Период эволюции химических процессов

Период эволюции химических процессов [c.268]

Внешняя среда, конечно, посылает системам не кодовые, а вполне беспорядочные сигналы , то, что называют шумом . Этот шум рецепторы организма воспринимают, когда интенсивность его слагающих достигает определенного уровня (единственное требование дискретности раздражения) и преобразуют в кодированную афферентную информацию. Низшие организации — неживые системы — могут дать аналогичные ответы лишь при наличии случайно образовавшихся обратных связей. Следовательно, эволюция кодовых систем привела к синтезу таких организаций, которые существуют в условиях постоянного шума или фона и справляются с ним, сохраняя активность своих кодовых систем. Развитие химических систем с самого начала зависело от организующей функции кодовых процессов, но в ранние периоды эволюции кодирование проявлялось только на атомном или низкомолекулярном уровне. По мере завершения больщинства сильно экзоэнергетических реакций создались условия для образования высокомолекулярных соединений. [c.340]

Для установления вероятных путей эволюции химических систем целесообразно разделить области, в которых соверщались структурообразующие процессы, на твердофазную, жидкофазную и газообразную. На языке геологов это соответствует литосфере, гидросфере и атмосфере. Все эти системы открытые, и, руководствуясь только поисками равновесных состояний, исследователь всегда рискует совершить ошибку. Если, например, по отношению к ядру Земли и ее мантии можно обсуждать вопрос о процессах, ведущих к равновесию, и даже, с известным приближением, принимать какое-то данное состояние за равновесное, то по отношению к атмосфере и гидросфере такое утверждение было бы не-верным. Нижние слои атмосферы за периоды времени, короткие сравнительно с геологическими, сохраняют равновесный состав, но верхние части газовой оболочки ( хемосфера ) подвергаются интенсивным лучевым воздействиям и служат ареной разнообразных реакций, среди которых радикальным процессам принадлежит ведущая роль. [c.371]

Разделение всего времени химической эволюции на периоды сильных и слабых взаимодействий не имело бы серьезного основания, если бы дело касалось классификации реакций, например, по значениям термодинамических потенциалов. Такое деление оправдывается тем, что в период сильных взаимодействий критерием выбора пути реакции действительно служили изменения соответствующих термодинамических функций и вариации структурного характера были весьма ограничены. Значительные энергетические эффекты обеспечивали преодоление барьеров, создаваемых пространственными факторами. В итоге образовались те самые продукты бурной деятельности химических процессов, которые относятся к царству минералов и удивляют нас совершенством кристаллических форм, богатых элементами симметрии, и очень большими отрицательными значениями энергии Гиббса AG°. [c.379]

Химические процессы на Земле, имеющие значение для биолога, начались приблизительно 25 млрд. лет тому назад. Грубо можно разделить биохимическую эволюцию на три больших периода период формирования простых соединений, период образования сложных органических молекул и период развития структур. Деление это очень несовершенно, так как нет возможности провести границу между вторым и третьим периодами, да и первый от второго отделен не резко, а в разных точках земной поверхности все эти стадии проходили неодновременно. Тем не менее каждый период имел свои определенные химические тенденции и преимущественные направления реакций, поэтому такое деление не лишено смысла и практически удобно. [c.41]

Различные химические процессы в период остывания Земли также освобождали большие количества энергии, которая делала возможными те или иные сопряженные химические превращения, требующие затраты свободной энергии., Эффект химической индукции имеет исключительно важное значение и сам по себе. Однако его влияние становится особенно существенным в том случае, когда мы имеем непрерывную последовательность различных химических превращений, особенно цепного или циклического характера. В этом случае, как мы уже отмечали, может возникнуть особый вид эволюции материи, которую мы называем цепной эволюцией. В то время как простая эволюция физико-химических процессов в замкнутой системе ведет к состояниям, все более и более вероятным в указанном выше термодинамическом смысле, цепная эволюция приводит к молекулярным структурам и процессам, все менее и менее вероятным в смысле возможности спонтанного, непосредственного их зарождения. [c.293]

Осадочные породы первоначально состояли исключительно из неорганических вешеств - глины и песка. Именно таков был состав осадочного слоя в докембрийские периоды химической (неорганической) эволюции Земли продолжительностью 4 млрд лет. Возникновение жизни сушественно ускорило химическую эволюцию (органическую) Земли. Продолжительность последующих периодов с момента возникновения простейших примитивных организмов до нынешней высокоорганизованной жизни составила всего около 570 млн лет. Так, в исторической последовательности, этап за этапом, на дне морей возникли осадки толщиной в сотни и тысячи метров. В результате осадкообразования и происходивших тектонических процессов земная поверхность изменялась настолько, что исчезали моря и окаменевшие остатки растений и животных оказывались на суше. Появилась возможность по этим окаменелостям восстановить картины эволюции жизни на Земле, установить климатические условия биосферы в простые геологические эпохи и составить историческую географическую карту материалов и океанов. [c.54]

В процессе эволюции Земли значительно изменялись химический состав атмосферы (в том числе и атмосферного аэрозоля), ее структурные характеристики. В последние годы значительное внимание уделяется проблеме антропогенного влияния на климат планеты. Активизация промышленной деятельности человека вызывает значительные изменения структурных и оптических характеристик атмосферного аэрозоля. Имеются свидетельства о колоссальных колебаниях интенсивности вулканической активности за геологические периоды. Например, в третичный период вулканическая активность была, вероятно, на два порядка выше, чем в настоящее время. Приближенные оценки показывают, что уже в настоящее время в северном полушарии индустриальные источники ответственны за 30 % общей продукции аэрозоля, а оптическая толщина стратосферного аэрозольного слоя в процессе эволюции Земли могла изменяться более чем на порядок. Выявление климатических последствий вариаций поля аэрозоля в глобальном и региональном масштабах в настоящее время возможно только путем выполнения численного моделирования лучистого теплообмена. [c.182]

Будучи глубоко убежденным в том, что нет движения без-материи, Менделеев, естественно, признавал бесконечное развитие материи. При этом он напоминал, что бесконечную эволюцию (развитие) в прошлом нельзя трактовать механически. Реализм, говорил ученый, признает вечность вещества рядом с его постоянною эволюционной изменчивостью . В связи с этим Менделеев разоблачал вульгарные взгляды на эволюцию миров и, в частности, на развитие химических элементов. Ов обратил внимание на то, что темпы развития различных форм материи, как и самих химических элементов, в различные исторические периоды неодинаковы. Так, например, процесс формирования химических элементов до образования солнечной системы протекал более быстро. Действительно, данные науки наших дней доказывают, что в ранние периоды существования нашей Галактики космические процессы развивались значительно быстрее, чем теперь. [c.233]

Ранний период химической эволюции характеризовался энергично протекавшими процессами, относительно высокими температурами, действием электрических разрядов и излучений различной природы. Чтобы узнать, какие именно вещества должны были преимущественно возникать на поверхности нашей планеты в бурный и грозный период ее молодости, мы располагаем очень немногими средствами исследования. Наиболее надежное из них термодинамический анализ. Использование стандартных значений изобарно-изотермических потенциалов позволяет оценить устойчивость ряда соединений в различных условиях и вычислить константы равновесия. К сожалению, именно усло- [c.41]

Мы полагаем, что важное различие должно существовать между типами молекул, образованных во время этих двух процессов. В период химической эволюции одним из основных механизмов образования больших молекул должен бы,п быть автокатализ. В системе автокатализа определенное вещество способствует больше всего своему образованию в больших количествах. В биологической эволюции принимают участие две различные системы молеку.п информационная система, основанная на нуклеиновых кислотах, и каталитическая система, основанная на белках. Первая направляет синтез второй. Важнейшая проблема, стоящая перед экспериментом, сводится к тому, чтобы отчетливо представить себе, откуда произошли эти две системы и как они связаны между собой. [c.215]

Г. Гаффрон, рассматривая этапы фотохимической эволюции, подчеркнул, что главным источником энергии в добиологическую эру, кроме теплоты, было ультрафиолетовое излучение и частично разряды. Продуктами реакций в ранние периоды химической эволюции были, главным образом, простые молекулы, получившиеся в результате различных радикальных процессов, но в их числе уже могли быть глицин, аденин и другие важные компоненты биологических конструкций. Несколько позже появились пептиды и порфирины и начался деятельный катализ соединениями железа и, вероятно, другими соединениями металлов (медь, кобальт, цинк). Ультрафиолет уступает место видимому свету. Начинаются фотохимические реакции на больших молекулах. Все более важной делается роль матриц и результатов многократных репликаций. Образуются первые ферменты и те формы, которых мы не знаем, но существование которых должны предполагать первичные формы жизни, уже имеющие примитивный генный аппарат. [c.140]

Существуют ли вообще ископаемые намного древнее этих Тща тельное микроскопическое исследование очень древних пород доказало, что они содержат небольшие вкрапления, которые выглядят как окаменелые остатки очень простых организмов, несколько напоминающих некоторые одноклеточные организмы, обитающие сегодня на Земле. Это имеет большое значение Мы склонны предполагать что в процессе эволюции многоклеточные существа развились из этих древних организмов, которые имели только одну клетку. Хотя некоторые обстоятельства здесь все еще спорны, первые организмы такого типа появились примерно 2У2 3 2 миллиарда лет назад. Возраст Земли примерно 4% миллиарда лет После того как утих хаос ее первоначального формирования, наступил период длиною около миллиарда лет, в течение которого могла бы развиться жизнь на основе сложного химического состава земной поверхности, особенно в океанах, озерах и заводях Мы совсем не располагаем ископаемыми останками того периода, потому что все еще не обнаружены сохранившиеся фрагменты осадочных пород того времени [c.30]

Вначале машины выживания служили всего лишь пассивными вместилищами для генов, предоставляя им только стены для защиты от химических средств нападения их соперников и от случайных бомбардировок окружающими молекулами. В этот ранний период они кормились на органических молекулах, в изобилии содержавшихся в первичном бульоне. Беззаботной жизни пришел конец, когда запасы органической пищи, медленно создававшейся в первичном бульоне в течение многих веков под действием солнечного света, были исчерпаны. Одна из главных ветвей машин выживания, которые мы теперь называем растениями, начала сама непосредственно использовать солнечный свет для построения из простых молекул более сложных, вновь введя в действие процессы синтеза, протекавшие в первичном бульоне, однако теперь эти процессы происходили гораздо быстрее. Другая ветвь, называемая теперь животными, открыла для себя возможность эксплуатировать растения, поедая либо непосредственно плоды их биохимической деятельности, либо других животных. В процессе эволюции обе главные ветви машин выживания создавали все более и более замысловатые способы повышения своей эффективности в соответствии со своими различными образами жизни, непрерывно расширяя круг доступных ниш и местообитаний. Главные ветви делились на ветки и веточки, каждая из которых достигала совершенства в приспособлении к тому или иному специализированному образу жизни в море, на земле, в воздухе, под землей, на деревьях, в телах других организмов. В результате такого ветвления возникало огромное разнообразие животных и растений, так поражающее нас сегодня. [c.42]

Для выполнения всех этих процессов необходима пища, служащая источником энергии. Накопление богатых энергией соединений углерода, происходившее в предшествующий период химической эволюции, создало запасы веществ, пригодных в качестве потенциальной пищи. [c.238]

Понятие многофакторность введено в описание химических процессов относительно недавно специалистами в области математического планирования эксперимента [4]. Можно отметить, что этот шаг был очень удачным, та как он позволил по числу учитываемых и неучитываемых факторов, обусловливающих направление и скорость химического процесса, количественно оценивать степень адекватности описания кинетической системы. Это понятие представляет интерес и в методологическом аспекте, ибо с его помощью можно рельефнее отобразить эволюцию познания кинстически.к систем, начиная с ранних периодов их изучения, когда в поле зрения исследователей попадали лишь один-два фактора (чаще всего структура реагента и температура реакции), и до настоящего времени, когда открыты десятки кинетических факторов [c.111]

Шестой период развития химии — современный. Этот период характеризуется широким использованием квантовой (волновой) механики для иитерпретаци н все чаще для расчета химических параметров веществ и систем веществ доведением исследования химических процессов (химической формы движения материи) до их перехода в предбиологические (матричные) и биологические разработкой теорий химической эволюции утверждаются факт отсутствия химических индивидов в чистом виде и необходимость описания веществ как составных частей систем веществ признается неправомерность игнорирования качественных различий мик-ро- и макроформ вещества, характерного для классического атомно-молекулярного учения (в качестве примера можно назвать пирофорность порошков металлов и некоторых других веществ (сахара, муки), различную растворимость крупных и мелких кристаллов и т. д.). [c.27]

Химический состав нефти определяется общим результатом ногочисленных физико-химических актов, которые происходят-соответственно в разных геологических условиях в течение всего периода эволюции нефти. С этой точки зрения мы обычно рассматриваем следующие факторы а) современные гбологические усло-зия — температуру, давление, глубину залегания, возраст и литологию отложений, тип ловушки, гидродинамические процессы 5) геологическая история — Материнские породы, миграцию (уплот-аепие, тектоника, гидродинамика), максимальное погружение, зремя формирования залежей и др. [c.141]

Во всяком случае, можно почти не сомневаться, что разнообразные и сложные ОВ должны были отложиться на первичной поверхности Земли в течение долгого периода небиологического химического развития — периода химической эволюции. С появлением первых живых организмой биологическая эволюция выдвинулась на первое место, и, вероятно, пищевые запасы ( food sto k ) небиологических веществ стали быстро изменяться. Если перестройка была резкой в масштабе геологического времени, можно ожидать, что следы ее запечатлены в химическом составе осадочных пород, возраст которых приходится на этот период. Переход от химической эволюции к биологической произошел, вероятно, более 3 млрд. лет тому назад к Сожалению, до сих пор нет критериев для различения этих двух типов эволюционных процессов. [c.215]

Учебник охватывает современные проблемы микробиологии особенности конструктивного и энергетического метаболизма основных групп микроорганизмов, эволюцию энергетических процессов, строение и химический состав прокариотной клетки, пути химической и биологической эволюции, проблемы возникновеиия и дальнейшего развития жизни. Второе издание в целом сохраняет структуру первого издания, однако отдельные главы существенно переработаны, что продиктовано успехами, достигнутыми в изучении некоторых групп прокариот за последний период. [c.2]

Химическая эволюция началась примерно 4,6 0,1 млрд. лет тому назад, и лищь этот процесс, не считая биологической эволюции, занял примерно 1,5 млрд. лет [42]. Нас особенно интересует тот период химической эволюции, во время которого образовались сложные органические молекулы, превратившиеся затем в живую материю. [c.181]

Теперь уже известно, что в течение нано- и пикосекунд совершаются тончайшие по своей природе элементарные акты из длинной их цепи слагается результат химического превращения, который мы и наблюдаем макроскопически. В этом кортеже составных звеньев длительной эволюции, заклю-че1шой, с нашей точки зрения, в ничтожный период времени, принимает участие статистическая (вероятностная) конкуренция веществ и сложных процессов, а также различных их составляющих элементарных актов. [c.373]

Химия - древнейшая наука о строении, свойствах веществ и их химических превращениях. Более чем тысячелетний период накопления эмпирических химических знаний закончился в XVril в. формированием химии как самостоятельной научной дисциплины. До этого химические знания накапливались главным образом в процессе развития химических ремесел [1]. Известный советский историк химии Быков Т.В. [2, 3] эволюцию химии подразделяет на следующие периоды [c.10]

Поверхность планеты, гидросферу, нижний слой атмосферы и верхний слой земной коры объединяют также под названием географическая оболочка, которая стала местом возникновения жизни и эволюции разнообразных ее форм. Живые организмы (биота), принимая участие во многих глобальных геохимических (биогеохимических) процессах, внесли решающий вклад в преобразование химического состава географической оболочки Земли. Вся область распространения жизни нижняя атмосфера до высот примерно 6-7 км, вся толща океаносферы, самый верхний слой земной коры с подземными водами, - а также области геосфер, в той или иной степени преобразованные деятельностью биоты в предшествующие периоды, называется биосферой. Таким [c.7]

ЛИ, ЧТО значения определенных физических параметров в неко торых локальных зонах, возможно, сильно отличались от средних значений для всей Земли. В самом деле, разнообразие специфических микроусловий на современной Земле поразительно так> например, температура может варьировать от —71 (в Верхоянске) 152] до 645 °С (зарегистрирована в Долине Десяти Тысяч Дымов) 149]. Если и на первобытной Земле условия были столь же разнообразны, то немедленно возникает следующий вопрос правомерно ли ограничиваться в модельных экспериментах только общими геохимическими условиями или же следует расширить эти довольно узкие границы и рассматривать в экспериментах также специфические условия Фокс [53] утверждает, что возникновение жизни нельзя рассматривать как некий общий геохимический феномен. Он полагает, что жизнь возникает в весьма специфических, локально существующих условиях. Как предполагает Фокс, необходимые условия могли возникнуть в результате процессов, происходивших в самих вулканических пенловых конусах и вблизи них. В то же время Юри [17] утверждает, что тепловая энергия, источником которой служит вулканическая активность, играла лишь ничтожную роль в процессах химической эволюции при этом он исходит из того, что на современной Земле вулканы пространственно разобщены, а извержения случаются редко. Фокс [54] возражает на это, что лавовые покровы занимают 3% земной поверхности и что примерно в 10—15 см от поверхности пеплового конуса температура достигает 160 °С даже в тех слу чаях, когда изсержений не происходит в течение нескольких лет Если это выделение вулканического тепла на поверхность распро странить на геологические промежутки времени (взяв, например первые 0,5 млрд. лет земной истории и принимая вместе с Хол лендом [21], что на протяжении этого периода существовала маг матическая активность), то кумулятивный эффект этого тепла действительно может оказаться достаточным для того, чтобы влиять на процессы химической эволюции. Другие специфические источники тепла — горячие источники и фумаролы — могли поставлять дополнительные количества тепловой энергии. Несмотря на все эти соображения, многие исследователи склоняются, но-видимому, к той точке зрения, что в модельных экспериментах допустимо применять только такие источники энергии, которые распространены. более или менее равномерно и действуют в течение достаточно длительного промежутка времени. Эксперименты с использованием тепла в качестве источника свободной энергии будут подробно рассматриваться в гл. IV—VI. [c.141]

Фиг. 41. Гипотетическая схема образования биомопомеров в процессе химической эволюции в добиологический период.

Используя 9Х0Т метод для прослеживания процесса эволюции с самого начала , можно убедиться в том, что физико-химические факторы биологической эволюции выступают на эволюционную арену последовательно. Сначала возрастание величины определяется, например, скоростью синтеза полимерных цепей из предсуществующих, возникших абиотически , мономеров. Потом оказывается, что рост определяется уже ростом концентрации этих мономеров, зависящим от скорости их биосинтеза. Потом оказывг1ется, что при некоторых величинах скорости синтеза полимеров и скорости (био) синтеза мономеров дальнейшее увеличение ггц определяет транспорт —скорость притока пищи и оттока катаболитов . Так, одно узкое место, ограничивающее рост тпг, сменяет другое, один физико-химический фактор биологической эволюции перестает быть критерием естественного отбора и сменяется в этом качестве другим, очередным фактором. В силу этого процесс эволюции идет ступенчато периоды быстрого увеличения т при движении к физическому пределу по данному фактору эволюции сменяются периодами поиска новых принципов увеличения тпь по новому критерию естественного отбора, соответственно очередному фактору эволюции. [c.43]

Можно установить приблизительный возраст всех этих стадий.-Образование Земли как твердого тела произошло 4,5—5 млрд лет назад. Возраст Земли установлен по количественному соотношению между ураном и свинцом и между различными изотопами свинца в земной коре эти соотношения создаются в процессе радиоактивного распада, скорость которого известна. Самые древние известные нам вулканические породы образовались 3,0— 3,5 млрд. лет назад (см. Doit, Batten, 1971), а самые древние осадочные породы—3,4—3,8 млрд. лет назад ( loud, 1974). Атомная эволюция преобладала в формообразовательном периоде истории Земли, а затем она постепенно перешла в химическую эволюцию.. [c.236]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология