Біялогія. 10 клас

Сучасная біясфера ўзнікла не адразу, а ў выніку працяглай эвалюцыі ў працэсе пастаяннага ўзаемадзеяння абіятычных і біятычных фактараў. Эвалюцыя біясферы — гэта натуральны працэс развіцця жывой прыроды, які суправаджаецца змяненнем генетычнага складу папуляцый, фарміраваннем адаптацый, відаўтварэннем і выміраннем відаў, пераўтварэннем экасістэм і біясферы ў цэлым.

У. І. Вернадскі вылучаў тры этапы ў эвалюцыі біясферы.

Першы этап — узнікненне жыцця і першаснай біясферы. На гэтым этапе пануючае становішча займалі хімічныя рэакцыі, натуральныя геалагічныя і кліматычныя змяненні.

Другі этап — гэта з’яўленне новых разнастайных адна- і мнагаклетачных арганізмаў. На гэтым этапе галоўную ролю адыгрывала біялагічная эвалюцыя.

Трэці этап — з’яўленне чалавека і грамадства, якое пачынае ў сваіх інтарэсах уздзейнічаць на біясферу, ператвараючы яе ў наасферу, або новы эвалюцыйны стан.

Эвалюцыя біясферы складае гісторыю жыцця на Зямлі. Зямля як геалагічнае цела ўтварылася прыблізна 4,54 млрд гадоў назад, калі на яе расплаўленай паверхні з’явілася цвёрдая, хоць вельмі тонкая і гарачая, зямная кара.

Расплаўлены вонкавы пласт Зямлі з часам ахалоджваўся. Вулканічная актыўнасць і вылучэнне газаў прывялі да ўзнікнення першаснай атмасферы, а кандэнсацыя вадзяной пары пры ахаладжэнні — да ўзнікнення акіянаў. У гэтым водным асяроддзі з’явіліся першыя формы жыцця. Па меркаванні вучоных, яны былі прадстаўлены гетэратрофнымі анаэробнымі бактэрыямі. Гэтыя арганізмы назапашвалі энергію ў асноўным у выніку працэсаў гліколізу і браджэння. Аднак стваральная і пераўтваральная роля жывога рэчыва стала ажыццяўляцца толькі са з’яўленнем у біясферы фотасінтэзуючых аўтатрофаў — цыянабактэрый. Дзейнасць гэтых арганізмаў прывяла да запасання ў атмасферы свабоднага кіслароду, колькасць якога павялічвалася, а ўтрыманне вуглякіслага газу памяншалася. Гэта дало штуршок інтэнсіўнаму развіццю аэробных арганізмаў. Мяркуецца, што каля 1,5 млрд гадоў назад утрыманне кіслароду ў атмасферы дасягнула прыкладна 1 %. Гэта забяспечыла арганізмы неабходнай для жыццядзейнасці энергіяй і прывяло да ўтварэння мнагаклетачных арганізмаў, іх далейшага развіцця і ўскладнення.

Далейшае насычэнне атмасферы кіслародам спрыяла таму, што ў верхніх слаях атмасферы на вышыні 22—25 км пад уздзеяннем электрахімічных працэсаў утварыўся азонавы экран, які ахоўваў жывыя арганізмы на Зямлі ад згубнага ўздзеяння ультрафіялетавых сонечных і касмічных прамянёў. Гэта мела рашаючае значэнне для фарміравання сучаснай біясферы і разглядаецца як адзін з найважнейшых этапаў эвалюцыі. У створаных умовах адбывалася далейшае павелічэнне колькасці жывых арганізмаў. Азонавы экран даў магчымасць жывым арганізмам выйсці з вады на сушу і распаўсюдзіцца па ёй.

Арганізмы, заваяваўшы розныя асяроддзі пражывання, сталі інтэнсіўна развівацца. Каля 475 млн гадоў назад з’явіліся першыя наземныя зялёныя расліны. Гэта спрыяла далейшаму ўзбагачэнню атмасферы кіслародам і больш інтэнсіўнаму працэсу ўтварэння арганічнага рэчыва.

Паралельна развіваліся і гетэратрофы (членістаногія, рыбы, амфібіі), якія для дыхання спажывалі кісларод і вылучалі ў атмасферу вуглякіслы газ. Яны таксама падтрымлівалі энергетычны баланс у прыродзе, рэгулюючы колькасць раслін і іншых арганізмаў.

Прыкладна 350—400 млн гадоў назад усталявалася раўнавага паміж утварэннем і расходаваннем кіслароду, утрыманне яго ў атмасферы дасягнула 21 % (па аб’ёме), і гэта раўнавага захоўваецца і зараз.

У выніку ўраўнаважвання дзейнасці аўтатрофаў і гетэратрофаў, якія ўдзельнічаюць у кругавароце рэчываў у біясферы, сфарміраваўся стан гамеастазісу (пастаянства, устойлівасці).

У цэлым эвалюцыя жывой прыроды суправаджалася пастаянным развіццём біясферы, павелічэннем разнастайнасці жывых арганізмаў і ўскладненнем экасістэм.

Каля 200 млн гадоў назад з’явіліся першыя млекакормячыя. Яны асвоілі не толькі сушу, але таксама прэсныя і марскія вадаёмы, глебу, паветраную прастору. Млекакормячыя забяспечылі незвычайна шырокае ў параўнанні з іншымі пазваночнымі выкарыстанне харчовых рэсурсаў. Іх спектр харчавання быў больш разнастайным за рацыёны іншых наземных і водных пазваночных. Гэта павялічыла значэнне млекакормячых у біясферы.

Род Чалавек з’явіўся 2,5 млн гадоў назад. Па меркаванні вучоных, прыкладна 50 тыс. гадоў назад чалавек набыў сучасны выгляд і пачаў сваю працоўную дзейнасць. Выраб і ўжыванне прылад працы далі чалавеку магчымасць актыўна ўздзейнічаць на прыроду. Гэта прывяло да ўтварэння вельмі магутнага ў гісторыі біясферы фактару — антрапагеннага, які па ступені ўздзеяння можна параўнаць з буйным геалагічным працэсам. Гэты фактар можа стаць прычынай парушэння гомеастатычнага стану біясферы.

Свядомая дзейнасць чалавека ў межах біясферы спрыяла ператварэнню яе ў наасферу. Паняцце «наасфера» (ад грэч. nóos — розум, spháira — шар) было ўпершыню ўведзена ў навуку ў 1927 г. французскім геолагам Э. Леруа. У. І. Вернадскі тлумачыў наасферу як вышэйшую стадыю развіцця біясферы, пры якой разумная дзейнасць чалавецтва становіцца галоўнай рухаючай сілай яе развіцця.

Чалавецтва стварае на Зямлі сваё культурнае асяроддзе, якое інтэнсіўна развіваецца, перадаючы ад пакалення да пакалення працоўны і духоўны вопыт. Маштабы ўзаемадзеяння сучаснага грамадства з прыродай вызначаюцца ў асноўным патрэбнасцямі чалавека. Яны звязаны з узроўнем тэхнічнага і сацыяльнага развіцця, які безупынна нарастае.

У выніку вытворчай дзейнасці чалавека ўзнік новы працэс абмену рэчываў і энергіі паміж прыродай і грамадствам. Гэты абмен носіць ужо тэхнагенны характар і называецца антрапагенным абменам рэчываў і энергіі. Ён істотна змяняе агульнапланетарны кругаварот рэчываў, рэзка паскараючы яго, і адрозніваецца ад біялагічнага кругавароту сваёй незамкнутасцю, г. зн. носіць адкрыты характар. На ўваходзе антрапагеннага абмену знаходзяцца прыродныя рэсурсы, а на выхадзе — вытворчыя і бытавыя адходы. Адходы вытворчасці пагаршаюць прыроднае асяроддзе, шмат якія з іх не раскладаюцца да прыроднага стану. У перыяд навукова-тэхнічнага прагрэсу маштабы і хуткасць антрапагеннага абмену рэзка ўзрастаюць, выклікаючы прыметныя змяненні ў біясферы. Тэхнічная магутнасць чалавека дасягнула маштабаў, суадносных па сваёй велічыні з біясфернымі.

Таму чалавек павінен правільна разумець заканамернасці эвалюцыі біясферы і, зыходзячы з гэтага, разумна рэгуляваць яе экалагічнае развіццё. Мы павінны навучыцца ўсвядомлена кіраваць эвалюцыяй біясферы і падтрымліваць яе стабільнасць.

Стабільнасць біясферы — гэта яе здольнасць захоўваць раўнаважны стан, перш за ўсё ў выніку бесперапыннага паступлення сонечнай энергіі, што выкарыстоўваецца фотааўтатрофнымі арганізмамі і ператвараецца імі ў першаснае арганічнае рэчыва. Таксама стабільнасць біясферы засноўваецца на высокай разнастайнасці жывых арганізмаў, іх пастаянным размнажэнні і адаптацыі да жыцця ў розных умовах асяроддзя. Не менш важна для стабільнасці біясферы падтрыманне бесперапыннага біягеннага кругавароту рэчываў за кошт розных тыпаў і спосабаў харчавання жывых арганізмаў. 

Аднак стабільнасць біясферы мае пэўныя межы, і парушэнне яе рэгулятарных магчымасцей можа мець сур’ёзныя наступствы. Некаторыя працэсы, выкліканыя тэхнагеннай дзейнасцю чалавека, накіраваны процілегла іх натуральнаму ходу ў біясферы.

У цяперашні час перад чалавецтвам стаіць шэраг глабальных праблем па захаванні стабільнасці біясферы. Гэта, у прыватнасці, прадухіленне высечкі лясоў, памяншэнне хімічнага забруджвання асяроддзя, аб’ёму бытавых адходаў, скарачэнне выкідаў парніковых газаў, захаванне біялагічнай разнастайнасці. Сусветным згуртаваннем прадпрымаюцца спробы рашэння гэтых праблем у межах міжнародных канвенцый і пагадненняў (Канвенцыя аб трансмежавым забруджванні атмасфернага паветра на вялікія адлегласці, Рамачная канвенцыя ААН аб змяненні клімату і Кіёцкі пратакол, Канвенцыя аб біялагічнай разнастайнасці), што будзе спрыяць падтрыманню стабільнасці біясферы.