس في عملية التمثيل الضوئي وتخزينها في شكل طاقة كيميائية من مواد عضوية.
تتكون التربة من المخلفات العضوية بمشاركة الكائنات الحية الدقيقة. الفحم والغازات القابلة للاحتراق والجفت والزيت - كل هذا يتم إنشاؤه بواسطة النباتات والكائنات الحية الأخرى.
عوامل الطبيعة والحياة غير الحية
لتنمية الحياة على كوكبنا ، أنت بحاجة إلى:
- أكسجين
- المياه في الحالة السائلة;
- نشبع؛
- ضوء الشمس؛
- املاح معدنية؛
- نظام درجة حرارة معينة.
الذين يعيشون في مناخات مختلفة
تكيفت الكائنات الحية مع الظروف المناخية المختلفة.
حتى أن بعض البكتيريا تعيش في الماء المستخدم في تبريد المفاعلات النووية. تكيف النباتات متنوع للغاية. النباتات في المناطق القاحلة لها جذور طويلة. تحولت أوراق الصبار إلى أشواك ، وتخزن الماء في الساق. نباتات المناخ المعتدل تلقي أوراقها لفصل الشتاء. نباتات المستنقعات لها أسطح تبخير كبيرة.
ما هو المطلوب لشرح نشأة الحياة من وجهة نظر الفيزياء والكيمياء ، وما هي الشروط اللازمة لظهور الكائنات الحية من الكائنات غير الحية؟ يُعتقد أن هناك أربعة شروط أساسية:
- وجود مواد كيميائية معينة ،
- توافر مصدر للطاقة ،
- غياب الأكسجين الغازي О 2 ،
- وقت طويل.
من المواد الكيميائية الضرورية ، الماء وفير على الأرض ، والمركبات غير العضوية موجودة في الصخور ، في المنتجات الغازية للانفجارات البركانية وفي الغلاف الجوي. تم توفير الطاقة اللازمة دائمًا أولاً وقبل كل شيء عن طريق الشمس والأشعة فوق البنفسجية وأنواع أخرى من الإشعاع ، ثم الحرارة من البراكين والحمم البركانية الساخنة والسخانات ومن التحلل الإشعاعي لعناصر صخور الأرض والبرق.
يُعتقد أن الحياة يمكن أن تنشأ عندما لا يحتوي الغلاف الجوي للأرض على الأكسجين. الحقيقة هي أن الأكسجين ، الذي يتفاعل مع المواد العضوية ، يدمرها ويؤكسدها ويحرمها من تلك الخصائص التي تجعلها مفيدة لأنظمة ما قبل علم الأحياء. لذلك ، إذا تفاعلت الجزيئات العضوية على الأرض المبكرة مع O 2 ، فلن تكون موجودة لفترة طويلة ، مما يعيق التطور الكيميائي ، أي
لن تشكل هياكل أكثر تعقيدًا. يعد وجود الأكسجين الجوي أحد أسباب استحالة التوليد التلقائي للحياة من المواد العضوية في عصرنا. هذا ، لظهور الحياة ، ليس مؤكسد ، ولكن جو مختزل مطلوب.
من المعروف من البيانات الجيولوجية أن أقدم صخور الأرض تكونت في وقت لم يكن غلافه الجوي يحتوي على O 2 ، ولكن في وقت الأصل المفترض للحياة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأمونيا والنيتروجين. في صخور الأرض القديمة ، يوجد الحديد في الشكل المختزل ثنائي التكافؤ Fe 2+ ، وفي الصخور الأصغر - في ثلاثي التكافؤ Fe 3+ ، g.u. في المؤكسد ، مما أدى إلى تكوين H 2 ، O ، CH 4 ، NH 3 ، HCN ، ثم CO ، CO 2 ، مما يخلق جوًا مختزلًا. الغلاف الجوي للكواكب الأخرى ، أكبر الكواكب في النظام الشمسي ، كوكب المشتري وزحل ، وفقًا للبيانات الحديثة ، يتكون أساسًا من الهيدروجين الغازي والمعدني والهيليوم. في الوقت نفسه ، لم تستطع الأرض الاحتفاظ بالهيدروجين الخفيف ، فقد انتشر في الفضاء ، تمامًا مثل الهيدروجين الذي تم الحصول عليه أثناء تحلل الأمونيا NH 3 تحت تأثير الإشعاع الشمسي.
يمكن أن تستمر التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تكوين مواد جديدة سرعات مختلفة... استغرقت هذه التحولات في الغلاف الجوي البدائي للأرض ملايين السنين. ومع ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار الوقت المقدر لتكوين الأرض بـ 4.6 مليار سنة ، تظهر الحسابات البسيطة أنه حتى لو كان احتمال حدوث حدث يعتمد عليه ظهور أبسط أشكال الحياة مرة واحدة على الأقل هو 0.001 ، ثم في 10000 سنوات سيحدث ذلك بالتأكيد. لذلك ، بغض النظر عن مدى احتمال ظهور الأنظمة الحية ، فقد كان هناك الكثير من الوقت لهذا الأمر الذي أصبح في الواقع أمرًا لا مفر منه. على سبيل المثال ، تم العثور على أول بقايا معروفة للخلايا بدائية النواة في الصخور التي تشكلت فقط (!) بعد 1.1 مليار سنة من تكوين الأرض.
السابق 12345678910111213141516 التالي
شاهد المزيد:
شروط وجود الحياة البيولوجية على الأرض.
الفصل 3. الأرض - مهد البشرية
بحسب الفيزيائي الأمريكي الحائز على جائزة جائزة نوبلفي عام 1979 بواسطة ستيفن واينبرغ ، "الآن العلم الذي قتل الله هو إعادة الإيمان به. عثر الفيزيائيون على العلامات التي تشير إلى أن الكون مصمم خصيصًا لوجود الحياة والوعي ".
لقد خُلقت الأرض بطريقة تجعل الظروف الموجودة عليها مواتية لحياة الإنسان.
في العلوم الروسية ، وفقًا لإرادة ف. Vernadsky ، تم الانتهاء من دورة طويلة الأجل من دراسات فريدة لقياس الشمسي. وجد أنه لوحظ على الأرض العمليات الحيويةتتدفق فقط في الموطن البشري - الطبقة الحدودية الرفيعة بين الفضاء البارد والأمعاء الساخنة العدوانية كيميائيًا للأرض ، والأفكار الحقيقية حول أي منها العلم الحديثحتى عام 1991 كانوا غائبين. لا يمكن أن يكون من قبيل الصدفة أن ظروف هذا الموطن ، المثالية للنظم الحيوية ، قد تم الحفاظ عليها لملايين السنين. تم تشكيل كوكبنا بتأنٍ ومدروس. وهذا ما تؤكده الحقائق العديدة التي جمعها الكاتب والفيلسوف فيكتور نيوكتيلين في كتابه "ملكي صادق". أحكم لنفسك.
بالنسبة للأرض وسكانها ، تعتبر الشمس مصدرًا للضوء والحرارة والطاقة الحيوية. الأرض ليست مصادفة ، لكنها تقع بشكل خاص من الشمس على مسافة حوالي 150 مليون كيلومتر. على هذه المسافة يتم تنفيذ الإمداد المثالي للأرض بالطاقة التي توفر الحياة. إذا كانت الأرض أقرب قليلاً إلى الشمس ، فستكون مثل مقلاة ساخنة ، وإذا كانت أبعد قليلاً ، فستكون مغطاة بقشرة من الجليد.
تدور الأرض حول الشمس بسرعة حوالي 107 آلاف كيلومتر في الساعة. هذه السرعة هي التي تجعل الأرض على مسافة مناسبة من الشمس.
الغلاف الجوي للأرض ، الذي ينقل الحرارة الشمسية عبر نفسه إلى الأرض ، يسخن ويلف الأرض في نوع ما بطانية دافئةمن الغازات ، وعزلها عن الفضاء البارد. علاوة على ذلك ، نظرًا لتكوينه الخاص ، فإن الغلاف الجوي يسخن الأرض ، لكنه لا يسخن. إنه لا يخلق انسدادًا لا لزوم له ، مما يؤدي إلى قتل جميع الكائنات الحية.
يتم وضع الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. يوفر الحياة. ومع ذلك ، فإن الأكسجين النقي هو "سم" ، وهو معجل للعمليات الكيميائية التي تقود جميع الكائنات الحية إلى الموت المبكر. بالإضافة إلى ذلك ، يدعم الأكسجين الاحتراق ، وإذا كان هناك الكثير من الأكسجين ، فستكون الأرض بأكملها مغطاة بالكامل بحرائق متواصلة ومدمرة بالكامل. لجعل "القاتل" إكسيرًا حيويًا ، يضاف النيتروجين إلى الأكسجين. الأكسجين في الغلاف الجوي 21٪ ، نيتروجين - 78٪. في هذا الخليط يفقد الأكسجين صفاته السلبية ويكتسب القدرة على تعظيم خصائصه الإيجابية …… ..
لا تستطيع النباتات العيش بدون ثاني أكسيد الكربون. يستقلبونه ويطلقون الأكسجين. لذلك ، يتم وضع هذا الغاز أيضًا في الغلاف الجوي. من ناحية أخرى ، يتنفس البشر والحيوانات الأكسجين وينبعثون منها ثاني أكسيد الكربون. سيؤدي المحتوى المتزايد من ثاني أكسيد الكربون إلى اختناق البشر والحيوانات ، وقد يؤدي انخفاض المحتوى إلى موت النباتات. في جو من ثاني أكسيد الكربون ، 1٪ هي فقط الكمية المطلوبة لتلبية احتياجات الجميع ، وهي الكمية المثلى للحياة …….
تحمي طبقة الأوزون الكائنات الحية على الأرض من الآثار الضارة لمكوِّن الموجات القصيرة فوق البنفسجية لإشعاع الشمس ، مما يعني أنها تحمي أيضًا الحياة …….
لا يوجد شيء مثل الماء على الأرض ، ويأخذ المرء انطباعًا بأنه جوهر فريد ، ابتكره الخالق خصيصًا للعالم المادي …….
يتجلى تفرد الماء في حقيقة أنه المادة الوحيدة على الكوكب التي تحدث بشكل طبيعي في جميع حالات التجمع الثلاث (في شكل بخار ، سائل ، جليد).
في الواقع ، الماء لا يخضع للقوانين الفيزيائية ، وإذا أطاع ، فستصبح الحياة على الأرض مستحيلة. في الواقع ، أي مادة تتقلص عند التبريد ، بينما يتمدد الماء. الجليد ، كما تعلم ، يطفو على سطحه ، ولا يغوص في القاع كما هو متوقع لمادة في الطور الصلب. إذا غرق الجليد في القاع ، ستتجمد الخزانات من خلال أعماقها بالكامل ، وستدمر الحياة فيها.
تدور الأرض باستمرار ، كل 24 ساعة ، حول محورها - هكذا يتغير النهار والليل ، النور والظلام. مع مرور الوقت ، يتزامن هذا مع دورة النوم واليقظة للكائنات الحية. إنه يتزامن ولا يحدد هذه الدورة. وفقًا لآخر الدراسات ، يكمن الكائن البيولوجي في النوم ويستيقظ بعد الراحة وفقًا لساعة تعمل بشكل مستقل ، مبنية في مكان ما بداخلها.
أجرى العلماء تجربة ممتعة مع متطوعين. تم وضع الأشخاص قيد الدراسة على عمق 400 متر تحت الأرض ، في كهف الماموث الواقع في ولاية كنتاكي (الولايات المتحدة الأمريكية) ، حتى لا يتأثروا ليس فقط بالتغيرات في إضاءة السماء ، ولكن أيضًا بالتغيرات في إضاءة السماء. الظواهر الجيوفيزيائية الأخرى المصاحبة لتغيرات النهار والليل. تم إنشاء إضاءة مستمرة مستمرة للموضوعات …….
أدت نتائج التجربة إلى استنتاجات مثيرة للاهتمام. وهكذا قسم الخالق النهار إلى ليل نهار ، فيكون الظلام فترة راحة تحدث في الجسد ، ويكون النهار فترة نشاط.
يتم ضمان بداية وقت الراحة لجميع الكائنات الحية في وقت واحد من بداية الشفق. صُمم الكرونومتر الداخلي لدينا بطريقة تجعله يدرك سواد الحنك كنقطة انطلاق لانتقال الجسم إلى حالة النوم. الانخفاض في مستوى الإضاءة ، كما كان ، إشارة إلى رفض عام …….
لذلك ، يتم تعديل سرعة دوران الأرض حول محورها لضمان أقصى درجات الراحة لراحتنا العامة ونشاطنا المتزامن ، مما يشير بوضوح إلى أن كل شيء مصنوع من أجل الحياة ، وليس الحياة قد تكيفت مع الظروف الحالية. العالم المادي يخدم الحياة ببساطة. بغض النظر عن اختلاف مدة ضوء النهار عند البشر وعند خط الاستواء ، وفي منطقة الليالي القطبية ، وحتى في المحطات الفضائية ، فإن دورة النوم واليقظة هي نفسها. إذا أردنا التكيف مع دوران الأرض ، وليس معنا ، فإن الدورات البيولوجية المختلفة ستهيمن في أجزاء مختلفة من الكرة الأرضية. وهم نفس الشيء في كل مكان …….
يعبر حوالي 10 آلاف جرم سماوي مدار الأرض بزياراتهم المستمرة إلى النظام الشمسي ، وقد يكلفنا الاصطدام بكل منها حياتنا. لكن لملايين السنين ، لم يحدث شيء مثل هذا على الإطلاق. عندما يكون علماء الرياضيات غاضبين ويقولون إنه وفقًا لأي حسابات لنظرية الاحتمال ، فإن هذا مستحيل (أي ، يجب أن تحدث تصادمات مختلفة بالضرورة) ، ثم يهز علماء الفلك أكتافهم فقط - ويعرف العفريت سبب عدم حدوث الاصطدامات. في الوقت نفسه ، يقولون إنه في كل حالة من حالات التأثير المحتمل (وقد نشأت مثل هذه المواقف بشكل متكرر) ، انحرفت بعض الكواكب عن موقعها ، وبتأثيرات الجاذبية الخاصة بها ، انحرفت مسار المذنبات القاتلة ، أي ، "أوقعهم عن الأنظار" ، ثم عادوا إلى مواقعهم السابقة ... أسباب هذا السلوك غير معروفة للعلم ..... .. ..
نهاية النسخة التمهيدية لجزء من الكتاب
صفحة 1
معرفة العالم 2 الصف الأول الربع
اختبار رقم 1
الغرض: الكشف عن معرفة الطلاب بخصائص الماء والهواء والقدرة على تطبيق المعرفة عمليًا ، لإنشاء أبسط الروابط في الطبيعة الحية وغير الحية.
- الشروط اللازمة لحياة الإنسان:
أ) الماء والغذاء والحرارة
ب) معطف الهواء والضوء والفراء
ج) الماء والغذاء والهواء والضوء والحرارة.
- المساحة المرئية من حولك هي:
أ) الأفق
ب) خط الأفق
ج) العالم المحيط.
- جهاز تحديد جوانب الأفق هو:
مقياس حراره
ب) البوصلة
- الخطة هي:
أ) منظر علوي للكائن
ب) صورة الكائن كما تعودت على رؤيته
ج) المساحة المرئية من حولك.
- خصائص الهواء
أ) شفافة ومرنة وتدعم الاحتراق
ب) مرن ، موصل حراري ضعيف ، يدعم الاحتراق ، عديم الرائحة ، يشغل مساحة معينة ، شفافة
ج) أبيض ، عديم الرائحة ، يحتل مكانًا معينًا.
6. خصائص المياه
أ) سائل عديم الرائحة
ب) عديم اللون ، سائل ، عديم الرائحة
ج) ليس له لون ، ولا رائحة ، ولا شكل محدد ، ولا سائل ،
سائل مذيب.
- الحياة البرية هي:
أ) الشمس والهواء والماء والسحب والحجارة والسماء
ب) النباتات والحيوانات والبشر
ج) كل ما فعلته يد الإنسان.
8. الجوانب الرئيسية للأفق
أ) الشمال والجنوب والغرب والشرق
ب) شمال شرقي ، جنوب غربي ، جنوب شرقي ، شمال غربي
ج) الشمال والجنوب والغرب والشرق والشمال الشرقي والجنوب الغربي ،
الجنوب الشرقي والشمال الغربي.
* إذا ذهب السائح في رحلة إلى الشمال ، فعندئذٍ فيها
الاتجاه سوف يعودون إلى المنزل؟
* كتابة الأمثال والأقوال عن العمل.
معيار التقييم:
"5" - 8 مهام بدون أخطاء
"4" - خطأ واحد
"3" - 2 خطأ
معرفة العالم 2 الصف الثاني الربع
رقم الاختبار 2
الغرض: الكشف عن معرفة الطلاب بالتربة وخصائصها والقدرة على التمييز بين النباتات وتطبيق معرفتهم في الحياة.
1. ما هي التربة؟
أ) طبقة التربة الخصبة فضفاضة ؛
ب) الطبقة السوداء من الأرض التي تنمو عليها النباتات ؛
ج) طبقة فضفاضة خصبة من الأرض تنمو عليها النباتات.
2. الخاصية الرئيسية للتربة:
أ) أسود
ب) تتكون من الطين والرمل والدبال
ج) الخصوبة.
3. أعضاء النبات هي:
أ) الجذر والساق والأوراق والزهور
ب) البذور والفواكه والفروع والأقماع.
ج) الفاكهة والجذر والساق والأوراق والزهور.
4. ما اسم المادة التي تعطي النباتات لونها الأخضر؟
أ) الصباغ
ب) الكلوروفيل
ج) الميلانين
5. حدد الشروط اللازمة للحياة النباتية
أ) الضوء والدفء
ب) الماء والضوء والحرارة والهواء والمغذيات
ج) الهواء والضوء.
6. قدرة كل مصنع على الاحتفاظ بمثل هذا الجيل لنفسه:
أ) التنمية
ب) التكاثر
ج) النضج
7- مجموعات النباتات:
أ) الأشجار والشجيرات والأعشاب
ب) البذور والدرنات والشعيرات
ج) الزهور والأعشاب والتوت
8. الجذر هو:
أ) العضو تحت الأرض للنبات
ب) الجهاز الأرضي للنبات
9. الفواكه هي:
ب) جاف ، كثير العصير
ج) العصير
* ما هو اسم قطع العشب المجفف المخصص لتغذية الحيوانات.
* تعلم من خلال الوصف:
تتدلى أكاليل الأجراس الصغيرة في الربيع بين الأوراق الكبيرة المدببة.
وفي الصيف ، تظهر التوت الأحمر بدلاً من الزهور ، لكن لا تأخذه في فمك - فهو سام. هذه …….
معيار التقييم:
"5" - 9 مهام بدون أخطاء
"4" - خطأ واحد
"3" - 2 خطأ
معرفة العالم 2 الصف الثالث الربع
رقم الاختبار 3
الغرض: الكشف عن المعرفة والمهارات ، لوصف مختصر لمعنى عالم الحيوان على الأرض ، والتمييز بين مفاهيم رأس المال والقانون والعادات.
- تشمل الحيوانات المفترسة:
2... السبات:
دب
يمكنهم العيش لفترة طويلة بدون ماء:
حصان
ب) الجمل
ه) الضفدع
4. تشمل العواشب:
ج) الحصان
5... تشمل الحشرات:
أ) اليعسوب
ب) كاتربيلر
د) سحلية
6. يضع البيض:
أ) الزواحف
ب) الحشرات
ج) البرمائيات
7. تستمر الحياة لأن الحيوانات لديها:
أ) القدرة على الأكل
ب) القدرة على الإنجاب
8. ترتيب الغابة:
ج) تحمل
9- وتعني كلمة "دستور":
جهاز
ج) الرفاه
10- عاصمة جمهورية كازاخستان:
أ) ألماتي
ب) كوستاناي
ج) أستانا
* من هو الوقواق الوقواق (ذكر أم أنثى)؟
* ما هو الحيوان الذي لديه اشبال في الشتاء؟
أ) أربعون
ب) الزرزور
ج) العصفور
د) العندليب
معيار التقييم:
"5" - 10 مهام بدون أخطاء
"4" - خطأ واحد
"3" - 2 خطأ
معرفة العالم 2 الصف الرابع الربع
رقم الاختبار 4
الغرض: الكشف عن المعرفة العامة حول مهن الناس في المجتمع.
- يعطينا الخبز الأبيض:
ب) القمح
2... الذهب الأبيض هو:
ج) القطن
3. قطيع كبير من الغنم يسمى:
4- تشمل المهن الزراعية:
أ) عالم المعادن
ب) عامل منجم
ج) مشغل الآلة
د) مهندس زراعي
5. تنمو الشجيرات في البساتين:
أ) التوت
ب) أرجواني
ج) المنح
د) شجرة التفاح
6. تشمل محاصيل البطيخ ما يلي:
الملفوف
د) الفاصوليا
7- مشروب حليب الإبل:
* ما هو أنحف خيط في الطبيعة؟
* هل يتنفس الشخص عن طريق الجلد؟
* ماذا سيحدث للنحلة بعد أن تلسع الإنسان؟
* اكتب المثل عن الكتاب
معيار التقييم:
"5" - 7 مهام بدون أخطاء
"4" - خطأ واحد
"3" - 2 خطأ
صفحة 1
مهام جولة مدرسية في أولمبياد البيئة
الصف السادس
- أختر التعريف الصحيح... علم البيئة هو:
أ) العلم الذي يدرس الظروف المعيشية للكائنات الحية في بيئتها وعلاقتها ببعضها البعض ؛
ب) علم النبات.
ج) علم الطبيعة.
- ما هي الظروف البيئية الأكثر ضرورة لحياة الكائنات الحية؟
- تم تطوير عقيدة المحيط الحيوي من خلال:
فيرنادسكي
ب) جيم داروين ؛
ج) إي هيجل
- لماذا النباتات في الصحاري لديها وقت لتزدهر وتؤتي ثمارها في 3-4 أسابيع؟
- تنمو النباتات التي تشبه نبات التندرا:
أ) في سهول التلال ؛
ب) في الغابات الجبلية الصنوبرية.
ج) بالقرب من خط الثلج.
- ضع قائمة بالعوامل البيئية اللاأحيائية.
- اختر نباتات ضعيفة من تلقاء نفسها.
أ) البتولا.
ب) الحشيش.
و) العنب.
- في حياة الكائنات الحية ما هو الضوء الأكثر أهمية للحياة؟
- يتم تلقيح التبغ المعطر عن طريق العث.
كيف وجدوها؟
- في أي منطقة طبيعية تخزن النباتات الرطوبة؟
- ما ألوان الطيف الشمسي التي تستخدمها النباتات في عملية التمثيل الضوئي؟
- حدد المفاهيم التالية:
- خصوبة؛
- المحيط الحيوي؛
- موطن.
- البناء الضوئي؛
- العوامل البيئية.
- كيف تثبت وجود هواء في التربة؟
- ضع قائمة بالأنواع الرئيسية للعلاقات بين الكائنات الحية.
- اصنع سلسلة غذائية: نسر ، عشب ، جندب ، ثعابين ، ضفدع.
- خمن اللغز: هناك بساط من العملات الخضراء على الماء.
خذها بعيدًا - ولا يوجد طعام!
ما هذا النبات؟ لمن هذا الطعام؟
- ضع قائمة بالاختلافات الرئيسية بين النباتات والحيوانات وعلاقتها بالبيئة.
- راجع الرسم وحدد تأثير الضوء على نمو النبات.
- ضع قائمة بمجموعات النباتات فيما يتعلق بساعات النهار.
- ضع قائمة بمجموعات النباتات فيما يتعلق بالدفء والبرودة.
الإجابات
- الحرارة والضوء والرطوبة والهواء والأملاح المعدنية والكائنات المجاورة
- هذه هي المدة التي تستغرقها الفترة الرطبة في الصحاري
- الدفء والضوء والرطوبة والهواء
- ب ، د ، هـ ، و
- في الحياة النباتية
- زهور التبغ المعطر أبيض، لذلك يمكن رؤيتها بسهولة في الظلام
- في الصحاري
- الأحمر والأزرق والأرجواني
- الخصوبة هي قدرة التربة على إنتاج المحاصيل
المحيط الحيوي هو غلاف خاص للأرض ، تسكنه كائنات حية
الموطن هو كل ما يحيط بالكائن الحي والذي يتفاعل معه مباشرة
التمثيل الضوئي - التغذية الجوية للنباتات ؛ عملية تكوين المواد العضوية من غير العضوية في خلايا الأوراق في الضوء
العوامل البيئية هي عناصر البيئة أو الظواهر الجوية التي لها تأثير مباشر على الكائن الحي.
- إذا رميت التربة في كوب من الماء ، فبعد فترة ستبدأ فقاعات الهواء في الظهور من التربة
- مفيد للطرفين ، مفيد - محايد ، مفيد - ضار ، ضار للطرفين.
- عشب - جندب - ضفدع - ثعابين - نسر
- الطحلب البطي؛ هو غذاء البط
| اختلافات | النباتات | الحيوانات |
|
تمتص المواد المعدنية من البيئة وتشكل المواد العضوية في عملية التمثيل الضوئي | تتغذى على المواد العضوية الجاهزة |
|
إنهم يتجذرون في التربة ويعيشون بشكل دائم في مكان واحد | يمكن أن تتحرك بنشاط في الفضاء |
|
تنمو كل حياتي | النمو محدود ، ويتوقف معظمهم عن النمو عندما يصلون إلى سن الرشد |
|
لديك العديد من نفس الأعضاء التي يتم تحديثها باستمرار | عدد الأعضاء محدود ومستمر ، ويعمل طوال الحياة دون استبدال |
|
في ظل ظروف مواتية ، يستجيبون بزيادة النمو والتعليم. عدد كبيرالفواكه والبذور. إذا كان غير موات ، يقعون في حالة من الراحة القسرية أو العميقة |
مع سوء التغذية ، يفقدون الوزن ، بالتغذية الجيدة ، يصابون بالسمنة وينجبون المزيد من النسل. يمكنهم إجراء انتقالات طويلة بحثًا عن الطعام. |
|
تشكل المواد السامة والرائحة ، وتنبعث منها مواد متطايرة تقتل البكتيريا ، ولها أشواك | يختبئون ويختبئون ، لديهم تلوين وإبر وأشواك تكيفية وتحذيرية |
- إذا نمت الهندباء في الظل بين العشب الكثيف ، فإن أوراقها طويلة ، وتقع عموديًا تقريبًا ، والسيقان ذات النورات طويلة أيضًا. يبدو أنهم ينجذبون إلى الضوء (1). تنمو الهندباء في مكان جيد الإضاءة بين عشب منخفض في مرج بالقرب من طريق ولها سيقان وأوراق أقصر (2).
- النباتات قصيرة وطويلة النهار ومحايدة.
- مقاومة للحرارة ، محبة للرطوبة ، مقاومة للبرودة ، مقاومة للصقيع ، مقاومة للثلج
لقد شاهدت مؤخرًا برنامجًا عن تفرد كوكبناالتي أصبحت "تربة" مواتية لنشوء الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، تم وضع فرضيات مختلفة حول ما إذا كان ما هي أشكال الحياة الممكنةعلى الكواكب الأخرى. المعلومات شيقة للغاية ، وبالتالي سأوجز بإيجاز جوهر ما تعلمته.
الشروط اللازمة للحياة
ما هي الحياة؟ في الحقيقة ، هو كذلك عملية كيميائية معقدة- التفاعل والتفاعل بين الجزيئات والذرات. لكن ما هو المطلوب لإكمال هذه العملية؟ في الواقع ، هناك 3 شروط فقط:
- مجموعة معينة من العناصر الكيميائية ؛
- طاقة؛
- ماء.
بخصوص الحيوانات البريةبشكل عام ، فإنه يتطور في بيئة فريدة حيث الرئيسي الظروف المعيشيةنكون:
- توافر الغذاء
- درجة الحرارة المثلى
- ماء؛
- هواء.
مزيج من جميع الشروط المذكورة أعلاه وجدت فقط على كوكبنا... على الرغم من العدد الكبير من الكواكب التي تمت دراستها ، إلا أن أيا منها لا يتمتع بمثل هذا التفرد. بالطبع بالنظر إلى النظرية اللانهاية الكون، من المقبول تمامًا افتراض وجود كوكب مثل الأرض في مكان ما. لكن العلم ، أو بالأحرى قدراته في الوقت الحاضر ، لا تسمح بإعطاء إجابة نهائية.
لماذا بدأت الحياة
أصبح هذا ممكنًا بسبب عدد من العوامل المواتية:
- توافر المياه- العنصر الأساسي ؛
- الحجم الأمثل للكوكب- في الواقع ، عامل الجذب المثالي لوجود الغلاف الجوي ؛
- وجود غلاف جوي- يحافظ على التوازن الحراري ، ويحتوي على هواء التنفس ويحمي من الإشعاع ؛
- المسافة المثلى من النجم- إذا كان الكوكب أقرب قليلاً ، فسيكون صحراء محترقة ، وإلا فسيتم تغطيته بالجليد.
أشكال الحياة الأخرى
على كوكبنا الكربون - "إطار" للمركبات العضوية... لكن هل الحياة ممكنة على أسس مختلفة؟ يحاول العلم الإجابة على هذا السؤال لسنوات عديدة ، ولكن لم يتم الحصول على نتائج مهمة. إنه ممكن من الناحية النظرية ، وحتى موجود بديل للسيليكون الكربوني... لها خصائص متشابهة ، وتشكل الروابط والروابط اللازمة. ولكن هنا تكمن المشكلة - هذا العنصر مقاوم للحرارة ، وبالتالي لن يكون الماء هو ذلك المذيب الشامل. لهذا هو أكثر ملاءمة حامض الكبريتيك ، لأن درجة غليانها أعلى من ذلك بكثير. يمكن ملاحظة ظروف مماثلة على كوكب الزهرة.
بالإضافة إلى السيليكون ، عنصر مناسب آخر هو النيتروجين... منذ وقت ليس ببعيد ، اكتشفت مجموعة من العلماء متى ضغط مرتفعتتشكل المركبات القائمة على النيتروجين ، والتي تتجاوز بشكل كبير قدرتها على مركبات الكربون. مماثل لوحظت الظروف في نبتون وأورانوس.
فكر الجميع مرة واحدة على الأقل في حياته هل نحن وحدنا في الكون أم لا... وبحسب وكالة ناسا ، فإن الإجابة على هذا السؤال ستتمكن البشرية من الحصول عليها في غضون 25 عامًا. لذا عليك أن تنتظر.
تاريخ الحياة وتاريخ الأرض لا ينفصلان عن بعضهما البعض ، لأنه في عمليات تطور كوكبنا كجسم كوني وُضعت ظروف فيزيائية وكيميائية معينة ، ضرورية لظهور الحياة وتطورها.
بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أن الحياة (على الأقل بالشكل الذي تعمل به على الأرض) يمكن أن توجد في نطاق ضيق نسبيًا من درجات الحرارة والضغوط والإشعاع. أيضًا ، لظهور الحياة على الأرض ، هناك حاجة إلى قواعد مادية معينة تمامًا - العناصر الكيميائية - الكائنات العضوية ، وقبل كل شيء ، الكربون ، لأن هذا هو أساس الحياة. يحتوي هذا العنصر على عدد من الخصائص التي تجعله لا غنى عنه لتكوين الأنظمة الحية. الكربون قادر على تكوين مجموعة متنوعة من المركبات العضوية التي يصل عددها إلى عدة عشرات الملايين. من بينها هياكل مشبعة بالماء ، متحركة ، منخفضة التوصيل ، ملتوية في سلسلة. مركبات الكربون مع الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والحديد لها خصائص جيدة في التحفيز والبناء والطاقة والمعلومات وغيرها.
إلى جانب الكربون ، يعتبر الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين من بين "اللبنات الأساسية" للكائنات الحية. بعد كل شيء ، تتكون الخلية الحية من 70 ٪ من الأكسجين ، والكربون - 17 ٪ ، والهيدروجين - 10 ٪ ، والنيتروجين - 3 ٪. تنتمي العناصر العضوية إلى العناصر الكيميائية الأكثر استقرارًا وانتشارًا في الكون. تتحد بسهولة مع بعضها البعض ، وتدخل في تفاعلات ولها وزن ذري منخفض. مركباتها تذوب بسهولة في الماء. هذه العناصر ، على ما يبدو ، جاءت إلى الأرض جنبًا إلى جنب مع الغبار الكوني ، الذي أصبح مادة "بناء" كواكب النظام الشمسي. حتى في مرحلة تكوين الكواكب ، نشأت الهيدروكربونات ومركبات النيتروجين ، في الغلاف الجوي الأولي للكواكب كان هناك الكثير من الميثان والأمونيا وبخار الماء والهيدروجين. أصبحت بدورها مواد خام لإنتاج المواد العضوية المعقدة التي تتكون منها البروتينات والأحماض النووية (الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات).
يلعب الماء دورًا كبيرًا في ظهور وعمل الكائنات الحية ، لأنها تتكون من 90٪ ماء. لذلك ، فإن الماء ليس مجرد وسيط ، ولكنه أيضًا مشارك إلزامي في جميع العمليات البيوكيميائية. يدعم الماء عملية التمثيل الغذائي للخلايا و
التنظيم الحراري للكائنات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن البيئة المائية ، باعتبارها بنية فريدة من نوعها في خصائصها المرنة ، تسمح لجميع الجزيئات التي تحدد الحياة بإدراك تنظيمها المكاني. لذلك ، نشأت الحياة في الماء ، ولكن حتى عندما خرجت من البحر إلى اليابسة ، فقد حافظت على البيئة المحيطية داخل خلية حية.
كوكبنا غني بالمياه ويقع على مسافة من الشمس بحيث يكون الجزء الأكبر من الماء الضروري للحياة في حالة سائلة ، وليس في حالة صلبة أو غازية ، كما هو الحال في الكواكب الأخرى. الأرض في درجة الحرارة المثلى للحياة القائمة على الكربون.
كيف كانت أقدم حياة؟
معرفتنا بالكائنات الحية السابقة محدودة. بعد كل شيء ، يمثل المليارات من الأفراد أكثر من غيرهم أنواع مختلفةاختفى دون ترك أي أثر وراءه. وفقًا لبعض علماء الحفريات ، فإن 0.01 ٪ فقط من جميع أنواع الكائنات الحية التي سكنت الأرض قد نجت في الحالة الأحفورية. من بينها فقط تلك الكائنات الحية التي يمكن أن تحافظ على بنية أشكالها عن طريق الاستبدال أو نتيجة الحفاظ على المطبوعات. كل الأنواع الأخرى ببساطة لم تصل إلينا ، ولن نتمكن أبدًا من معرفة أي شيء عنها.
لفترة طويلة كان يعتقد أن عمر أقدم بصمات الكائنات الحية ، والتي تشمل ثلاثية الفصوص وغيرها من الكائنات المائية عالية التنظيم ، هو 570 مليون سنة. في وقت لاحق ، تم العثور على آثار للكائنات الحية القديمة - كائنات دقيقة خيطية معدنية ومستديرة من حوالي اثني عشر نوعًا مختلفًا ، تشبه أبسط أنواع البكتيريا والطحالب الدقيقة. قُدِّر عمر هذه البقايا ، الموجودة في الطبقات الصخرية بغرب أستراليا ، بنحو 3.2-3.5 مليار سنة. هذه الكائنات الحية ، على ما يبدو ، لديها معقد الهيكل الداخلي، احتوت على عناصر كيميائية ، كانت مركباتها قادرة على المشاركة في عملية التمثيل الضوئي. هذه الكائنات الحية معقدة بشكل لا نهائي بالمقارنة مع أكثر المركبات العضوية المعروفة تعقيدًا من أصل غير حيوي. ليس هناك شك في أن هذه ليست أقدم أشكال الحياة وأن هناك أسلافًا أقدم.
وهكذا ، تعود أصول الحياة على الأرض إلى تلك المليارات "المظلمة" الأولى من وجود كوكبنا ، والتي لم تترك أي أثر في سجلاتها الجيولوجية. تم تأكيد وجهة النظر هذه أيضًا من خلال حقيقة أن دورة الكربون البيوجيوكيميائية المعروفة المرتبطة بعملية التمثيل الضوئي قد استقرت في المحيط الحيوي منذ أكثر من 3.8 مليار سنة. هذا يسمح لنا بالنظر إلى أن المحيط الحيوي الغذائي الضوئي كان موجودًا على كوكبنا منذ 4 مليارات سنة على الأقل.
منذ سنوات. ومع ذلك ، وفقًا لبيانات علم الخلايا والبيولوجيا الجزيئية ، كانت الكائنات ذات التغذية الضوئية ثانوية في عملية تطور المادة الحية. يجب أن تكون طريقة التغذية الذاتية لتغذية الكائنات الحية مسبوقة بالطريقة غيرية التغذية باعتبارها طريقة أبسط. الكائنات ذاتية التغذية ، التي تبني أجسامها على حساب المعادن غير العضوية ، لها أصل لاحق. يتضح هذا من خلال الحقائق التالية:
تحتوي جميع الكائنات الحية الحديثة على أنظمة تتكيف مع استخدام المواد العضوية الجاهزة كمصدر مواد بناءلعمليات التخليق الحيوي.
لا يمكن أن يوجد العدد السائد من أنواع الكائنات الحية في المحيط الحيوي الحديث للأرض إلا مع الإمداد المستمر بالمواد العضوية الجاهزة ؛
في الكائنات غيرية التغذية ، لا توجد علامات أو بقايا أولية لتلك المجمعات الإنزيمية المحددة والتفاعلات البيوكيميائية التي تميز طريقة التغذية الذاتية.
وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أن طريقة التغذية غير المتجانسة هي طريقة أساسية. من المحتمل أن تكون الحياة المبكرة موجودة كبكتيريا غيرية التغذية ، والتي تلقت الغذاء والطاقة من المواد العضوية ذات الأصل غير الحيوي ، والتي تشكلت حتى قبل ذلك ، في المرحلة الكونية من تطور الأرض. وبالتالي ، فإن بداية الحياة على هذا النحو تأجلت إلى أبعد من ذلك ، بما يتجاوز السجل الصخري لقشرة الأرض ، منذ أكثر من 4 مليارات سنة.
عند الحديث عن أقدم الكائنات الحية على الأرض ، تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه حسب نوع بنيتها كانت بدائيات النوى ، والتي نشأت بعد فترة وجيزة من ظهور الخلايا. على عكس حقيقيات النوى ، لم يكن لديهم نواة مشكلة ، وكان الحمض النووي موجودًا في الخلية بحرية ، دون أن يفصله الغشاء النووي عن السيتوبلازم. الاختلافات بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى أعمق بكثير من الاختلافات بين النباتات العليا والحيوانات الأعلى: كلاهما ينتميان إلى حقيقيات النوى. ممثلو بدائيات النوى يعيشون اليوم. هذه هي البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. من الواضح أن الكائنات الحية الأولى التي عاشت في ظروف قاسية جدًا للأرض الأصلية كانت مشابهة لها.
لا يشك العلماء أيضًا في أن أقدم الكائنات الحية التي سكنت الأرض كانت لاهوائية تلقت الطاقة التي يحتاجونها من خلال تخمير الخميرة. معظم الكائنات الحية الحديثة هوائية وتستخدم تنفس الأكسجين (عمليات الأكسدة) كوسيلة للحصول على الطاقة.
وهكذا ، كان VI Vernadsky محقًا عندما اقترح أن الحياة نشأت على الفور في شكل محيط حيوي بدائي. فقط
يمكن لمجموعة متنوعة من الكائنات الحية أن تضمن أداء جميع وظائف المادة الحية في المحيط الحيوي. بعد كل شيء ، الحياة هي قوة جيولوجية قوية ، يمكن مقارنتها إلى حد كبير في كل من تكاليف الطاقة و تأثيرات خارجيةمع العمليات الجيولوجية مثل بناء الجبال والانفجارات البركانية والزلازل وما إلى ذلك. لا توجد الحياة في بيئتها فحسب ، بل تعمل بنشاط على تشكيل هذه البيئة ، وتحويلها "لنفسها". لا ينبغي أن ننسى أن الوجه الكامل للأرض الحديثة ، كل مناظرها الطبيعية ، صخورها الرسوبية والمتحولة (الجرانيت ، النيسات المتكونة من الصخور الرسوبية) ، الموارد المعدنية ، الغلاف الجوي الحديث هي نتيجة عمل المادة الحية.
سمحت هذه البيانات لـ Vernadsky بتأكيد أنه منذ بداية وجود المحيط الحيوي ، كان يجب أن تكون الحياة المدرجة فيه بالفعل جسمًا معقدًا ، وليست مادة متجانسة ، نظرًا للوظائف البيوجيوكيميائية للحياة ، نظرًا لتنوعها وتعقيدها ، لا يمكن أن يقترن فقط بأي شكل واحد من أشكال الحياة. وهكذا ، تم تمثيل المحيط الحيوي الأولي في الأصل من خلال تنوع وظيفي غني. نظرًا لأن الكائنات الحية لا تتجلى بشكل فردي ، ولكن في تأثير جماعي ، فإن الظهور الأول للحياة لا ينبغي أن يحدث في شكل أي نوع واحد من الكائنات الحية ، ولكن في مجملها. بمعنى آخر ، يجب أن تظهر التكوينات الحيوية الأولية على الفور. كانت تتألف من أبسط الكائنات أحادية الخلية ، حيث يمكن بدون استثناء أداء جميع وظائف المادة الحية في المحيط الحيوي من قبلهم.
وأخيرًا ، يجب أن يقال إن الكائنات الحية الأولية والغلاف الحيوي لا يمكن أن يتواجدوا إلا في الماء. لقد قلنا بالفعل أعلاه أن جميع الكائنات الحية على كوكبنا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالمياه. بالضبط المياه المربوطةالتي لا تفقد خصائصها الأساسية ، فهي أهم مكون لها وتشكل 60-99.7٪ من الوزن.
تشكل "الحساء الأساسي" في مياه المحيط الأساسي. بعد كل ذلك مياه البحرهو محلول طبيعي يحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة. في ذلك ، في البداية ، تم تكوين مركبات عضوية بسيطة ثم معقدة ، من بينها الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. وفي هذا "الحساء البدائي" حدثت القفزة التي أدت إلى نشوء الحياة على الأرض. كان النشاط الإشعاعي للماء ذا أهمية كبيرة لظهور الحياة وتطورها بشكل أكبر ، والذي كان في ذلك الوقت أكبر بمقدار 20-30 مرة مما هو عليه الآن. على الرغم من أن الكائنات الأولية كانت أكثر مقاومة للإشعاع من الكائنات الحية الحديثة ، إلا أن الطفرات كانت أكثر تكرارا في تلك الأيام ، لذلك كان الانتقاء الطبيعي أكثر كثافة مما هو عليه اليوم.
بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أن الغلاف الجوي الأساسي للأرض لا يحتوي على أكسجين حر ، لذلك لم يكن به شاشة أوزون تحمي كوكبنا من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس والإشعاع الكوني الصلب. لهذه الأسباب ، لا يمكن أن تنشأ الحياة على الأرض ببساطة ، نشأت الحياة في المحيط الأساسي ، الذي كانت مياهه بمثابة عقبة كافية لهذه الأشعة.
لذلك ، باختصار ، تجدر الإشارة إلى أن الكائنات الحية الأولية التي نشأت على الأرض منذ أكثر من 4 مليارات سنة لها الخصائص التالية:
كانت كائنات غيرية التغذية ، أي تتغذى على المركبات العضوية الجاهزة التي تراكمت في مرحلة التطور الكوني للأرض ؛
كانت بدائيات النوى - كائنات حية تفتقر إلى نواة الشكل ؛
كانت كائنات حية لاهوائية تستخدم تخمير الخميرة كمصدر للطاقة ؛
ظهرت في شكل محيط حيوي أولي ، يتكون من biocenoses ، بما في ذلك أنواع مختلفةالكائنات الحية وحيدة الخلية؛
ظهرت ووجدت لفترة طويلة فقط في مياه المحيط الأساسي.
بداية الحياة على الأرض
نظرًا لأن الحياة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببيئتها ، يجب دراسة بداية الحياة بشكل وثيق مع تلك العمليات الكونية والجيولوجية التي تم خلالها تكوين كوكبنا وتطوره.
تم الانتهاء من مرحلة التطور الكوني للأرض ، والتي تشكلت خلالها من الكواكب الصغيرة ، منذ حوالي 4.5 مليار سنة. بعد ذلك ، بدأ كوكبنا يبرد تدريجياً وبدأت قشرة الأرض في التكون ، وكذلك الغلاف الجوي والغلاف المائي بسبب تفريغ الحمم البركانية الذائبة من الوشاح العلوي أثناء البراكين الشديدة. لدينا كل الأسباب التي تجعلنا نعتقد أنه ، في نفس الوقت ، دخل بخار الماء والمركبات الغازية من الكربون والكبريت والنيتروجين إلى سطح الأرض.
الجو الأساسيكانت الأرض رفيعة جدًا ومخلخلة ، ولم يتجاوز الضغط الجوي على السطح 10 ملم زئبق. يتكون تكوين الغلاف الجوي الأولي من تلك الغازات المنبعثة أثناء الانفجارات البركانية. يتم تأكيد ذلك من خلال تحليل فقاعات الغاز الموجودة في صخور بروتو آرتشيان (60٪ - ثاني أكسيد الكربون ، 40٪ - مركبات الكبريت والأمونيا والميثان وأكاسيد الكربون الأخرى ، بالإضافة إلى بخار الماء). الجو الأساسي
مياه المحيط الأوليةكان لديهم نفس التركيب تقريبًا مثل اليوم ، لكنهم ، مثل الغلاف الجوي ، يفتقرون إلى الأكسجين الحر. وبالتالي ، الأكسجين الحر ، وبالتالي التركيب الكيميائيالغلاف الجوي الحديث ، مثل الأكسجين الحر لمحيطات الأرض ، لم يتم تحديده في الأصل عند ولادة كوكبنا الجرم السماوي، ولكنها نتيجة النشاط الحيوي للكائنات الحية الأولى التي شكلت المحيط الحيوي الأساسي للأرض.
تحت تأثير الأشعة الشمسية والكونية ، التي تخترق الغلاف الجوي المخلخل ، حدث تأينها ، وتحول الغلاف الجوي إلى بلازما باردة. لذلك ، كان الغلاف الجوي للأرض المبكرة مشبعًا بالكهرباء ، ووميضت فيه تصريفات متكررة. في ظل هذه الظروف ، كان هناك تخليق سريع ومتزامن للعديد من المركبات العضوية ، بما في ذلك المركبات المعقدة للغاية. كانت هذه المركبات ، مثل تلك التي جاءت إلى الأرض في شكل جاهز من الفضاء ، مادة خام مناسبة يمكن من خلالها تكوين الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات في المرحلة التالية من التطور.
أيقظ التسخين الإشعاعي لداخل الأرض النشاط التكتوني ، وبدأت البراكين في العمل ، وأصدرت كمية هائلة من الغازات البركانية. أدى هذا إلى تكثيف الغلاف الجوي ، ودفع حدود التأين إلى طبقاته العليا. في هذه الحالة ، استمرت عملية تكوين المركبات العضوية.