Атмосфера, происхождение и эволюция

Происхождение и эволюция атмосферы [c.210]

Разд. 8.2.1 происхождение и эволюция атмосферы [c.290]

В данной работе, имеющей оригинальный характер и являющейся плодом более чем десятилетних систематических исследований, приводятся убедительные аргументы в пользу материалистической концепции происхождения жизии. После короткого исторического экскурса, в котором обобщены современные теории, критически излагаются основные соображения по выявлению новых путей в изучении молекулярной эволюции. В основе книги лежит разработанная авторами модель происхождения жизни, названная низкотемпературной теорией (теорией остывания). Вначале рассмотрены характеристики состояния первичной Земли (атмосфера, гидросфера, литосфера, энергетические ресурсы), которые поддаются экспериментальному моделированию. Особое внимание уделено холодной плазме и низким температурам как факторам, однозначно определяющим образование молекулярных соединений из газов первичной атмосферы. Дается обоснование выбора экспериментальной лабораторной модели, которая удовлетворяет требованиям синтеза предшественников живой материи. [c.7]

Все вещества, которые нас окружают и которые мы используем в своей деятельности, условно можно разделить на две большие совокупности возникшие естественным путем в ходе эволюции Земли и полученные искусственно, синтетически. К первым можно отнести кислород воздуха, воду, глину (глинозем), различные соли, нефть, уголь, т. е. вещества минерального, растительного и животного происхождения. С ними вы познакомились в курсе природоведения и в начальном курсе химии. Одни из этих веществ играют очень важную и заметную роль в тех постоянно и непрерывно идущих процессах круговорота веществ, которые создают устойчивый баланс их в атмосфере и гидросфере. Так, достаточно устойчивым, постоянным оказывается и поддерживается отношение (баланс) углекислого газа и кислорода воздуха. Химическое изучение и описание этих веществ показывает, что они имеют разнообразные состав, строение и свойства. Так, в атмосфере находятся атомы инертных газов (Не, Ме, Аг, Кг, Хе), молекулы кислорода Оа, азота N2, диоксида углерода (углекислого газа) СОг, пары воды Н2О, озон Оз, некоторое количество газообразных и твердых веществ (пыль), являющихся как результатом естественных процессов, так и отходами (выбросами, побочными продуктами) химических производств, транспорта, переработки сырья и т. п. [c.5]

Все вещества, которые нас окружают и которые мы используем в своей деятельности, условно можно разделить на две большие совокупности возникшие естественным путем в ходе эволюции Земли и полученные искусственно, синтетически. К первым можно отнести кислород воздуха, воду, глину (глинозем), различные соли, нефть, уголь, т. е. вещества минерального, растительного и животного происхождения. Сними вы познакомились в курсе природоведения и в начальном курсе химии. Одни из этих веществ играют очень важную и заметную роль в тех постоянно и непрерывно идущих процессах круговорота веществ, которые создают устойчивый баланс их в атмосфере и гидросфере. Так, достаточно устойчивым, постоянным оказывается отношение (баланс) углекислого газа и кислорода воздуха. [c.6]

Таким образом находясь в атмосфере, содержащей аммиак и азот, бактерии, а позже и растения, содержащие хлорофилл, должны были создать в ходе эволюции разнообразные АС, например белки, алкалоиды п др., входящие в состав растений и животных. Поскольку происхождение нефти связано в превращениями захороненного органического материала, разнообразные трансформированные АС в тех или иных количествах должны присутствовать в нефти. Их количество, состав и структура зависят от условий нефтеобразования — времени, температуры, исходного вещества, геологического окружения, деятельности бактерий, состава вод и др. Составы исходного (древнего) и современного органического материала примерно одинаковы и очень разнообразны. Поэтому кажется удивительным и до конца непонятным относительно однообразное и в целом сходное распределение АС в нефтях различного возраста и происхождения. В сущности АС могут либо быть трансформированными химическими ископаемыми, либо являться продуктом вторичных превращений азотсодержащих компонентов осажденного органического материала. Поэтому важно рассмотреть в общих чертах состав исходного органического материала и возможные пути его превращения в АС нефти. [c.61]

Эволюционные концепции в физике и биологии базировались на огромном опытном материале. Но так как между физическими и биологическими экспериментами долгое время не находили прямых связей, и одна концепция касалась явлений только неорганического мира, а другая - только мира растений и животных, утвердилось представление, имевшее до середины XX в. повсеместное распространение, о несовместимости законов физики и биологии, особой сущности живой природы. Эволюционные процессы самоорганизации биосистем, не обнаруживаемые в неживых системах и не находившие естественнонаучного объяснения, представлялись загадочными и поражали воображение ученых и философов. Через 50 лет после выхода в свет "Происхождения видов" Ч. Дарвина С. Булгаков писал Теория эволюции вводит нас, сама того не замечая, в мир чудес, в мир нового непрерывного творения, в мир постоянных преобразований. Теория эволюции устанавливает лишь порядок становления нового создания, и, описывая эти условия, она делает нас нечувствительными к тому, что мы живем в атмосфере непрерывного чуда. Разве не чудо, не новое творение - появление жизни на нашей планете, новых видов, наконец, культуры ... Центр вопроса состоит именно в том, где же искать мирового демиурга, творящего эту "естественную необходимость" [37. С. 50]. [c.48]

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. [c.4]

Термодинамическая основа самоорганизации в открытой системе состоит в оттоке энтропии в окружающую среду. Этим определяются и онтогенез, и эволюция. Синергетика есть область физики, изучающая такого рода процессы самоорганизации, с которыми мы встречаемся и в космологии (образование галактик, звезд и планет), и в физике атмосферы (скажем, образование периодических перистых облаков, образование смерчей и т. д.), и в химии (реакции Белоусова — Жаботинского, см. далее), и во всем разнообразии биологических явлений. Можно сказать, что первыми выдающимися трудами в области синергетики были теория происхождения Солнечной системы Канта и Лапласа и эволюционная теория Дарвина. В Происхождении видов показано, как из совершенно неупорядоченной случайной изменчивости возникает упорядоченное развитие биосферы — происходит самоорганизация. [c.485]

Эволюция состава атмосферы и океана тесно взаимосвязаны и проходили, главным образом, до начала геологической истории - 4,6-3,8 млрд лет назад. Холодная аккреция Земли предполагает дегазацию после достижения ею критических размеров вследствие разогревания. Основным аргументом служит малое содержание инертных газов, прежде всего неона, которые не мо гли быть захвачены из космоса. Образование Земли при ударе планетезималей предполагает немедленную дегазацию вследствие разогрева при ударе с выделением воды и газов. На период аккреции и дегазации отводится 10-100 млн лет с разогревом до 1500 К (близь температуры плавления силикатных пород). В этот период атмосфера могла содержать пары воды и терять водород, как это произошло на Венере. Есть предположение, что часть воды поступила с падением комет. Краткий обзор гипотез показывает, что происхождение атмосферы и океана до конца метеоритной бомбардировки остается в области гаданий. [c.146]

Из предыдущего раздела мы узнали, насколько различна роль кислорода и двуокиси углерода в истории атмосферы, в происхождении и эволюции жизни. В принципе атмосферный кислород образовался при потреблении организмами двуокиси углерода, так что история этих двух газов более или менее связана. Уровень содержания газа в атмосфере в любой данный момент — это результат равновесия между его поступлением и потреблением. Кислород появляется почти исключительно в результате органического фотосинтеза. Потребляется он в основном в двух процессах один из них органический — дыхание, другой неорганический — окисление минералов, залегающих на поверхности. Двуокись углерода вносится в атмосферу главным образом за счет неорганического процесса — обезгаживания Земли, тогда как основной процесс потребления этого газа — органический фотосинтез. [c.351]

НОЙ ВОЛНЫ меньше 290 нм. В нашей атмосфере сам кислород способен отфильтровывать солнечное излучение с длинами волн меньше 230 нм. Для диапазона длин волн между 230 и 290 нм необходимо представить другой заш,итный механизм. К счастью, в нашей атмосфере существует подходящий поглотитель, что позволяет организмам жить на суше в условиях большей или меньшей открытости отфильтрованным лучам Солнца. Этим поглотителем является озон, Оз, образующийся фотохимическим путем из Ог (см. разд. 8.2.2). Количество озона Б атмосфере и его распределение по высоте зависят от концентрации предшественника — кислорода и поэтому существенно изменяются в ходе эволюции атмосферы. Концентрации озона контролируются также скоростями процессов убыли этих молекул. Убыль регулируется каталитическими циклами с участием других следовых газов атмосферы, таких, как оксиды азота, которые сами, по крайней мере частично, имеют биологическое происхождение (см. с. 219). Мы уже отмечали, что появление кислорода в атмосфере Земли обусловлено в основном биологическими источниками. Теперь мы видим, что озон, необходимый в качестве фильтра для защиты жизни, присутствует в концентрации, определяемой не только генерируемым в ходе биологических процессов кислородом, но и возникающими в ходе биологических процессов следовыми газами, играющими роль в его деструкции. Такие наблюдения привели Ловлока к идее Геи (в древнегреческой мифологии — богиня земли), согласно которой климат, состав поверхности и атмосферы Земли поддерживаются на оптимальном уровне самой биосферой. [c.213]

Особая роль в живой природе принадлежит нуклеиновым кислотам. Пуриновые и пиримидиновые основания — незаменимые компоненты нуклеиновых кислот и некоторых коферментов. В свою очередь, пурины можно получить из замещенных 4 (5)-аминоимидазолов и пи-римидинов или более простых компонентов. Для изучения химической эволюции и развития жизни на Земле большое значение имеет выяснение вопросов абиогенного происхождения пуринов. Одним из альтернативных путей происхождения пуринов является полимеризация циановодорода, имеющего, по-видимому, уникальное и в то же время универсальное значение в образовании аминокислот, порфиринов, пуринов, которое доказано экспериментально в условиях, имитирующих добиологический период существования Земли [250, 334]. Кальвин, Поннамперум и другие исследователи синтезировали 4-аминоимидазол-5-карбоксамид и пурины при р-облучении обогащенной водородом атмосферы, содержащей метан, аммиак, водород и пары воды. Аналогичные опыты поставлены в условиях ионизирующей радиации, однако выход пуринов оказался ничтожным (до 0,01 %). [c.44]

Возможное место в эволюции. Вхождение метаногенов в состав архебактерий указывает на их древнейшее происхождение. Данные о составе атмосферы первобытной Земли позволяют предполагать, что метаногены могли возникнуть около 3—3,5 млрд лет назад. Предшественниками их могли быть первично анаэробные бродильщики, поскольку метаногены обладают более высокоорганизованным механизмом получения энергии по сравнению с [c.431]

Эволюция цианобактерий представляется критической для истории Земли, поскольку только они приобрели способность использовать для фотосинтеза воду как восстановитель. В цианобактериальном фотосинтезе молекулярный кислород образуется как бросовый продукт, и аккумуляция его в атмосфере и океане привела к быстрым изменениям в биосфере. В бентосном циано-бактериальном сообществе и сейчас основными деструкторами являются анаэробы. Аэробные организмы скорее играют роль стока для того малого резервуара О2, который остается в мате, и для детоксикации продуктов неполного окисления. Поэтому можно ожидать в Карелии большего дисбаланса фотосинтез/дыхание, чем это наблюдается в современных сообществах, и, следовательно, большей экосистемной продукции кислорода. Стоком для кислорода были физические резервуары океана и атмосферы, в свою очередь находившиеся во взаимодействии с восстановленными веществами эндогенного происхождения. В глобальном масштабе значение имеет НГП - нетто-геосферная продукция Сорг, который захоранивается. [c.330]

Хотя по очевидным теперь для читателя причинам возможности экспериментального изучения процесса происхождения жизни весьма ограниченны, тем не менее гипотеза Холдейна — Опарина позволяет представить себе по крайней мере один тип экспериментов. Поскольку, согласно этой гипотезе, жизнь на примитивной Земле возникла через многочисленные промежуточ-1Н51С стадии, кажется разумным несколько принизить цели наших экспериментов. Вместо того чтобы пытаться эксперимент тальпо продемонстрировать процесс самопроизвольного зарождения полностью сформированного микроорганизма из стерильного органического вещества, можно сосредоточить свое внимание на какой-либо одной конкретной стадии гипотетического процесса молекулярной эволюции. Можно, например, изучать превращения простых восстановленных газов, составлявших, по всей видимости, вторичную примитивную атмосферу, под воздействием какого-либо определенного источника свободной энергии, имевшегося, вероятно, на первобытной Зе.мле. Такого рода эксперимент и был поставлен в 1953 г. в Чикагском университете Миллером [38] . [c.45]

Другой, гораздо ближе связанный с практикой стимул для изучения происхождения жизни заключается в потенциальной чисто практической пользе новых химических реакций, открываемых в модельных экспериментах. Так, например, недавно разработай метод промышленного получения аденипа по модифицированной схеме, открытой первоначально в эксперименте, в котором моделировались процессы, происходившие на поверхности первобытной Земли [48]. Далее, информация, получаемая в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу, могла бы послужить полезным руководством в поисках возможных ранних стадий предбиологической эволюции, протекающей, быть может, в настоящее время на других планетах. [c.53]

До сих пор мы обсуждали неправомерность представления о современной атмосфере как о модели атмосферы, существовавшей в добиологический период. Главная причина этого — значительное парциальное давление молекулярного кислорода в современной атмосфере, которое поддерживается на столь высоком уровне почти исключительно благодаря жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Такая зависимость парциального давления О2 от фотосинтеза наводит па мысль, что в добиологический период атмосфера содержала значительно меньше кислорода, чем в настоящее вре.мя. Стройность этого рассуждения, одиако, несколько нарушается в связи с другой возможностью не исключено, что фотолиз паров воды в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолета приводил к появлению значительных количеств О2 еще до возршкновения жизни. Было бы очень важно иметь более прямые геохимические данные относительно возможных изменений содержания кислорода в атмосфере на протяжении истории Земли. Перейдем теперь к более детальному рассмотрению некоторых данных, касающихся происхождения и эволюции атмосферы. [c.113]

Для понимания роли света в добиологической эволюции важным является тезис об отсутствии молекулярного кислорода в атмосфере первобытной Земли жизнь возникла и сделала свои первые шаги в бескислородной среде. Как уже отмечалось в гл. IV, кислород обязан своим происхождением деятельности фотосинтезирующих организмов. Условиями появления фотосинтеза были серия изменений в биохимических механизмах живой системы, накопление углекислоты в окружающей среде, создание хлорофилла, переносчиков электронов и всего фотосиптетического аппарата. Помимо данных геохимии о составе первобытной атмосферы (например, восстановительный характер древних пород) существуют весомые, чисто биологические аргументы в пользу зарождения и достаточно длительной эволюции жизни в бескислородной среде. В самом деле, в организмах протекает множество биохимических реакций и превращений, отличительная особенность которых состоит в том, что они осуществляются так, чтобы любым способом избежать участия молекулярного кислорода. Как отмечают Хочачка и Самеро, основной скелет промежуточного обмена носит строго анаэробный характер метаболические реакции, протекающие при прямом участии кислорода, немногочисленны и к тому же представляют собой позднейшие эволюционные пристройки к уже способному функционировать анаэробному каркасу . Предполагается, что первый кислород атмосферы был своеобразным ядом для организмов, и они стремились его дезактивировать. [c.352]

Чтобы заключить рассмотрение биологических и химических аспектов происхождения жизни, давайте кратко рассмотрим некоторые вопросы ее дальнейшей эволюции, которые особенно важны для понимания ее происхождения. В последуюш их же главах мы снова вернемся к интересуюш им нас геологическим данным, а затем ознакомимся с некоторыми имеюш ими отношение к нашей проблеме данными по физике атмосферы. [c.159]

Лишь такой всесторонний и комплексный подход к отдельным геологическим явлениям и процессам, как к частным формам проявления наиболее общего процесса развития Земли, позволяет выяснить, например, происхождение и развитие гидросферы и атмосферы на Земле, причины принципиального отличия тектоники архея от последующих эпох, основные закономерности роста массы континентальной коры, причины возникновения уникальной металлогенической эпохи раннего протерозоя и т, д. Стержневой характеристикой всех этих проблем является тектоническая активность Земли. Но для выяснения этой ваиснейшей характеристики развития нашей планеты необходимо рассматривать фундаментальные и разноплановые вопросы происхождения Земли, включая химическую дифференциацию вещества в прото-планетном газопылевом облаке, из которого образовалась Земля, историю развития системы Земля-Луна, состав земного ядра и природу его выделения из мантии, эволюцию химического состава мантии и конвективный массообмен в ней. [c.242]

С учетом процессов эволюции атмосферы возмонген более обоснованный подход к решению вопросов генезиса современных компонентов газовой оболочки Земли. Происхождение кислорода земной атмосферы не вызывает сомнений полное обновление кислорода в атмосфере в результате биофотосинтеза происходит за 5000 лет. [c.188]

Сложнее вопрос о происхождении атмосферного азота. На первой стадии эволюции атмосферы азот мог быть космогенным газом. Азотная атмосфера, по акад. А. П. Виноградову, могла образоваться только с появлением фотосинтетического О 2. В современной атмосфере азот обязан своим происхождением в значительной степени выделению из биоса и его остатков. По В. И. Вернадскому весь азот современной атмосферы органогенный. Однако, как отмечено выше, некоторое количество азота выделяется при вулканических процессах, в том числе в виде аммиака, затем окисляювз,егося до N g. Оценить долю азота того и другого происхождения в атмосфере пока трудно, так как количественная характеристика соответствующих явлений в настоящее время слаба. [c.188]

Из благородных газов атмосферы наибольший интерес представляют аргон и гелий. На начальной стадии эволюции Земли эти газы, 110 всей вероятности, уже были (космическое происхождение). Однако современные запасы гелия и аргона в атмосфере образовались в результате распада элементов рядов урана и тория. Учитывая количество этих элементов в Земле и инертность гелия, моншо было бы ондадать значительное накопление последнего в атмосфере. На самом же деле его содержание там совершенно ничтожно (0,00052% в гомосфере). Это объясняется большой утечкой гелия вследствие его легкости в мировое пространство. Следовательно, первичный космогенный гелий в атмосфере сохраниться не мог п современный гелий весь радиогенный. [c.188]

Теория эволюции — это теория, изначально противоречащая самой себе. Потому шюэволюционисты до сих пор немогут объяснить образование одного лишь белка, этой самой главной составляющей всего живого на Земле, необходимой живому организму, или же сохранение живой клетки в первичной атмосфере. Подсчеты вероятностей, физические и химические формулы не оставляют никаких шансов случайному зарождению жизни. Логично и разумно ли по вашему мнению последовательное соединение белков и образование клетки в резулыпате миллионов случайностей скопление этих клеток и образование живого организма в результате триллионов случайностей возникновение рыб из этих живых организмов появление пресмыкающихся из рыб, выбравшихся на сушу происхождение птиц и млекопитающих отпре-смыкающихся и таким образом миллионов видов на Земле [c.166]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология